地面火炬燃烧系统Microsoft Word 文档..
地面火炬燃烧系统
目录
一、工程概况....................................................
二、...................................................
2.1
2.3
2.4
2.5 2.6 公用工程消耗指标8
三、应用规范和标准10
3.1 地面火炬系统工艺设计参照10
3.2 压力容器设计、制造和验收10
3.3 环保质量标准10
3.4 自控采用的标准和规范 10
3.5 电气采用的标准和规范 11
3.6 采用其它标准和规范： 11
3.7 接管法兰标准11
3.8 检验和试验11
四、设计和操作的环境条件 12
4.1 各装置放空气成分及设计参数：12
4.2 基础条件12
4.3 电气、仪表要求13
4.4 仪表信号13
4.5 土建要求13
五、火炬系统概述13
5.1 放空火炬工艺过程原理 13
5.2 火炬系统连锁14
5.3 火炬自动点火控制原理 14
六、火炬系统各部分结构、特点说明15
6.1 控制阀 16
6.2 防辐射隔热罩16
6.3 安全防护墙和基础16
6.4 燃烧器组16
6.5 点火控制器的结构特点 17
6.6 点火器的结构特点17
6.7 放空气体水封罐17
6.8 放空气体分液罐17
七、主要设备技术参数18
7.1 地面火炬的技术参数18
7.2 防辐射隔热罩的技术参数18
7.3 燃烧器组的技术参数18
7.4 点火控制系统的技术参数18
7.5 长明灯的技术参数18
7.6 高能点火器的技术参数 19
7.7 分液罐、水封罐的技术参数19
八、地面火炬的安全保证措施19
8.1 第一级安全保证措施： 19
8.2 第二级安全保证措施： 20
8.3 第三级安全保证措施： 20
一、概况
本地面火炬系统按照最大排放量20000m3/h设计，并允许短时间超负荷115%运行。本火炬采用全封闭的地面燃烧火炬技术，燃烧共分为2级，分别由燃烧器组进行无烟燃烧，燃烧烟气排放达到环保标准。烟气通过直径2.6米，高13.2米的火炬塔（火炬筒体）产生抽力进行高空排放，并吸入足够的新鲜空气，保证正常燃烧。
火炬塔外设计直径4.5米，高3.6米的安全防风墙，墙内配套可燃气体报警器。
燃烧器和点火系统以及公用工程的阀组，电气，仪表，容器等均布置在安全墙外。整个火炬系统占地面积为20*15米。烟气排放满足环保标准的要求。
本地面火炬系统的特点为：运行安全、稳定、可靠，维护简单，能耗低。
地面火炬每年连续操作8000小时。
地面火炬及其辅助设备的设计和制造最低使用寿命为20年。
地面火炬放置在室外危险区域。（IEC Zone 2, IIC, T3）。
地面火炬系统的噪音小于65dBA。热辐射强度小于1.5kW/m2。满足国家现行的有关标准，排放满足环保要求。
本地面火炬系统的设计具备完整的控制系统，地面火炬的控制由PLC执行，PLC 布置在控制室内的远程控制柜内。关键状态参数通过通讯方式进入DCS系统。地面火炬工艺流程合理，技术先进可靠，能够完全保证装置的正常及事故排放。完全满足安全、环保及健康（HSE）的要求。燃烧后烟气中的污染物的排放量达到国家标准要求。
地面火炬无光污染、实现无烟燃烧、不回火、不脱火。
在满足HSE要求的前提下，节省占地，减少投资。
放空总管分级后进入地面火炬。
地面火炬内设置长明灯，长明灯保持常燃。
地面火炬燃烧器火焰传播要迅速、可靠，不能发生炉膛爆鸣或闪爆的现象。
在火炬系统内必须设有可燃气体报警仪；
具有手动点火与自动点火功能。
火焰监测。火炬常明灯及燃烧器的燃烧状况必需监测。
与DCS的联系。火炬运行信号送DCS。
1.1公用工程消耗指标
序号名称参数消耗量说明
1 新鲜水0.2～0.4MPa 32Nm3/h 水封罐补水时
2 压缩空气0.5～0.8MPa 2.4Nm3/h 气动阀动作时
3 燃料气0.2～0.8MPa 3.2Nm3/h 2路点火器同时使用
5 氮气0.2～0.
6 MPa 3.5Nm3/h 2路氮气密封同开
6 电AC380V/50Hz 3KW
二、应用规范和标准
地面火炬设施设计、制造、检验、安装、试运所采用的主要标准和工程规定，但不限于以下:
2.1 地面火炬系统工艺设计参照
API-RP521“Guide for Pressure-Relieving and Depressuring Systems”
API-RP520“Sizing, Selection, and Installation of Pressure-Relieving Devices in Refineries”
API Standard 537 “Flare Details for General Refinery and Petrochemical Service”
《石油化工企业燃料气系统和可燃气体排放系统设计规范》SH3009-2001
《火炬系统设置》T/E5 220028-2005
2.2 压力容器设计、制造和验收
《压力容器安全技术监察规程》（质技监局锅字）
《钢制压力容器》GB150-2011
《钢制压力容器制造技术要求》HG20584-1998
《钢制压力容器焊接规程》JB/T4709-2000
《钢制压力容器焊接工艺评定》JB4708-2000
《钢制焊接常压容器》JB/T4735-1997
《钢制塔式容器》JB4710-2005
2.3 环保质量标准
《环境空气质量标准》 GB3095－2012
《大气污染物综合排放标准》 GB16297－1996
《石油化工企业环境保护设计规范》 SH3024-1995
《石油化工企业职业安全卫生设计规范》SH3047-1993
2.4 自控采用的标准和规范
《过程检测和检测流程图用图形符号和文字代号》GB2625-81
《分散控制/集中显示仪表、逻辑控制及计算机系统用流程图符号》ISA-S5.3-1983(SHB-204-95)
《石油化工企业可燃气体检测报警设计规范》 SH3063-1999
《爆炸及火灾环境电力装置设计规范》 GB50058-92
《石油化工自动化仪表选型设计规范》 SH3005-1999
《石油化工企业信号报警、连锁系统设计规范》SHJ18－90
《石油化工企业安全仪表系统设计规范》 SH/T3018-2003
《外壳防护等级IP代码》 GB4098-1993
《过程用二进制逻辑图》 ISA-S5.2-1976(SHB-203-95)
《石油化工仪表管道线路设计规范》 SH/T3019-2003
《石油化工仪表接地设计规范》 SH/T3081-2003
《石油化工仪表仪表供电设计规范》 SH/T3082-2003
2.5 电气采用的标准和规范
《低压配电设计规范》 GB50054-93
《爆炸及火灾环境电力装置设计规范》 GB50058-92
《石油化工企业设计防火规范》 GB50160-2008
《建筑设计防火规范》 GBJ16-2006
