对燃煤锅炉燃烧系统自动控制性的探讨

1、对燃煤锅炉焚烧系统自动控制性的商讨工业锅炉技术已被宽泛地应用于我国公民经济的各个部门。平常蒸发量较小的工业锅炉用于供热或供应循环热水，工业锅炉蒸发量大的就用来驱动蒸汽轮机或蒸汽机，使热能逐渐转变成机械能，或许变换为电能。因此，一台锅炉假如要可靠、安全、高效地运行起来，运行参数达到合适设计值，除了锅炉自己的设施和各样辅机必定完好无缺之外，还要求自动化仪表正常工作以及自动控制系统拟校订确的方案。跟着现代化的发展，科学技术的不断进步，人们的生活水平逐渐提高，人们更为追求绿色、环保、无污染的生活质量。因此，对节俭能源和自动控制的要求也在不断提高，以及对于实现自动控制的手段也在不断追求更高水平。这就为计

2、算机介入自动控制中的应用供应了契机和急迫性，从计算机自己来讲，计算机技术自己的不断发展也为其得以应用供应了可能性，利用计算机来实现生产过程的自动控制是目前自动控制技术发展的方向。一、锅炉焚烧过程的全程控制系统1.对于锅炉焚烧系统的简介。1.1焚烧系统的任务及焚烧过程自动调理任务：1.1.1保证焚烧的经济性。在改变给煤量的时候，必定要相应地改变送风量，从而使得煤量与燃料量达到合适配合状态，来提高焚烧过程的经济性。送入空胸襟不足，则燃料不可以充分焚烧；送入空胸襟过大，则节余空气带走炉膛的热量，造成热损失。1.2保证引风和鼓风的正确配比，保持炉膛负压值。膛压为正，会使炉膛有爆炸危险，而且使炉火外喷，

3、对锅炉周围设施及操作人员造成威胁；负压过大，则节余空气会带走炉膛中的热量。1.2.1焚烧系统的调理对象焚烧调理系统中一般包括3个被调参数，即气压p、炉膛负压Pf及节余空气系数（或最正确含氧量O2）；其中也有3个调理量，分别是送风量F、燃料量M和引风量Y。焚烧调理系统中的调理对象燃料量而言，依照其燃料种类的不一样样或许是炉排电机，或许是燃料阀。而对于送风量和引风量来说一般是鼓风电机或引风电机。1.2.2依照焚烧系统调理对象的特点，对于锅炉焚烧过程的自动控制任务安排以下：第一，供应热量以适应蒸汽负荷的需要，其次，保证焚烧的便利性和经济性以及锅炉在运行过程的安全性。因此，为了达到上述任务，制定焚烧过

4、程的控制系统中必定要包括三个调理任务：一、即保持汽压；二、保证最正确空燃；三、保证炉膛的负压保持不变。同时，为了与此对应，必定有三个控制回路作为接应，分别是送风量、调理燃料量及引风量，因此，才能构成多参数、全面性的焚烧过程控制系统。1.3锅炉焚烧控制系统中的构造。图1焚烧控制反系统1.3.1在我国，目前最常有的焚烧控制系统及其研究控制系统的构成是特别重要的，由于设计者的设计思想拥有差异性，产生了很多不一样样构造的焚烧控制系统。在燃煤锅炉焚烧控制系统的发展历程中已经形成了几种拥有代表性的系统构造，如串接并联式、串接串联式、控制反系统等。特别在第三种控制系统的构造中明确规定：VS表示引风，M表示给

5、煤，V表示送风，PM表示蒸汽压力，表示风煤比，ST表示炉膛负压，PIi（I=1，2，3，4）表示PI控制器。焚烧控制反系统拥有以下特点：第一，引风量与负荷表现相适应状态，送风量维持炉膛负压。并用氧量信号来调理燃料量的多少。这样的系统安排不要求测量燃料信号，热量信号及送风量。而是要求必定正确又快速地测量出烟气中的含氧量。详尽操作正如图1所示。这种系统拥有的优点是可以减小甚至除去漏风的不利影响，在另一方面。与之对应的焚烧控制正系统，则由于漏风威胁会以致送风和引风之间的相互搅乱，以致炉膛工况出现不坚固现象。可是，该系统的弊端就是使得对含氧量测量信号技术的精准性提出了更高的要求在目前较难达到。1.3.

