[科普中国]-锅炉燃烧自动控制-

定义

锅炉燃烧自动控制是指锅炉负荷变化时，保持规定的锅炉蒸汽压力的自动控制，根据锅炉出口蒸汽压力的变化，使燃油量控制机构和空气供给控制结构动作，调整燃油量和空气量，使蒸汽压力维持在规定值范围内。1

组成蒸汽压力自动控制锅炉内的蒸汽压力是随使用量的多、少变化的，即蒸汽的产量与供出的使用量不平衡，引起蒸汽压力变化。要保持平衡，需要改变燃烧量，使蒸汽的产量适应输出量。燃烧自动控制是要维持汽包内的蒸汽压力在一定范围之内。2

船舶辅助锅炉的蒸汽压力自动控制一般有：双位控制、双位-比例控制和多位控制。双位控制只有一种燃烧状态，即只有一种喷油量和送风量。比例控制是随着压力上升减少喷油量同时按比例减小风量；相反则增加。三位控制有2种燃烧状态：大火、大喷油量、大风量；小火、小喷油量、小风量。2

燃烧过程的程序控制燃烧程序控制是从点火、燃烧至熄火的过程控制，它包括：前扫风、点火、燃烧、正常熄火和后扫气。

1.前扫风

锅炉熄火后炉膛内可能积存一些未经燃烧的油，在炉膛内蒸发后，会形成可燃的油气混合物，一旦点火会引起爆炸。规范要求点火前需要开大风门进行前扫气，即用鼓风机进行一段时间通风，扫除可燃的油气混合物。2

2.点火

点火是在前扫气后进行的，点火火花出现后才可以喷油。点不着火，点火装置和喷油阀应自动关闭。一般是用变压器次级的高电压在点火棒之间产生的火花来点火。这时风门要关小，以免吹熄火焰。点火棒打火后，开启喷油电磁阀喷油，火是否点着由火焰检测器检验。如果在设定的时间内检测不到火焰，说明点火失败，停止点火。点火时以喷过油，要再尝试点火，需要在进行前扫气。2

3.燃烧

检测到火焰说明点火成功，可以进入正常燃烧。为了达到完全（至少是良好）燃烧，需要开大风门，提供过剩的空气帮助燃烧。正常燃烧过程控制根据自动控制方式决定。双位控制保持设定的燃烧状态，直至蒸汽压力达到设定的允许值才熄火。比例控制根据蒸汽压力的大小调节喷油量，并按照喷油量调节风量。三位控制先用大火燃烧，蒸汽压力达到设定值，改用小火燃烧。2

4.正常熄火

随着蒸汽用量减少，蒸汽压力会逐步上升，达到设定的允许值时，无论采用哪种方式燃烧，都必须切断燃油停止燃烧、熄火。2

5.后扫气

为了及时清除炉膛内的可燃物，熄火后需要再开大风门一段时间，称为后扫气。2

安全保护各型锅炉设置的安全保护不尽相同，一般设有水位高、蒸汽压力高、低报警等。发生严重故障如：水位过低、蒸汽压力过高、点火失败或故障熄火、风压低、电源故障和燃烧器电动机过载等，则切断燃油停止燃烧发出报警。2

燃烧重油还需做到高油温、低报警。2

燃烧时序程序控制系统燃烧时序程序控制是指对锅炉的启动和燃烧按照预先安排好的时间顺序进行的自动控制。主要元件包括：

信号发送器信号发送器包括手动信号发送器和自动信号发送器，能发出启动和停止燃烧信号；前者一般采用按钮和选择开关；后者采用各种自动开关，如压力开关、温度开关、液位开关等。用它们来接通或断开控制电路，完成时序程序控制的启动和停止。3

时序控制器时序控制器是辅助锅炉时序程序控制的核心部分。它根据启动信号发送器送出来的电信号接通或者切换电路，或根据规定时间接通或切断电路，在辅助锅炉时序程序控制中，就是利用时序控制器输出预定的时序信号，来完成锅炉启动或停止的各项程序动作的。目前，广泛采用的时序控制器有两大类：有触电和无触点的时序控制器。3

火焰监视器火焰监视器用来监视炉膛内有无火焰。火焰监视器的主要组成元件是光敏电阻。辅助锅炉上常用的有光敏电阻、紫外线灯泡和光电池。3

汽包水位三冲量控制回路通过给水控制，保证锅炉汽包水位维持在一定范围内。如果水位过低，会造成锅炉缺水的故障；水位过高，会引起蒸汽带水和汽包压力过高。一般情况下利用三冲量控制容易达到技术要求，而不需要任何先进控制算法。三冲量指水位，蒸汽流量，给水流量三个测量值。引入蒸汽流量的目的是为了克服虚假水位的影响。当锅炉负荷突然增加时（如用户打开用汽阀），蒸汽流量迅速增加，造成汽包内压力降低。这时，在汽包内部水面的气泡迅速变大，抬高了水位。这就是虚假水位。如果只根据水位控制，则在用汽增加时，进水反而减少。引入蒸汽流量作为前馈，则能在用汽量增加时，提前增加给水，有效地克服虚水现象。PID算法实现三冲量水位自动控制技术,可以将水位控制在设定值±10mm范围内,远远高于国家标准。

炉膛负压控制炉膛负压控制的主要目的之一是保证操作工人的安全，锅炉采用负压燃烧，如果炉膛内压力太大，炉火将从观察孔冒出，危害操作工人人身安全，同时造成环境污染。目的之二为保证系统的经济燃烧。负压太大，随引风流失的热能会增大，不利于经济燃烧，计算机将炉膛负压控制在-5~-20Pa范围内，负压控制是通过调整引风机风门开度或风机速度完成的。对于技改系统，如果系统中引风机风门开度不足80%则建议采用变频器控制风量。一是利用变频器的调速特性改善风量的控制品质；二是降低风机的电耗，增加改造系统的整体节能效果。引入鼓风量作为前馈，可以在鼓风量变化时提前控制引风量。