《通用用电设备配电设计规范》 GB50055-93
《石油化工静电接地设计规程》 SH3097-2000
《工业企业照明设计标准及装置设计规范》GB50034-92
《建筑物防雷设计规范》（2000年版）GB500057-94
2.6 采用其它标准和规范：
《石油化工企业设计防火规范》 GB50160-2008
《石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》SH3501-2011
《工业设备及管道绝热工程施工规范》 GB50126-2008
《建筑结构荷载规范》 GBJ9-87
《建筑抗震设计规范》 GBJ11-89
《混凝土结构设计规范》 GB50010-2002
《混凝土结构工程施工质量验收规范》 GB50204-2002
《钢结构设计规范》 GB50017-2003
2.7 接管法兰标准
《钢制管法兰、垫片、紧固件》 HG20592～20614-2009
2.8 检验和试验
设备制造按《钢制压力容器》GB150-2011、《钢制压力容器制造技术要求》HG20584-1998、《钢制焊接常压容器》JB/T4735-1997。
自控仪表系统、电气系统按相关国家标准规范进行检验、试验。
三、设计和操作的环境条件
3.1装置放空气成分及设计参数：
事故最大排放量
1、项目设计的事故最大排放量为18500Nm3/h
2、事故最大排放量下的各种物料的体积组成：
H2: 53.02%
CH4： 8.5%；
C2H6： 14.9%；
C3H8： 13.2%；
iC4H10： 3.63%；
nC4H10： 2.79%；
iC5H12： 2.24%；
nC5H12： 2.31%；
H2S: 22ml/m3
S: 6.2mg/kg
本火炬设计按照最大量20000m3/h进行设计。
3.2电气、仪表要求
卖方完成火炬系统内自动点火控制系统的设计、设备采购和安装调试。
所有仪表刻度的单位均用SI单位，所有电动仪表以采用本安或隔爆仪表，防爆等级不低于ExdⅡCT4。电气仪表的防护等级不低于IP65，简单的一次仪表（如双金属温度计、压力表）防护等级不低于IP55。所有的仪表管路、管件、均为不锈钢，整个系统的仪表管道、控制风管道应为镀锌管。
现场的所有电气及仪表设备要求为防爆型，防爆等级为EXdⅡCT4。
3.3仪表信号
远传信号为4～20mADC或开关量（24VDC）；
热电阻为Pt100三线制；
报警、联锁系统接点：正常时闭合带电，故障失电。
四、火炬系统概述
本地面放空火炬系统可保证工艺生产设备正常和事故排放时能够及时、安全、可靠地放空燃烧，并保证在运行过程中实现低成本、低噪音、无光污染、无烟尘燃烧、保证热辐射和废气排放满足相关标准的要求。
本地面放空火炬系统主要由控制阀、燃烧器组、防辐射隔热罩、防护墙、地面火炬自动点火系统组成。
本地面火炬系统可将放空气燃烧火焰完全控制在防辐射隔热罩内，外界看不到火焰。能最大限度的减少热辐射、噪音对工作人员和周围设备的影响，火炬防护墙外的最大噪音满足《工业企业噪音控制设计规范》（GBJ87-85）的要求，火炬燃烧的产物满足《大气污染物综合排放标准》GB16297-1996的要求。
4.1 放空火炬工艺过程原理
工艺流程见《火炬系统工艺及仪表流程图》。
5.1.1 尾气排放工艺流程
放空尾气通过管道进入火炬区后分为二路分别排向一、二级燃烧器组，整套装置在自动点火系统的集中监控下自动运行，本装置不设值守岗位，正常的操作和监视并入有人值守的操作室。
燃烧器组和点火器由压力变送器作为触发条件进行控制，当压力高于的点火设定值时，点火器启动点燃长明灯并正常燃烧；当压力继续上升时自动打开第一级燃烧器组进行燃烧；当压力高于第二级燃烧器设定值、并且长明灯正常燃烧时，自
动打开第二级燃烧器阀门尾气由第一、二级燃烧器组同时进行燃烧，可以安全的处理事故最大排放量。当压力低于第二级燃烧器下限时，关闭第二级燃烧器；当压力低于点火器的点火设定值时第一级燃烧器组熄灭；当压力低于长明灯下限时，关闭长明灯。
两级燃烧器组根据火炬排放流量自动燃烧，实现火炬气稳定燃烧放空，防止火炬的频繁启、停。
万一开关型气动蝶阀失灵，操作工未能赶到现场手动操作时，如果管道压力达到危险值，爆破片破裂，火炬气通过旁路进入燃烧器组安全燃烧。
5.1.2氮气的控制流程
氮气自总管进入火炬区后分为3个支线：一路去燃料气总管，由手动阀门控制，用于燃料气管道需要维修或开停工时置换吹扫。另外2路由2个电磁阀组分别自动连锁控制通入火炬的第一、二级燃烧器组，由限流孔板给定流量在火炬开车前或停车后进行吹扫30s，用于防止燃烧器组回火。
5.1.3长明灯燃料气的流程
长明灯燃料气由总管进入火炬区后，经篮式过滤器过滤后通过防止回火的阻火器分为2路。其中的2路分别由一台电磁阀控制进入2组长明灯进行燃烧。
5.1.4净化压缩空气的流程
净化压缩空气由总管进入火炬区后由手动阀门控制分为两路分别进入燃烧器组系统，用来控制两个气动阀门。
4.2火炬系统连锁
点火器的连锁
点火器与长明灯的火焰（由长明灯热电偶检测）、长明灯的状态信号连锁。当长明灯为点燃状态时若无火焰则启动点火器点火并计时，若点火超时则发出报警。
长明灯的连锁
长明灯与放空燃气的压力（由安装在放空气管道上游的压力变送器检测）、可燃气体报警器连锁。当压力达到或高于高报警值时长明灯燃气电磁阀打开，长明灯由点火器点燃，压力低于低报警值时关闭。当可燃气体报警器检测到远低于爆炸极限的燃气时长明灯点燃，否则关闭。长明灯打开优先。
燃烧器组气动阀的连锁
各组燃烧器组气动阀均与放空燃气的压力、长明灯火焰连锁。长明灯火焰不正常时不允许打开。当压力达到或高于高报警值，并且长明灯火焰正常时打开，低于低报警值或长明灯火焰不正常时关闭。
4.3火炬自动点火控制原理
控制流程见《火炬系统工艺及仪表流程图》参见图纸。
火炬自动点火控制系统由一套PLC和现场仪表组成，具有自动、常燃、手动三种功能。按火炬系统连锁逻辑关系进行自动控制和报警；根据本套火炬系统的设计参数，采用两套长明灯保持常燃模式。
5.3.1 自动点火运行模式
火炬系统通过放空燃气管道的压力变送器自动连锁运行。压力共设有四个报警值：低低、低、高、高高。为保证系统运行稳定，每个连锁的启动均比关闭高出一级设定值。
第一级燃烧器组放空燃气的压力、长明灯火焰连锁。当压力达到或高于低报警值，并且长明灯火焰正常时打开，低于低低报警值时关闭。
第二级燃烧器组电动阀与放空燃气的压力、长明灯火焰连锁。长明灯火焰不正常时不允许打开。当压力达到或高于高报警值，并且长明灯火焰正常时打开，低于低报警值或长明灯火焰不正常时关闭。
当有火炬燃气排放时，压力上升，火炬第一级燃烧器燃烧，当达到高报警时同时打开长明灯并由高能点火器点燃长明灯，长明灯正常燃烧，点火器关闭。若点火超时长明灯未点燃，则发出长明灯故障信号报警；火炬第二级燃烧器气动阀打开，第二级燃烧器燃烧。