6、2焚烧控制系统的整体设计方案。锅炉焚烧系统是一个特别复杂又多变的耦合系统。在其输入量包括了给煤量、引风量和鼓风量；在其输出量包括了炉膛负压、蒸汽压力及烟气含氧量（焚烧的经济性）。在整个运作过程中，燃料是热量的独一供应根源，因此，给煤量的变化能直接影响到锅炉供应的蒸汽量和影响汽包压力的变化情况。其中，鼓风量的变化产生了各有差其余风煤比及其相应的焚烧情况，表现出了不一样样的炉膛温度，以决定炉膛损失的大小，以致于最后直接决定着锅炉的经济运行情况。假如送风量发生改变，引风量，也会随之改变。以使得炉膛负压保持坚固的状态，来保证锅炉的安全运行。因此，这三个控制子回路共同构成了一个整体，称为锅炉焚烧控制系统

7、。因此可知，锅炉的整个焚烧过程是一个特别复杂的物理化学过程。在这个过程中，各输入，输出的耦合关系表现十分复杂的关系。锅炉系统的运行参数是时变的，拥有大的延时，而对于这样的参数对象，是特别难以成立起精准的数学模型的。在经典的PID算法中，其拥有很强的适应性，若锅炉的负荷是安稳的，则PID就能达到相应的控制要求。在本文里所提到的锅炉的负荷变化范围，它是从零到最大负荷量且是禁止时可能变成负荷。灾这种情况下，常例PID是特别难以控制的。而解决这些问题的措施是必定采用和PID比较起来更有效的智能控制技术。如专家及时控制的方法。以下图为锅炉焚烧控制系统框图：图2锅炉焚烧控制系统框图将人工智能合理引入控制方

8、案，主汽压控制是采用专家及时控制的思想，来战胜汽压被控对象的时变和大延时的特点；为了保证锅炉的经济焚烧，送风量的控制采用推理机控制；炉膛负压的控制采用PID控制。为便于分析，现分红三个系统进行谈论；即以引风量来保持炉膛负压坚固的炉膛负压调理系统和以送风量来保持经济焚烧的送风调理系统；在介绍这二个系统以前，先介绍一下专家及时控制。二、锅炉的经济焚烧控制工业锅炉已经成为一种重要的耗能设施，对于降低能源耗费，从而提高工业锅炉的热效率，实现其自动化节能拥有实质意义，是人们关注已久的重要课题。1.锅炉焚烧详尽分析。燃煤链条锅炉焚烧系统若要实现经济焚烧需要达成以下的两个任务：1.1必定保证入炉燃煤获取充分

9、焚烧；1.2对于锅炉的焚烧效率应当要尽量提高，炉膛内还没有参加燃烧的节余空气汲取的热量应当尽量减少。对于燃煤锅炉的焚烧，这实际上是在必定的温度下，将煤中的炭和空气中的氧共同碰撞，从而发生氧化反应以产生而且释放热量，这个反应过程以下：C+O2=CO2+409kJ/mol（41）上式表示，为了可以保证燃料获取充分的焚烧，即氧这个化反应得以充分达成，器械中的燃料量和空胸襟二者的比率即风煤比应当合适。若送风量不足（O2量不足），则燃料不可以够得以充分焚烧，因此，所进行的氧化反应将会不完好，比方：C+1/2O2=CO+123kJ/mol（42）反之，若送风量过大，则燃料在进行氧化反应过程中将节余O2，以

10、致节余氧气汲取热量以及排入烟道后把适用热量带走了，从而降低了焚烧效率。因此，必定采用低节余空气焚烧控制的方法，这是实现锅炉可以保持经济焚烧的要点所在。在一般情况下，应用节余空气系数是用来衡量锅炉炉膛内上午焚烧过程能否经济，这个定义如所示：43）式中：O2%是炉膛尾部烟气的含氧量。尽人皆知，使用工业燃煤锅炉节气余空气系数的理论值有严格规定，一般控制在1.31.5之间，但有时考虑到漏风和煤质等不确定因素，因此也可选在1.41.8之间。2.锅炉焚烧效率分析。影响锅炉的焚烧效率的原因是特别复杂的，其因素中排烟温度、负荷的般配、焚烧充分与否都会影响到焚烧效率，可是烟道中其烟气的成分（CO2，O2，CO含

