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FIX在云南大理卷烟厂工业锅炉上的应用

摘要:介绍了FIX组态软件在工业锅炉中的应用实例
1、概述
锅炉是卷烟厂必不可少的重要动力设备，但是燃煤锅炉普遍存在热效率低于设计水平，当然原因是多方面的，除锅炉本体的问题外；自控水平低也是一个主要因素。因此很有必要采用先进的控制系统，对锅炉进行优化控制。但锅炉是一个十分复杂的调节对象，许多工艺参数相互影响，原有的常规仪表组成的一般调节系统已不能满足要求，而且由于使用仪表多、接线复杂、可靠性差、投运困难。基于上述原因，大理卷烟厂在九五在技改中选用了DCS对两台10t/h锅炉及一台35t/h锅炉进行优化控制，取得了良好效果。DCS大理卷烟厂厂使用的是美国Honeywell公司的R150系统、监控组态软件采用了intellution公司的FIX软件。
2、燃煤锅炉的工作过程
锅炉是一种产生蒸汽的热交换设备。它通过煤、油或天然汽等燃料的燃烧过程释放出化学能，并通过传热过程把能量传递给水，把水变成蒸汽或热水，蒸汽或热水直接供给工业、生活等生产中所需要的热能。所以锅炉的中心任务是把燃料中的化学能有效的转化为蒸汽的热能。
锅炉主要由锅炉本体和辅助设备组成。锅炉本体主要有炉膛、蒸发受热面、蒸汽过热器、省煤器和空气预热器组成：锅炉辅助设备主要有燃烧装置、给水系统和水处理系统、通风系统、汽水系统、锅炉附件、监测仪表和自动控制设备等。此外，除了保证锅炉的正常工作和安全，蒸汽锅炉还必须装设安全阀，水位表，高低水位报警器，压力表，主气阀，排污阀，止污阀等。还有用来消除受热面上积灰以利用传热的吹灰器，以提高锅炉运行的经济性。

图110T/H燃煤锅炉的工作过程

燃煤锅炉的工艺流程（如图1）为：给水经给水泵、给水控制阀、省煤器进入锅炉的汽包，燃料和热空气按一定的比例送入燃烧室内燃烧，生成的热量传递给蒸汽发生系统，产生饱和蒸汽Ds。然后经过热器，形成一定气温的过热蒸汽D，汇集至蒸汽母管。压力为Pm的过热蒸汽，经负载设备控制供给负荷设备用。与此同时，燃烧过程中产生的烟气，除将饱和蒸汽变成过热蒸汽外，还经省煤器预热锅炉给水和空气预热器预热空气，最后经引风机送往烟囱，排到大气。
具体来说，10T/H燃煤锅炉的工作过程概括起来应该包括三个同时进行的过程：燃料的燃烧过程、水的汽化过程、烟气向水的传热过程。
2.1燃料的燃烧过程
首先将燃料（这里用煤）加到煤斗中，借助于重力下落在炉排面上，炉排接电动机通过变速齿轮箱减速后由链轮来带动，将燃料煤带入炉内。燃料一面燃烧，一面向后移动，燃料所需要的空气是由风机送入炉排腹中风仓后，向上穿过炉排到达燃料层，进行燃料反应形成高温烟气。燃料燃烧剩下的灰渣，在炉排末端翻过除渣板后排入灰斗，（若是燃气式锅炉就没有这一部分了）这整个过程称为燃烧过程。

2.2水的汽化过程
水的汽化过程就是蒸汽的产生过程，主要包括水循环和水分离过程。经处理的水由泵加压，先流经省煤器而得到预热，然后进入气锅。锅炉工作时气锅的工作介质是处于饱和状态的汽，水混合物。位于烟温较低区段的对流灌束，因受热较弱，汽水工质的容量较大，而位于烟温较高区段的对流管束，因受热强烈，相应的汽水工质的容量较小，从而量大的工质则向上流入下锅筒，而容量小的工质则向上流入上锅筒形成了锅水的自然循环。此外，为了阻止水循环和进行疏导分配的需要，而筒锅上集箱上的汽水混合物导入炉墙外的不受热地上锅筒。
蒸汽所产生的过程是借助于上锅筒内设的汽水分离装置。以及在锅筒本身空间的重力分离力作用，是汽水混合物得到分离。蒸汽在上锅筒顶部引出后，进入蒸汽过热气，而分离下来的水仍回到上锅筒下半部的水中。锅炉中的水循环，也保证与高温烟气相接触的金属受热面的以冷却而不被烧坏，是锅炉能长期安全运行的必要条件。而汽水混合物的分离设备则是保证蒸汽品质和蒸汽过热可靠工作的必要的设备。
2.3烟气向水的传热过程
由于燃料的燃烧放热，炉内温度很高在炉膛的四周墙面上，都布置一排水管，俗称水冷壁。高温烟气与水冷壁进行强烈的辐射换热，将热量传给管内工质水。继而烟棋手引风机，烟囱的引力向炉膛上方流动。烟气出烟窗炉膛出口）并略过防渣管后，就冲刷蒸汽过热—一组垂直放置的蛇型管受热面，使气锅中产生的饱和蒸汽在其中受烟气加热而得到的过热。烟气流经过过热气后掠过胀接在上、下锅筒间的对流管束，在管束间设置了折烟墙使烟气呈“S”型形成曲折地横向冲刷，再次以对流换热的方式将热量传递给管束的工质。沿途降低着温度的烟气最后进入尾部烟道，与省煤器和空气预热气内的工质进行热交换后，以经济的较低的烟温排出锅炉。省煤器实际上同给水预热气和空气预热器一样，都设置在锅炉尾部（低温）烟道，以降低排烟温度提高锅炉效率，从而节省了燃料。

3、10T/H燃煤锅炉的控制要求
锅炉是全厂重要的动力设备，其要求是供给合格的蒸汽，使锅炉