当火炬燃气排放量继续下降，则压力也下降，当小于高报警时火炬第二级燃烧器关闭，若继续下降低于低报警时火炬第一级燃烧器熄灭，若继续下降低报警时，长明灯燃料气电磁阀关闭，长明灯熄灭，自动点火控制系统返回待机状态。
在长期无火炬气排放的情况下，点火系统定期对第一级点火器试点火。若自动点火控制器发现点火设备异常，则输出故障报警信号。
5.3.2 长明灯模式
行。在长明灯模式下，控制器连续监测长明灯温度，若长明灯熄灭则自动将其点燃，保持长明灯长明。若在设定的时间内不能成功的点燃长明灯，则发出故障报警信号，提醒值班人员及时修复，保证火炬系统的安全。
5.3.3 手动点火模式
手动点火模式下，可由手动按扭通过控制器进行点火，手动模式下只对火炬进行检测、显示，不进行连锁控制。
5.3.4 强制点火
气动阀门具备手动操作装置，点火电磁阀配有旁路，点火器配有强制按钮。不管任何时候均可用强制点火按扭对火炬进行点火操作。强制点火由控制按扭直接控制点火设备，即使在PLC故障的情况下仍然有效。
五、火炬系统各部分结构、特点说明
地面火炬系统主要由防辐射隔热罩、安全防护墙和基础、燃烧器组、点火控制系统组成。各主要部件的结构、功能特点如下：
5.1控制阀
放空燃气采用气动蝶阀控制，具有动作快、可靠性好、不易内漏和费用低的特点。气动阀前设计有手动蝶阀，维修简便。
点火吹扫燃气采用防爆电磁阀控制，动作迅速，可靠性高，满足防爆要求。
5.2 防辐射隔热罩
防辐射隔热罩用Q235A钢板焊接成的圆筒体，内表面衬有耐温大于1500℃的轻质陶瓷纤维材料，使筒体外表面最高温度小于200℃。外表面采用耐温大于300℃的有机硅耐热底漆涂两遍、耐温大于300℃的有机硅耐热面漆涂两遍，使设备表面的耐候性大于15年。
防辐射隔热罩的主要作用：
封闭火焰，使外部看不到火；
阻隔辐射热、热传导和阻隔燃烧噪音；
具有烟囱的作用，可使底部产生足够负压，迫使大量过剩的空气进入燃烧区，提高燃尽率，降低燃烧温度；
把燃烧产物排向13米以上的高空扩散掉，避免燃烧废气对地面空气质量的影响。
5.3 安全防护墙和基础
本地面火炬的基础包含：燃烧器组的安装基础、防辐射隔热罩的安装基础、安全防护墙的安装基础、压力容器和管道支架的基础。
本火炬的基础由卖方按照火炬各设备的参数提出基础设计数据，由买方根据现场的地质条件、气象条件和要求的地震设防烈度结合设备的安装要求进行设计。其中安全防护墙的主要作用为：阻止人员靠近火炬高温区，避免发生危险；隔热隔音，使地面一定高度范围内的热辐射和噪音满足相关标准、规范的要求；在火炬发生爆燃或爆炸的极端事件时，能够承受爆炸冲击而不损坏，并迫使爆炸冲击波向上泻放而不对地面的人员和设备造成危害。
5.4 燃烧器组
本火炬系统需要处理的燃气热值很高、组分也很重，燃烧时极易产生黑烟，必须采取相应的合理措施进行处理，才能保证完全的无烟燃烧。本火炬系统的燃烧器采取的措施如下：
本地面火炬燃烧器有多个特殊结构的燃烧器有序排列组成，共分为2级，第一级处理最大排放量的15%，主要担任小排放量；第二级处理最大排放量，主要担任正常装置正常排放量和事故排放量，这样能保证2级燃烧器均工作在最佳符合范围内，实现无烟燃烧达到环保要求，并且减少自动阀门的频繁开关，延长使用寿命，提高系统稳定性。
燃烧器首先混合足够的一次空气，再由火嘴喷出充分和二次空气混合充分燃烧。大量的过剩空气沿隔热罩筒壁进入，大幅降低烟气温度和筒壁温度。
燃烧器组高于700℃的高温部位采用0Cr25Ni20（310S）耐高温材料，其余采用0Cr18Ni9（304）耐热不锈钢材料。燃烧器的寿命大于15年。
5.5 点火控制器的结构特点
防爆型结构，可安装于现场，减少电缆费用。
采用西门子PLC构成，性能稳定，可靠。
具有自动、长燃、手动和硬手动功能，适应各种工况。
具有远传的功能，可在操作室内进行远程监视和操作。
5.6 点火器的结构特点
本点火器采用航空点火技术，由安装在长明灯内部的高能半导体放电嘴产生火
球，点燃长明灯。
本点火器具有如下性能特点：
安装维护简便，性能可靠。
防爆型产品，满足现场防爆要求。
采用航空点火技术，半导体高能点火，点火电压低，耗电量小。
半导体放电嘴具有很强的自洁能力，不怕积碳、潮湿和污染，甚至在水中也能正常放电。
放电嘴、导电杆均安装在长明灯的内部，长明灯的工作气流对其有冷却作用，寿命长，可靠性高。
5.7放空气体水封罐
火炬系统中设置水封罐，是防止火炬系统回火的关键设备，能有效的阻断回火，使上游管道保持正压。
采用卧式结构，按照压力容器标准进行设计施工，水封高度为300～600mm水柱，系统阻力小。
水封罐设置气动阀自动补水、排水装置保持液位稳定。
设有液位计、压力表巡检方便
水封罐凝液送至污水总管。
水封罐内外表面涂环氧类防腐涂料防止生锈腐蚀。
5.8放空气体分液罐
火炬系统中设置分液罐，能够分离出大于300μm直径的液滴，是防止下火雨的关键设备。
I类压力容器），按照压力容器标准进行设计施工，保证分离液滴直径≥300μm。
六、主要设备技术参数
6.1地面火炬的技术参数
总高： 13200 mm
安全防护墙外的最大噪音：≤65 db
安全防护墙外的最大热辐射强度：≤1.5 KW/m2
安全防护墙外径： 4500 mm
安全防护墙高度： 3600 mm
供电： AC220V / 4.5 Kw 6.2防辐射隔热罩的技术参数
外径： 2600 mm
内径： 2300 mm
高度： 13200 mm
表面温度：≤200℃
材质： Q235+陶瓷纤维
耐温： 1500℃
6.3燃烧器组的技术参数
接口尺寸： DN100，DN300
燃烧温度： 1058.75℃
材质： 310SS +304
6.4点火控制系统的技术参数
电源： AV 220V 4.5 Kw 防爆类别： ExdIICT4
防护等级： IP 65
环境温度： 0～45℃
模拟量输入： 4～20mA 3路
模拟量输出： 4～20mA 2路
开关量输入：干接点
开关量输出：干接点
6.5长明灯的技术参数
安装直径：∮32 mm
防护等级： IP54
工作温度：﹤1050℃
环境温度： -20～65℃
燃气压力： 0.2～0.3MPａ（a）
燃气流量： 1.5 Nm3/h
6.6高能点火器的技术参数
电源： AC220V 0.5 kW
点火电压： DC 2500V
放电能量： 12 J
防爆类别： ExdIICT4
防护等级： IP 54
环境温度： -10～45℃
寿命：≮ 20 万次
6.7分液罐、水封罐的技术参数
规格： 1600*4200*8
重量：约 2124.8Kg
设计压力： 0.5 Mpa
操作压力： 0.35 Mpa
设计温度： 105 ℃
材质： Q345R
水封罐的技术参数
规格： 1600*4200*8
重量：约 2356Kg
设计压力： 1.0Mpa
操作压力： 0.35Mpa
设计温度： 105 ℃
材质： Q345R
七、地面火炬的安全保证措施
7.1第一级安全保证措施：
燃烧器的放空阀均和长明灯连锁，且防辐射隔热罩内部设置可燃气体报警器，避免尾气在燃烧塔内聚集.