11、量）在某些方面可以代表锅炉焚烧系统能否达成了经济焚烧。因此，在烟道的烟气中的CO2的含量较高，就说明燃料焚烧充分，因此焚烧效率高；可是CO2的含量是会因炉燃煤的种类和煤质的改变而改变。而且CO2的含量也不可以如实地反应节余空气系数的值终归是大还是小。因此，应用分析烟道中CO2含量，去实现经济焚烧控制是不合理的。从式43）可以知道，烟气中O2含量和节余空气系数成线性关系，因此，用最正确含氧量来反应锅炉焚烧的经济性与否是较为合理的。相反，若可以控制住空时令余系数值，便也控制了烟道中的O2的含量。从而实现了最正确值，也就使得燃燒效率大大提高了。3.锅炉经济焚烧控制方案分析。锅炉的经济焚烧控制主要有两

12、种方法：一种方法是在锅炉的实质运行中，保持空燃比为必定值，当负荷或煤种、媒质变化后，凭经验人工调整空燃比。这种方法简单易行。但当负荷，煤种或媒质等常常变化时，人工很难将空燃比调整到最正确值。由于，经验是人们的一种模糊认识。第二种方法是氧量校订送风控制方法。从四十年月起，在锅炉焚烧控制中就已开始使用氧量校订方法。目前国内外微机控制系统中多采用这种方法。这种方法的特点就是测量并进一步控制锅炉烟气中的含氧量，以促使修正与所给燃料变成固定比率的送风量。烟气中O2的浓度越低，焚烧效率越高。低氧焚烧是节俭燃料的好方法。焚烧情况的检测是焚烧过程控制的要点，改良的迭代阈值算法分析，本程序由三大功能模块构成。模

13、块一：获取要办理的火焰图像，并加载到内存。模块二：用高斯模板对图像进行圆滑预办理后，依照火焰图像的特点，用改良了的迭代阈值切割算法将图像二值化。模块三：依照炉前，炉中，炉后三种情况下火焰的特点，设计出合适的算法，获取火焰，得出火焰的面积，亮度，地点三个参数。以下是这三个模块的详尽说明。模块一：获取图像，并加载到内存经过彩色CCD摄像机，针对炉前、炉中、炉后这三部分的焚烧过程进行图像采集，并经过图像采集卡将之传入计算机，从而获取数字图像。在图像办理时使用灰度图像比较方便。由于灰度图是指只含亮度信息，不含色彩信息的图像，其中每个象素点的尺RGB的值都相同。其次，图像数据即调色板的索引值，也就是实质

14、的RGB的亮度值，还有，图像数据中一个字节代表一个象素。因此第一将获取的彩色图像转变成灰度图像。模块二：依照火焰图像的特点，采用合适的阈值化方法，将图像二值化。对于火焰图像，火焰的灰度值老是明显大于背景的灰度值，这在某种程度上满足了阈值切割的条件。而在阈值切割的多种方法中，比较简单、适用的就是迭代切割算法。怛是由于火焰图像是一种比较特其余图像，它除了火焰自己有亮度之外，火焰也能把它周围的背贵照亮（特别是对于炉后的情况，使得这些竹眾的亮度也很人。对于鉴于像素的切割算法，是没有方法差异出火焰和被火焰所照亮的背景。火焰的面积明显偏大。以以下图所示；因此，解决的方法是：第一，把灰度值小于100的点（1

15、00这个值是经过多次试验获取的比较理想的数据之一，也就是必定是背景的象素点去掉，此后用迭代阈值算法再将图像阈值化，可以算出这种改良了的迭代阈值化方法对办理火焰这种特其余图像见效是比较不错的。图4-2改良的阈值化耵的模块二：根裾阈值化后图像的各样特点，设计合适的算法（说明：以下所示的图像都是指二值化后的图像。山于火是山下往上焚烧的，而且是连续的，最后提出火焰的算法以下：（1）依照锅炉火焰的焚烧特点，假如发现二值化后的图像的第一个亮点在阁像的酿的半以上，则图片必定是被火焰照亮的，图像的第一个亮点在图像高度的下半部，可是图像中的亮点成倒三角分布，则说明图像是被照亮的。如图4-3办理前后比较。图4-32.图像中的亮点有两部分：火焰和被火焰照亮的顶棚，區分它们的方法是依照火焰的连续性特点和火是由下往上烧的特点。由于两部分亮点中间有一片黑点，因此上面那部分就不是火焰（以以下图）所示：图4-43.图像中的亮点也有两部分，可是下方的火焰面积太少，因此这种情况下，也算是没有火（图4-5）。图4-5炉前和炉中图像的情况比较好判断，阈值化后的图像中的