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【摘 要】随着国家能源供给侧改革的实施，以及环保要求的不断增加，能源消耗系统的运行效率需要不断提高，更多的燃煤企业已经通过技术的升级来解决此类问题，热电企业燃煤锅炉自动控制系统以及母管协调控制系统的投运不断提高锅炉的运行效率，该系统已经得到大量的普及，而投运后的自动系统能否达到预期效果，就需要一种测算方法能够验证，同时，由于各控制系统调整方式的不同，以及调整控制参数的范围有所区别，所以难以对比各种控制方式的优缺点及节能型，从而为了能够在日后对完善自动系统的调整方法起到更好的作用，通過此种算法进行燃煤消耗的测算及节煤率测算，能够有效地解决上述问题。本文主要是对锅炉自动系统改造后与改造前的节煤测算。
【关键词】锅炉自动系统;燃煤消耗;节煤率;节煤测算
1前言
在锅炉自动控制系统的改造过程中，其中包括燃煤系统自动控制、给水系统自动控制等控制系统，无论是通过协调控制还是人工操作，都有不同的调整参考，人工操作同样如此，在调整过程中可根据氧量调整烟风系统、也可根据床温、床压的因素进行调整控制，同理，给煤系统也可根据床温、主蒸汽流量、主蒸汽压力进行调整控制，其最终达到的效果不仅要保证产品产量及质量的合格外，还要对燃烧过程中的经济性进行测算，其中主要有两种方法可以对锅炉燃烧的经济性进行测算：1）通过燃烧后的灰渣含碳量测算，推倒出锅炉燃尽率，锅炉燃烧过程中由于烟风系统及给煤系统的配合使其氧量在燃烧反应最充分的范围内，使其灰渣含碳量下降，燃料能够将热量完全传递给锅炉，提高燃烧的经济性。2）通过对产出蒸汽的焓值与给煤量的关系进行前后对比，折算为同焓值的蒸汽，通过调整控制方式，使其燃煤量的降低，降低成本，提高经济性。
2灰渣含碳量测算方法
灰渣含碳量的测算，在炉渣的不同位置选取粒度大小、硬度大小、颜色深浅各异10点，所选点需有代表性，可以充分反映出灰渣的真实情况。将灰渣充分均匀混合后进行缩样至50克。将取回样本进行烘干、粉碎后即得到分析样本。将样本放入坩埚内在温度50±25℃进行灼烧，后称其质量为G0，将约为1克的干灰渣放入恒中坩埚记录重量为G1，再次将样本在温度850±25℃进行灼烧，冷却后称重为G2.
3节煤率的计算方法
3.1给煤量热值计算
在锅炉运行过程中，燃煤从原煤斗通过称重皮带至锅炉炉膛中，这一过程中，由于长时间、短间隔的对锅炉给煤进行称重采集，最终得到一个较为可靠的锅炉燃烧给煤量，t为测算时间，n为给煤机数量，T为一小时的采样频次，Gij为第i台给煤机j时刻的给煤量，则测算过程中锅炉的总给煤量M为：
3.2锅炉蒸发量的统计
在锅炉燃烧过程中，产出蒸汽品质主要有两项指标，分别为压力和温度，由于运行过程中，压力和温度的不断变化，无法进行比较，故通过控制恒定的出口流量，来比较焓值的大小，通过焓值的折算确定锅炉蒸发量。根据饱和蒸汽温度与焓值的关系以及压力与焓值的关系图中可以看出，同压力下温度与焓值约为线性关系，同温度下压力与焓值同样约为线性关系，可以得到：HTi为某一时刻蒸汽温度对应的焓值，公式（4），HPi为某一时刻蒸汽压力对应的焓值，公式（5）。
3.3节煤率的计算
根据上式分别可以计算出某段时间内锅炉的蒸汽流量及给煤总热量，分别采用手动调整级自动调整测算相应数值，则可推导出节煤率：
4实例：