本火炬系统配套了二套点火器，每一级燃烧器都配一套点火器，当一套点火器失效时另一套仍能有效的点燃火炬，并且点火系统具有定时检测功能，当发现有点火器失效时，报警提示，以便及时修复，避免产生安全隐患。
当燃烧器的放空气动阀失灵时报警，值班人员可手动打开放空阀，若不能及时打开，放空燃气压力达设定压力时，燃气进入燃烧器燃烧。
火炬配备了全自动点火系统，保证系统正常运行时，及时可靠的自动点火，不发生危险。
点火器的点火燃气采用电磁阀控制，使每台点火器互不影响。各电磁阀均配有旁通截止阀，以便特殊情况下手动应急操作。
7.2第二级安全保证措施：
自动点火系统具有故障自检功能，当检测出点火系统局部故障时立即报警。
火炬系统各配置了两套可燃气体报警器，当点火失败或放空阀泄漏，使点火系统未正常点燃火炬时，可燃气体到达火炬内部，可燃气体报警器检测到有可燃气体时（浓度远在爆炸极限以下）立即启动点火器点燃长明灯，并报警，使排出的可燃气体及时燃烧，避免发生爆炸危险。
7.3第三级安全保证措施：
在极端条件下，万一火炬燃烧室和安全防护墙内部发生爆炸，安全防护墙和防辐射隔热罩将承受最大爆炸压力，而不损坏。爆炸冲击波在安全防护墙和防辐射隔热罩的导向作用下向上空泄放，保证地面人员、设备和火炬的安全。
电磁阀、调节阀具有故障自检功能，长时间不工作时，会定期开启或关闭，当检测出起跳系统局部故障时立即报警。
地面火炬设备表
序号名称规格规格数量单位说明
1 防辐射隔热罩GW-6F-∮2600×13200 1台材质Q235，
耐火材料:陶瓷纤维,鲁阳
总重：11.5t。
2 一级燃烧器组GW-6HD2-DN100 1套材质700℃以上部位310SS，其余304
3 二级燃烧器组GW-6HD2-DN300 1套材质700℃以上部位310SS，其余304
4 卧式分液罐GW-6F1-∮1600×4200 1套材质Q345R，含仪表、阀
门等附件,
含防爆型凝液泵、防爆操
作柱等
5 卧式水封罐GW-6F1-∮1600×4200 1套
6 开关型气动蝶
阀
D671F-DN300- PN1.6 1台
品牌：苏州高中压
说明：蝶阀阀体碳钢，阀
板304，
阀杆304，阀座 FPM。
球阀材质：阀体碳钢、阀
球、阀杆304，密封聚四
氟。
蝶阀均为对夹连接。
球阀为螺纹或承插焊连
接。
7 开关型气动蝶
阀
D671F-DN100- PN1.6 1台
8 电动阀DN40 PN1.6 1台
9 电动阀DN50 PN1.6 1台
10 蝶阀D371F-DN100- PN1.6 1台
11 蝶阀D371F-DN300- PN1.6 2台
12 球阀DN25 PN1.6 11台
13 球阀DN40 PN1.6 2台
14 截止阀DN50 PN1.6 5台
15 截止阀DN15 PN1.6 2台
16 排凝球阀DN15 PN1.6 4台
17 仪表球阀DN15 PN1.6 5台
18 止回阀DN50 PN1.6 1台
19 波纹管道阻火
器
DN40-PN1.6 1台
材质铸钢，阻火元件材质
304
20 篮式过滤器DN20-PN1.6 1台
21 压力表YZ-100T 5块含压力表接头
22 爆破片DN300 1套大连理工
23 限流孔板DN25 PN1.6 2个
24 防爆电磁阀BZCW-P-DN25-PN1.6 5台ASCO
25 自动点火控制
箱
GW-621 1台
ExdⅡCT4 IP65
S7-200
28 高能点火器GW-631E 2套含点火专用电缆，高能电嘴
29 长明灯GW-664 2套材质700℃以上部位
310SS，其余304
30 铠装热电偶WRNK-143 2套防爆一体化热电偶
温变：罗斯蒙特248
31 可燃气体报警
器
JTQB-CH-A 2台
防爆：ExdⅡBT4，无锡格
林通
32 火焰探测器GW-643 2台防爆型，含电缆
33 玻璃板液位计UQC10（0-1600）2块
34 双金属温度计WSS 2台
35 工业火焰监视
系统
SG-FV450 1台常州宝仪
36 压力、差压变送
器
3051 2台
罗斯蒙特、ExdⅡCT4，含
电缆
37 现场操作架1台
38 UPS电源3KV 1台美国山特
39 凝液泵1台
1.2调试、开工和两年备件
序号名称规格规格数量/单位说明
1 爆破片DN300 1套
2 防爆电磁阀BZCW-P-DN25-PN1.6 1台EXdIICT4
3 压力表YZ-100T 2块
4 热电偶WRNK-1343 1支
燃烧控制系统的设计(DOC)
目录 一绪论...................................................................................................................................... 二燃烧控制系统的设计 2.1燃烧过程控制任务 2.2燃烧过程调节量 2.3燃烧过程控制特点 三燃料控制系统 ........................................................................................................................ 3.1燃料调节系统...................................................................................................................... 3.2燃料调节——测量系统...................................................................................................... 3.3给煤机指令.......................................................................................................................... 四600MW火电机组DCS系统设计 4.1 电源部分 4.2 通信部分 4.3 系统接地 4.4 软件部分 五结论................................................................................................................................... 参考文献...................................................................................................................................
第九章 发动机排放控制装置
第九章发动机排放控制装置 一、选择题： 1. EVAP 炭罐储存： ( ) a. 来自燃油箱的燃油蒸气 b. 来自化油器的燃油蒸气 c. 窜入的蒸气 d. a 项和 b 项 2. 曲轴箱压力是由以下哪项产生的： ( ) a. 冷却系统 b. 点火系统 c. 动力输出 d. 窜气 3. 下列哪种污染控制装置用来减少 NO X 的排放？ ( ) a. AIR b. PCV c. EGR d. TCS 4. 在 EGR 系统中，＿被送至进气管。( ) a. 废气 b. 窜气 c. 额外的点火 d. 冷却液 5. 哪种污染控制系统将空气压人排气流使污染物燃烧？ ( ) a. AIR （二次空气供给系统）
b. PCV （曲轴箱通风系统） c. EGR （废气再循环系统） d. TCS （增压控制系统） 6. 氧传感器只有在（）时才能正常工作。 ( ) a. 300 度以上 b. 300 度以下 c. 800 度以上 d. 400 度以上 7. 二次空气供给系统的功用为： ( ) a. 降低 CO 和 HC 化合物的排放量 b. 降低 CO 、 HC 和 NO X 的排放量 c. 降低 HC 和 NO X 的排放量 d. 降低 CO 、和 NO X 的排放量 8. 在冷起动时，使用进气加热将： ( ) a. 减少排放 b. 增加排放 c. 降低发动机功率 d. 引起怠速不稳 9. 三元催化转换装置在( ) 时转换效率最佳。 a. 空燃比小于 14.7:1 b. 空燃比等于 14.7:1 c. 空燃比大于 14.7:1 d. 与空燃比无关 10. 柴油机的主要排放污染物是： ( )
燃烧控制系统及优化
燃烧控制系统及优化 一、燃烧控制系统 1风烟系统流程与作用 锅炉烟风系统主要包括一次风机、送风机及引风机等系统。一次风机和送风机主要用来克服供燃料燃烧所需空气在空气预热器、煤粉设备和燃烧设备等风道设备的系统阻力；引风机主要用来克服热烟气在受热面管束（过热器、炉膛后墙排管和省煤器等）、空气预热器、电除尘器等烟道的产生的系统阻力，并使炉膛出口处保持一定的负压。锅炉的风烟系统由送风机、引风机、空气预热器、烟道、风道等构成。冷空气由两台送风机克服送风流程（空气预热器、风道、挡板等）的阻力，并将空气送入空气预热器预热；空气预热器出口的热风经热风联络母管，一部分进入炉两侧的大风箱，并被分配到燃烧器二次风进口，进入炉膛；另一部分由一次风机经空预器引到磨煤机热风母管作干燥剂并输送煤粉。炉膛内燃烧产生的烟气经锅炉各受热面分两路进入两台空气预热器，空气预热器后的烟气进入电除尘器，由两台引风机克服烟气流程（包括受热面、脱硝设备、除尘器、烟道、脱硫设备、挡板等）的阻力将烟气抽吸到烟囱排入大气。 引风机：克服尾部烟道、除尘器、空气预热器等的压力损失。使炉膛内产生的烟气能够顺利排除，并使炉膛内维持一定的负压，让锅炉能够良好的充分燃烧。以提高经济效益。 一次风系统：一次风的作用是用来输送和干燥煤粉，并供给煤粉挥发份燃烧所需的空气。 二次风系统：二次风是在煤粉气流着火后混入的。由于高温火焰的粘度很大，二次风必须以很高的速度才能穿透火焰，以增强空气与焦碳粒子表面的接触和混合。二次风由两台二次风机供给，进入空气预热器内加热后，由二次热风道送到锅炉四周，再由二次风管分层在不同高度进入炉内，供给燃料燃烧所需要的氧量，并实现分级送风，降低NOx排放。另一路从二次热风道引出送到给煤口和石灰石管线上作为密封风。 燃烧方式：鸳鸯湖电厂采用的燃烧方式是四角切圆燃烧方式，有24个燃烧器。工作原理是：煤粉气流在射出喷口时，虽然是直流射流，但当四股气流到达炉膛中心部位时，以切圆形式汇合，形成旋转燃烧火焰，同时在炉膛内形成一个自下
基于声波测温的电站锅炉燃烧优化控制系统
基于声波测温的电站锅炉燃烧优化控制系统 项目建议书 华北电力大学
一目前电站锅炉燃烧系统存在的问题 1.1 共性问题 1.1.1 两对矛盾需要解决 ①锅炉效率()与污染排放(NOx)之间的矛盾 当我们追求高的锅炉效率的时候，势必要使煤粉在炉充分燃烧。要达到这一目的，则需要提高炉燃烧温度以及使用较高的过量空气系数，而这两方面都会增加污染的排放。反之，则锅炉效率较低。炉的高温燃烧还会带来水冷壁结渣等事故的发生。因此需要在两者之间做出最佳的折中选择。 ②锅炉排烟热损失()和机械未完全燃烧热损失()之间的矛盾 对于锅炉效率影响最大的两项热损失—排烟热损失()和机械未完全燃烧热损失()—而言，也存在类似的矛盾。提高炉燃烧温度以及使用较高的过量空气系数，可以降低机械未完全燃烧热损失()，但是排烟热损失()则会随之增加。因此也需要在两者之间做出最佳的折中选择。 1.1.2 四个优化问题需要解决 ①锅炉效率()与污染排放(NOx)的联合优化 通过寻找最佳的二次风门和燃尽风门组合，建立良好的炉燃烧空气动力场，可以达到锅炉效率()与污染排放(NOx)的共赢。 ②锅炉排烟热损失()和机械未完全燃烧热损失()的联合优化 通过寻找最佳的烟气含氧量(O2)设定值，可以达到锅炉排烟热损失()和机械未完全燃烧热损失()的共赢。 ③汽温控制方案的优化 联合调节燃烧器和喷水，尽量使用燃烧器摆角等方式来调节汽温而减少减温水的使用量，可以较大幅度的提高机组热效率。 ④防止炉结渣的优化 这可以通过以下方法实现：一是寻找最佳的煤粉和二次风门、燃尽风门的组合，调整均衡燃烧，防治火焰偏斜；二是调节炉膛出口温度目标值；三是组织合理的吹灰优化。 1.1.3 炉膛三个参数的测量需要解决
加热炉智能燃烧控制系统的优化
加热炉智能燃烧控制系统的优化 一、加热炉燃烧控制系统的组成 加热炉燃烧控制系统主要包括蓄热式烧嘴，换向阀、换向程序及安全控制单元，空气供给系统，煤气供给系统，放散系统，排烟系统，点火系统等7 部分。其中点火系统是整个燃烧系统的核心，能否稳定运行直接影响整个鋼坯的质量以及后续产品的轧制质量。蓄热式烧嘴供热系统采用三段供热，三段炉温制度。每个供热段均设有上下加热，即均热段上下加热、第一加热段上下加热、第二加热段上下加热。空气供给系统由助燃风机、空气管道、空气换向阀等组成。空气压力应考虑蓄热室、换向阀、空气管道及其调节测量装置在内的整个系统阻力损失。同空气管道一样，煤气由炉前煤气总管（直径DN1 200m m ）分成三段分别进入煤气换向阀，从换向阀出来后经蓄热式烧嘴完成热交换后喷入炉内燃烧。在煤气总管上设有盲板阀、无泄露双偏心蝶阀和煤气低压快速切断阀。 二、加热炉存在的问题以及原因 1、存在的问题 目前，加热炉存在的主要问题是加热温度不均，加热能力不足。现在两座加热炉实际加热能力300 ～450t / h，低于设计能力480 ～520t / h（冷坯～热坯）。加热温度不均，板坯炉间温差25 ～35℃，同板温差20 ～45℃。而国内同类生产线加热质量指标是，板坯炉间温差≤ 15℃，同板温差≤ 15℃。 2、原因 对于目前的斯坦因加热炉燃烧模型，当产量、加热钢种、尺寸、坯料入炉温度、待（停）轧时间、开轧温度变化时，均需一段时间使得加热炉温度缓慢提升，以避免对整个煤气系统的强烈冲击，但由于现场节奏的提升，操作人员不能等到温度的缓慢上升，更不能及时准确地调整加热策略，同时受人为因素的影响，以及四班、个人操作
基于PLC的锅炉燃烧控制系统
专业英语 项目作业 指导教师 班级 姓名 学号 齐齐哈尔工程学院电气工程及其自动化专业 2016年12月29日
基于PLC的锅炉燃烧控制系统 1 引言 燃烧控制系统是电厂锅炉的主控系统，主要包括燃料控制系统、风量控制系统、炉膛压力控制系统。目前大部分电厂的锅炉燃烧控制系统仍然采用PID控制。燃烧控制系统由主蒸汽压力控制和燃烧率控制组成串级控制系统，其中燃烧率控制由燃料量控制、送风量控制、引风量控制构成，各个子控制系统分别通过不同的测量、控制手段来保证经济燃烧和安全燃烧。 2 控制方案 锅炉燃烧自动控制系统的基本任务是使燃料燃烧所提供的热量适应外界对锅炉输出的蒸汽负荷的要求，同时还要保证锅炉安全经济运行。一台锅炉的燃料量、送风量和引风量三者的控制任务是不可分开的，可以用三个控制器控制这三个控制变量，但彼此之间应互相协调，才能可靠工作。对给定出水温度的情况，则需要调节鼓风量与给煤量的比例，使锅炉运行在最佳燃烧状态。同时应使炉膛内存在一定的负压，以维持锅炉热效率、避免炉膛过热向外喷火，保证了人员的安全和环境卫生。 2.1 控制系统总体框架设计 燃烧过程自动控制系统的方案，与锅炉设备的类型、运行方式及控制要求有关，对不同的情况与要求，控制系统的设计方案不一样。将单元机组燃烧过程被控对象看作是一个多变量系统，设计控制系统时，充分考虑工程实际问题，既保证符合运行人员的操作习惯，又要最大限度的实施燃烧优化控制。控制系统的总体框架如图1所示。 图1单元机组燃烧过程控制原理图1 1徐亚飞，温箱温度PID与预测控测控制.2004，28(4)：554-5572
P为机组负荷热量信号。控制系统包括：滑压运行主汽压力设定值计算模块（由热力系统实验获得数据，再拟合成可用DCS折线功能块实现的曲线）、负荷—送风量模糊计算模块、主蒸汽压力控制系统和送、引风控制系统等。主蒸汽压力控制系统采用常规串级PID控制结构。 2.2 燃料量控制系统 当外界对锅炉蒸汽负荷的要求变化时，必须相应的改变锅炉燃烧的燃料量。燃料量控制是锅炉控制中最基本也是最主要的一个系统。因为给煤量的多少既影响主汽压力，也影响送、引风量的控制，还影响到汽包中蒸汽蒸发量及汽温等参数，所以燃料量控制对锅炉运行有重大影响。燃料控制可用图2简单表示。 图2 燃料量控制策略 其中：NB为锅炉负荷要求；B为燃料量；F(x)为执行机构。 设置燃料量控制子系统的目的之一就是利用它来消除燃料侧内部的自发扰动，改善系统的调节品质。另外，由于大型机组容量大，各部分之间联系密切，相互影响不可忽略。特别是燃料品种的变化、投入的燃料供给装置的台数不同等因素都会给控制系统带来影响。燃料量控制子系统的设置也为解决这些问题提供了手段。 2.3 送风量控制系统 为了实现经济燃烧，当燃料量改变时，必须相应的改变送风量，使送风量与燃料量相适应。燃料量与送风量的关系见图3。2 刘官敏，温箱温度PID与预测控测控制.2004，28(4)：554-5572
燃烧控制系统
燃烧控制系统是电厂锅炉的主控系统，主要包括燃料控制系统、风量控制系统、炉膛压力控制系统。目前大部分电厂的锅炉燃烧控制系统仍然采用PID控制。燃烧控制系统由主蒸汽压力控制和燃烧率控制组成串级控制系统，其中燃烧率控制由燃料量控制、送风量控制、引风量控制构成，各个子控制系统分别通过不同的测量、控制手段来保证经济燃烧和安全燃烧。如图1所示。 图1 燃烧控制系统结构图 2、控制方案 锅炉燃烧自动控制系统的基本任务是使燃料燃烧所提供的热量适应外界对锅炉输出的蒸汽负荷的要求，同时还要保证锅炉安全经济运行。一台锅炉的燃料量、送风量和引风量三者的控制任务是不可分开的，可以用三个控制器控制这三个控制变量，但彼此之间应互相协调，才能可靠工作。对给定出水温度的情况，则需要调节鼓风量与给煤量的比例，使锅炉运行在最佳燃烧状态。同时应使炉膛内存在一定的负压，以维持锅炉热效率、避免炉膛过热向外喷火，保证了人员的安全和环境卫生。 2.1 控制系统总体框架设计 燃烧过程自动控制系统的方案，与锅炉设备的类型、运行方式及控制要求有关，对不同的情况与要求，控制系统的设计方案不一样。将单元机组燃烧过程被控对象看作是一个多变量系统，设计控制系统时，充分考虑工程实际问题，既保证符合运行人员的操作习惯，又要最大限度的实施燃烧优化控制。控制系统的总体框架如图2所示。 图2 单元机组燃烧过程控制原理图 P为机组负荷热量信号为D+dPbdt。控制系统包括：滑压运行主汽压力设定值计算模块（由热力系统实验获得数据，再拟合成可用DCS折线功能块实现的曲线）、负荷—送风量模糊计算模块、主蒸汽压力控制系统和送、引风控制系统等。主蒸汽压力控制系统采用常规串级PID控制结构。 2.2 燃料量控制系统 当外界对锅炉蒸汽负荷的要求变化时，必须相应的改变锅炉燃烧的燃料量。燃料量控制是锅炉控制中最基本也是最主要的一个系统。因为给煤量的多少既影响主汽压力，也影响送、引风量的控制，还影响到汽包中蒸汽蒸发量及汽温等参数，所以燃料量控制对锅炉运行有重大影响。燃料控制可用图3简单表示。
第九章 热工监测和控制
第九章热工监测和控制 第一节热工监测 第9.1.1条蒸汽锅炉机组必须装设监测下列安全运行参数的指示仪表： 一、锅筒蒸汽压力； 二、锅筒水位； 三、锅筒进口给水压力（采用注水器或锅炉有省煤器时，可不监测）； 四、过热器出口蒸汽压力和温度； 五、省煤器进、出口水温度和水压。 额定蒸汽发量大于或等于20t/h的蒸汽锅炉，其锅筒蒸汽压力、水位和过热器出口蒸汽压力、温度、尚应装设记录仪表。 第9.1.2条蒸汽锅炉机组应装设监测下列经济运行参数的仪表。 一、额定蒸汽量小于或等于4t/h蒸汽锅炉； 1.煤量、油量或燃气量积算； 2.蒸汽流量指示和积算； 3.给水流量积算； 4.排烟温度。 二、额定蒸发量为6～10t/h的蒸汽锅炉： 1.煤量、油量或燃气量积算； 2.蒸汽流量指示和积算； 3.给水流量积算； 4.排烟温度； 5.炉膛出口烟气温度； 6.对流受热面进、出口烟气温度；
7.省煤器出口烟气温度； 8.湿式除尘器出口热风温度； 9.空气预热器出口热风温度； 10.炉膛烟气压力； 11.对流受热面进、出口烟气压力； 12.省煤器出口烟气压力； 13.空气预热器出口烟气压力； 14.除尘器出口烟气压力； 15.一次风压及风室风压； 16.二次风压。 注：（1）有条件时可装设检测排烟含氧量的仪表。 （2）对火管锅炉或水火管组合锅炉，当不便装设检测上述参数的测点时，可不监测。 三、额定蒸发量大于或等于20t/h的蒸汽锅炉： 1.煤量、油量或燃气量积算； 2.蒸汽流量指示、积算和记录； 3.给水流量指示、积算； 4.排烟温度含氧量或二氧化碳量指示、记录； 5.炉膛出口烟气温度； 6.对流受热面进、出口烟气温度； 7.省煤器出口烟气温度； 8.空气预热出口烟气温度（即锅炉的排烟温度）； 9.湿式除尘器出口热风温度； 10.空气预热器出口热风温度；
锅炉燃烧系统优化控制及实现方法
锅炉燃烧系统优化控制 及实现方法 周以琳 戚淑芬 青岛化工学院 青岛:266042高 蒙 石家庄铁道学院 石家庄:050043 摘 要 本文针对锅炉燃烧系统普遍存在的控制问题,提出了一套抑制大纯滞后的有效控制方案,并采用了一种新的自寻优化控制技术提高锅炉燃烧热效率。 关键词 锅炉系统 优化控制 1 引 言 燃烧系统是工业锅炉的重要环节,它不仅直接影响锅炉供气工况的稳定,而且对节能降耗,提高锅炉的热效率有着重要意义。目前,对工业锅炉燃烧系统的控制,以串级—比值方案据多,这种方案以蒸汽压力的变化来控制供风和给煤流量、其控制流程如图1—1所示 。 图1—1 常规串级—比值控制方案 图中:P T —压力检测 F T —流量检测 PC —压力控制 FC —流量控制K —比值系数 上述方案可以通过合理地调整燃料量和送风量来抑制蒸汽压力因负荷变化所带来的扰 动,进而保证供汽系统的稳定,但在实际运行中,由于供风和给煤调节对抑制蒸汽压力的波动存在着一定的纯滞后时间,加之过程对象本身的时间常数又较大,故现场实施中往往表现出严重的调节滞后,控制效果并不理想。 2 改进的燃烧控制系统方案 为了较好地解决锅炉燃烧系统的控制问题,设法减小调节通道的大纯滞后是至关重要的。 由热力学理论中的斯蒂芬—波兹曼定律可知,在锅炉燃烧系统中,燃料燃烧释放出的全部能量与炉膛温度有单值对应的数量关系。若选取炉膛温度T 作为被调参数,则该单值关系为超前预测由炉温引起的蒸汽压力变化提供了理论依据。按照这种设想,本方案设计了以蒸汽压 力为主调,以炉膛温度为副调的串级控制系统,其框图如图2—1所示。 · 50·工业仪表与自动化装置 1998年第4期
船舶锅炉燃烧系统的优化控制
第30卷 第1期大连海事大学学报Vol.30,N o.1 2004年2月Journal of Dalian Maritime University F eb.,2004 文章编号:1006 7736(2004)01 0045 04 船舶锅炉燃烧系统的优化控制 李维坚1,于洪亮2 (1.广州航海高等专科学校轮机系,广东广州 510725; 2.大连海事大学轮机工程学院,辽宁大连 116026) 摘要:分析了船舶锅炉燃烧控制系统的运行特点,对船舶锅炉燃烧控制系统优化模型的建立、优化模型参数的求解方法及船舶锅炉燃烧实时控制系统的控制规律进行了研究,以使船舶锅炉燃烧过程更多时间处于相对平稳状态,提高燃烧效率.同时具体提出了采用传统PI D控制与最优控制相结合的方法,建立了蒸汽压力与喷油量、送风量、引风量和蒸汽流量之间的关系模型以及氧含量和喷油量、送风量、引风量和蒸汽流量之间的关系模型和炉膛负压和喷油量、送风量、引风量和蒸汽流量之间的关系模型. 关键词:船舶锅炉;燃烧控制系统;优化模型;前向神经网络模型 中图分类号:U664.111 文献标识码:A 0 引 言 蒸汽动力装置船舶的锅炉及油船的锅炉,其蒸发量都比较大,蒸汽压力也比较高,对水位和蒸汽压力的变化要求比较严格,工作过程中,不允许水位和蒸汽压力出现较大的波动,因此在锅炉的燃烧自动控制系统中以往都把控制的焦点聚焦在维持水位和蒸汽压力在允许范围内波动这个问题上,并已较为彻底地解决了技术上的难题.而在燃烧过程优化控制问题上,相对而言,还没能给予较好地解决.这既有难以精确地建立被控对象的数学模型的原因,也有主观认识上的原因,但随着能源使用的日趋紧张,如何使在系统安全有效运行的基础上,对船舶锅炉燃烧过程进行优化控制,是船舶锅炉燃烧控制系统的发展方向. 1 优化模型及参数求解 为实现对船舶锅炉燃烧过程的优化控制,在船舶锅炉燃烧过程中,需要对以下主要运行参数进行控制:蒸汽压力、蒸汽流量、喷油量、送风量、引风量、炉膛负压及水位控制. 锅炉的燃烧效率决定于锅炉燃烧系统状态的好坏,为此,应保证锅炉燃烧系统的稳态运行过程处于优化状态.采用自动控制系统来对锅炉的燃烧过程进行控制,可以实现系统工作过程中能长时间维持在稳定运行状态,而要保证锅炉燃烧系统处于稳态运行时能处于优化状态,则需对锅炉燃烧系统的稳态运行参数进行优化才能得以实现.这就要求锅炉燃烧过程中,通过控制回油阀的开度来调节喷向炉膛的喷油量时,必须同时调节向炉膛提供的送风量(空气量可用风道与炉内之间的压力差来表示),通过保持喷油量与送风量的最佳匹配来提高锅炉燃烧的热效率[1].此外,当送风量改变时,还应同时改变炉膛的引风量,使炉膛具有一个最佳的炉膛负压,这样就可以避免因喷火或漏风等因素导致的燃烧热效率降低,减少热损失,从而取得最大的燃烧效率.因此控制的核心问题是如何合理地控制喷油量、送风量、引风量和炉膛负压.为解决这一核心问题,在锅炉的稳态运行过程中,构造了这样一个优化模型,即优化模型 收稿日期:2003 10 07 作者简介:李维坚(1969 ),男,广西柳州人,讲师.
热电厂锅炉燃烧系统建模及优化浅析
热电厂锅炉燃烧系统建模及优化浅析 摘要锅炉的燃烧系统是一个复杂的动态系统，各控制回路和变量之间存在非线性、强耦合以及大滞后等特点，不能有效实现锅炉燃烧系统的优化。从基础的锅炉运行数据出发，结合锅炉燃烧系统非线性的特性，提出一种基于径向基（RBF）神经网络建模和在建模的基础上通过（SQP）优化算法的智能控制策略，求取最佳工况下的各过程变量的参考值，实现锅炉燃烧系统的优化。 关键词热电厂；锅炉燃烧；系统建模 前言 随着我国经济的飞速发展，火力电力工业对自动控制系统的要求也越来越高。仅仅保障安全、稳定的生产已经不能满足各发电企业的需求。因此，节能环保增效已成为我国电力企业改革的目标取向。目前国内许多火电厂锅炉运行工况复杂多变，单纯依靠传统的操作规程和控制手段，无法满足现代化火力发电企业对经济性管理的要求。如何在保证火力发电机组安全平稳的运行情况下，实现锅炉在运行状态时达到煤耗最小、污染量最低，是火力发电企业在节能减排工作中首先需要解决的问题。 建立锅炉燃烧系统模型是优化锅炉燃烧的手段之一，针对当前火力发电锅炉燃烧控制系统的新要求，提出基于RBF神经网络对锅炉燃烧系统建模的方法，该模型建立4输入（主蒸汽流量、送风量、引风量、给煤量）和3输出（主蒸汽压力、炉膛负压、烟气含氧量），建立锅炉燃烧系统的稳态模型，在此模型的基础上通过SQP优化算法，求取最佳工况下的各过程变量的参考值，实现锅炉燃烧系统的优化。 1 锅炉燃烧系统 1.1 锅炉燃烧系统的主要任务 本文以某热电厂220t/h煤粉母管电厂锅炉为研究对象，该炉主要任务是供给母管一定的蒸汽量以平衡母管压力，从而满足负荷的需求。锅炉燃烧系统通过主蒸汽压力作为锅炉的负荷反馈，以平衡母管蒸汽压力。同时，为了提高锅炉运行的经济性，需维持锅炉炉膛负压在±50Pa范围内。电厂锅炉燃烧系统的主要任务分为以下3个方面：平衡母管蒸汽压力、确保炉膛负压波动在允许范围内、保证锅炉燃烧的经济性。锅炉燃烧系统的3个主要任务分别对应3个子调节系统，即：给煤调节系统，以实现维持主蒸汽压力稳定；引风调节系统，以实现维持炉膛负压稳定；送风调节系统，以实现维持锅炉燃烧的经济性。3个子系统的输入量分别是给煤量、引风量、送风量。同时，由于锅炉燃烧控制系统随锅炉负荷变化而变化，当锅炉的负荷变化时，主蒸汽流量随着变化，这时，需要增加或减少给煤量以满足蒸汽负荷的需求。因此，本文建立RBF神經网络模型，选取对锅炉的燃烧系统影响最大的给煤量、主蒸汽流量、送风量、引风量作为输入，选取主蒸
冶金工业加热炉自动燃烧控制系统优化设计
冶金工业加热炉自动燃烧控制系统优化设计 发表时间：2019-09-16T14:41:07.587Z 来源：《基层建设》2019年第16期作者：毛建昆[导读] 摘要：在我国快速发展的过程中，我国的综合国力在快速的发展，社会在不断的进步，针对加热炉燃烧系统中燃烧效率低、环境污染大的问题，设计了1套基于某钢铁企业自动控制系统的工业加热炉燃烧策略，针对加热炉燃烧控制中的主要参数:空煤配比系数、空气流量、煤气流量和残氧数据等，设计了利用高、焦炉煤气流量进行混合煤气热值计算的控制系统，从硬件和软件上对传统人工设定空煤配比 系数的控制进行改进，并成功投入现场运行。 河钢股份有限公司承德分公司棒材事业部一高线作业区河北省承德市 067000摘要：在我国快速发展的过程中，我国的综合国力在快速的发展，社会在不断的进步，针对加热炉燃烧系统中燃烧效率低、环境污染大的问题，设计了1套基于某钢铁企业自动控制系统的工业加热炉燃烧策略，针对加热炉燃烧控制中的主要参数:空煤配比系数、空气流量、煤气流量和残氧数据等，设计了利用高、焦炉煤气流量进行混合煤气热值计算的控制系统，从硬件和软件上对传统人工设定空煤配比系数的控制进行改进，并成功投入现场运行。运行跟踪效果表明，系统控制效果优良，有效改善了加热炉燃烧效率低下及环境污染大的问题。 关键词：空煤配比系数；空气流量；煤气流量；煤气热值；残氧分析仪；串级双交叉限幅控制引言 加热炉在燃烧过程中，由于燃料(煤气)压力和热值波动、轧制节奏变化频繁，加之燃烧控制为工人手动调节，炉中的气氛和温度系统未被自动优化，所以导致加热炉燃烧效率低，能耗和氧化烧损高。随着能源管理的精细化以及产品质量要求的不断提升，人工手动控制加热炉的燃烧及钢坯的加热过程已不能满足现状，炉膛燃烧的自动控制势在必行。但炉膛燃烧过程是个典型的复杂系统，受随机因素干扰，具有大惯性、纯滞后、多变量、强耦合、非线性的特征，如采用传统的控制算法，难以投入全自动运行方式。高级过程控制(APC)是控制策略的总称，与传统的PID单回路控制不同，这类技术要求有高级工业过程控制的数学描述，并带有人工智能的性质。目前，已有数千个APC项目在各国投入运行，其可观的经济效益得到了全世界的认可。例如，杜邦每年可以通过改进APC来节省5亿美元;马来西亚石油公司的一家炼油厂实施了APC改造，年收益为570万美元;美国SimSci公司投入的适用于石化常压和减压蒸馏装置的在线优化系统，协同价值高达每年500万美元。本文主要介绍的为APC在加热炉燃烧过程中的应用，分析了其对钢坯氧化烧损的影响。 1加热炉自动化控制系统架构描述加热炉自动化控制系统的控制范围从连铸运输辊道开始，包括4座加热炉每座加热炉，直到除磷前最后一根辊道。主要包括：板坯库辊道，4座步进梁式炉前、炉后辊道，加热炉本体设备及其液压站、汽化冷却系统、干油及其它辅助生产设备的电气仪表设备（包括仪表燃烧系统、汽化冷却系统、基础自动化系统硬设备及配套软件等）。加热炉自动化控制系统由两部分组成：基础自动化系统（L1）与自动化控制计算机系统（L2）。1）基础自动化系统（L1级）L1级：即基础自动化系统，主要实现以下功能：信号采集及处理、板坯库辊道控制、装炉辊道的控制、板坯在核对和装炉辊道上定位、板坯称重测长、对中测宽、装钢机位置及行程控制、加热炉装出料侧的炉门控制、步进机械控制、出钢机前进、后退行程设定及位置控制、液压站设备控制、干油站设备控制、出炉辊道控制、返回辊道控制及数据采集、数据管理、参数设定等。2）自动化控制计算机系统（L2级）L2级：即自动化控制计算机系统，主要完成加热炉炉内的坯料跟踪、板坯温度计算，优化温度设定和数据处理及数据通讯，负责接收由三级管理计算机传送的轧制计划和轧制顺序，从辊道开始对核对完成的板坯进行跟踪，分别接收一级传送的板坯进入炉前辊道、板坯吊销、板坯入炉、步进梁移动、板坯出炉等信号，并向一级PLC发出炉前板坯定位的炉列号和抽钢指令，向模型程序提供所需的数据；给轧线二级提供抽钢顺序、炉内板坯的温度和时间信息，以及轧线二级的板坯粗轧测量信息和轧制节奏信息。 2方案设计及改进 2.1热值仪方案 针对以上问题进行研究分析后，课题组对加热炉燃烧控制回路进行了技术改进，在传统的串级双交叉限幅控制回路中引入煤气热值检测环节，并把热值信号加入到空煤配比系数的计算中，将其值由操作工手动设定改为自动设定，使得空煤配比系数动态反映热值信号的变化，从而有效降低混合煤气热值波动因素导致炉温控制不稳定的情况发生。与传统串级双交叉限幅控制不同的是引入了热值仪来检测混合煤气的热值，并用热值信号来对人工设定的空煤气配比系数进行修正，从而得到适应热值变化的动态空煤气配比系数δ'，再对空气或者煤气流量进行配比计算，最终得到动态的上、下限幅值，从而实现动态双交叉限幅控制，使得工业加热炉传统的串级双交叉限幅控制系统更能适应加热炉热值信号的波动。引入热值仪检测的方案经某企业加热炉试运行，初期产生了非常明显的效果，但是在运行一段时间后，炉温控制又发生了不稳定的情况，对现场实际情况分析后，发现问题的根本原因在于热值仪不能很好地适应加热炉的实际情况。因为热值仪的检测原理是:在混合煤气管道上通过取样管道将被测煤气接到热值仪燃烧室中，点燃样气燃烧，测量出燃烧温度，然后根据热值仪内部的计算模型，最终得到混合煤气的热值。受热值仪工艺限制，热值仪中的煤气管道非常细，直径约5mm，而混合煤气受上道工序的影响，存在很多冶炼粉尘和焦油，在热值仪燃烧的高温环境下，这些杂质非常容易凝结成块，造成热值仪煤气管道堵塞，取样管道一旦堵塞，就会出现热值仪信号检测失真的问题，从而出现在线运行时温度控制不稳定甚至失控的严重后果。因此，解决热值仪故障就成了加热炉温度控制中一个附加的难题。这个难题最直接的解决办法就是在煤气取样管道上加装净化装置，使进入热值仪燃烧室的煤气尽可能纯净。 2.2初步测试与离线仿真 为确保安全性，APC运行前需要进行初步测试和离线仿真，包括以下几个方面:(1)检查和调整操作变量(MV)的PID回路;(2)确定变送器和控制阀的问题;(3)估计达到稳态所需的时间;(4)确定模型识别实验的适当信号幅度;(5)估算出长时延值;(6)调整设备运行所需的相关参数，如运行值的上限、下限、变化率等;(7)选择合适的数据预处理方式。投运前，APC会根据实时采集上来的装置运行状态参数，进行离线仿真运行，以检验其控制性能。如果控制性能达到预期，就可将控制器通过OPC与DCS/PLC连接，逐步将APC投入运行。在过程中，可进行“无扰切换”组态改造，将APC控制器通过切换开关与DCS/PLC隔离，随时将它设置为仿真或离线模式。在离线模式下，APC控制器将读取装置的相关实际测量值，模拟被控变量的变化规律，同时显示操作变量的期望动作值。这样，工程师就可以对模型的预测精度以及控制动作的合理性做评判和检验。 2.3混合煤气热值计算方案
第九章热工调节试卷整理
第九章习题 9-1 单元机组汽包炉燃烧控制的任务是什么？有哪几个被控量？相应的控制变量是什么？ 答：锅炉燃烧过程自动控制的任务在于使锅炉的燃烧工况与锅炉的蒸汽负荷要求相适应，同时保证锅炉燃烧过程安全经济地运行。通常选锅炉负荷或汽压、烟气含氧量或过剩空气系数、炉膛负压作为被控量，选燃料量、送风量和引风量作为相应的控制量。 9-2 为什么要采用热量信号？理想热量信号与实际热量信号有什么不同？ 答：采用热量信号可以解决煤粉量的测量问题，它不仅可以反映燃料量的数量变化，而且也可反映燃料品质方面的变化，因此热量信号更能准确地反映燃烧率。热量信号D Q 为蒸汽流量D 与dt dP C d k 之和，实际应用中汽包压力p d 的理想微分难以实现，只能对汽包压力进行实际微分即微分项为d D D D k p S T S T k C +1，为了准确反应燃料量，加上蒸汽流量Ｄ的负向微分信号，即D D D D d D D D k Qz D S T S T k p S T S T k C D D β+-++ =11 ，使1=D D T k 则 Q D d k D Qz D S T Sp C D S T D +=++=11)(11 实际热量信号D Qz 相当于理想热量信号与一个惯性环节相串联，D Qz 随D Q 而变，但增加了一定的惯性，稳态时两者相等，D Q2能代替燃料量信号。 9-3 燃烧过程的控制中，如何实现风量对燃料量始终有足够富裕的操作方法？ 答：为实现风量对燃料量始终有足够富裕，大型单元机组的燃烧控制系统中一般都采用了燃料、送风交叉限制措施。当加负荷时，燃烧率指令B 0增加，该指令不能通过小选模块，只能通过大选模块送到送风量控制子系统的副调节器PI 3，增加送风量；随着送风量的增大，小选模块的输出逐渐增大，于是燃料量也不断增加，这样就实现了增加负荷时先加风、后加燃料的控制过程。减负荷时，燃烧率指令B 0减小不能通过大选模块，只能通过小选模块先减少燃料量。随着燃料量的减少，通过大选模块，使送风量逐渐减少，从而实现减负荷时先减燃料、后减风的控制过程。这样就可以保证变负荷过程中有一定的送风量裕量，燃料充分燃烧而不致于发生缺氧燃烧。系统中的低值限幅模块限制送风量不低于最小允许风量V min ；高值限幅模块限制燃料量不大于最大燃料量B max 值，以维持锅炉燃烧工况的稳定。 9-4 燃烧控制系统中，常用来反映燃料量的信号有哪几种？ 答：常用来反映燃料量的信号：热量信号、给粉机转速、一次风量总和、给煤机转速、装煤量校正、给煤量。 9-5 燃料量控制策略有哪几种？ 答：燃料量控制的各种基本策略：（1）采用热量信号的燃料控制（2）采用给粉机转速反馈信号的燃料量控制（3）采用一次风量总和作反馈信号的燃料量控制（4）采用给煤机转速反馈信号的燃料量控制（5）采用装煤量校正的燃料量控制（6）采用给煤量反馈的燃料量控制。 9-6 送风量控制策略有哪几种？ 答：送风量控制策略有（1）燃烧率指令——风量系统。这种控制策略以燃烧率指令B 0作为送风量控制子系统的定值，燃烧率指令必须同时送到燃料量系统。在负荷发生变化时，这两个控制子系统