某电厂装机容量4×220t/h+50MW+25MW+12MW，4台锅炉均为循环流化床锅炉，在对4台炉的自动控制系统进行改造后，为体现出实际的节能效果，分别对其灰渣含碳量及节煤率进行测算，测算日期为2018年12月1日至2018年12月31日，测算时间为31天，运行方式为1#、2#、3#锅炉运行时，一台锅炉为手动一台锅炉为自动运行，每台锅炉运行测算一周。第一周1#锅炉为手动控制，2#、3#锅炉为自动控制（定负荷控制方式），第二周2#锅炉为手动控制，1#、3#锅炉为自动控制，第三周1#、4#锅炉切换运行，3#锅炉为手动控制，2#、4#锅炉为自动控制，第四周4#锅炉为手动控制，2#、3#锅炉为自动控制。并且，每日对灰渣含碳量进行分析一次。
锅炉额定蒸汽参数范围为520℃～540℃，压力为8.0MPa～9.6MPa，煤的发热量随每次上煤过程中（每4小时上煤一次）进行化验，化验点取12个，化验频次为5s每次，根据蒸汽压力、温度与焓值的关系表进行采集。测试结束后，分别对每台炉进行了168小时的测试数据及7组灰渣含碳量的分析数据。
测试结果为：
1#锅炉手动运行方式下，给煤总热量为9.408*1010kj/kg，归算后的蒸发量为33611t，1#锅炉自动运行方式下，给煤总热量为9.430*1010kj/kg，归算后的蒸发量为34282t，根据公式（5）可得到节煤率为1.78%;1#锅炉手动时7天平均飞灰含碳量为9.45%，炉渣含碳量为2.89%，1#锅炉自动时7天平均飞灰含碳量为9.19%，炉渣含碳量为2.76%，灰渣含碳量降低2.8%。
2#手动运行方式下，给煤总热量为9.617*1010kj/kg，归算后的蒸发量为33267t，2#锅炉自动运行方式下，给煤总热量为9.379*1010kj/kg，归算后的蒸发量为33112t，节煤率2.02%;2#锅炉手动时7天平均飞灰含碳量为10.25%，炉渣含碳量为3.31%，2#锅炉自动时7天平均飞灰含碳量为9.56%，炉渣含碳量为3.12%，灰渣含碳量降低6%。
3#锅炉手动运行方式下，给煤总热量为1.017*1011kj/kg，归算后的蒸发量为36121t，3#锅炉自动运行方式下，给煤总热量为1.008*1011kj/kg，归算后的蒸发量为36427t，节煤率1.77%;3#锅炉手动时7天平均飞灰含碳量为8.90%，炉渣含碳量为2.41%，1#锅炉自动时7天平均飞灰含碳量为8.78%，炉渣含碳量为2.30%，灰渣含碳量降低1.9%。
4#锅炉手动运行方式下，给煤总热量为9.389*1010kj/kg，归算后的蒸发量为33996t，4#锅炉自动运行方式下，给煤总热量为9.456*1011kj/kg，归算后的蒸发量为34727t，节煤率1.41%。4#锅炉手动时7天平均飞灰含碳量为9.73%，炉渣含碳量为2.93%，4#锅炉自动时7天平均飞灰含碳量为9.55%，炉渣含碳量为2.82%，灰渣含碳量降低2.2%。
5结论
综上所述，锅炉燃烧自动控制系统除了能够降低操作人员劳动强度，提高设备使用周期等有利因素外，由于其响应速度快，调整更加及时，参数范围控制更加精细，使得锅炉在燃烧过程中，煤与空气反应更为充分，降低了能源损耗，对于DCS控制系统的锅炉，无法直接准确的测量锅炉燃煤效率及节煤率，但通过此方法，利用DCS能够进行大数据采集存储的特点，可以有效的对实际运行时的参数及其运行情况进行计算分析，结果准确、简单，实用性更高，也更全面。
参考文献：
[1]王玮琳.DCS下锅炉系统自动控制系统的应用探析[J].科技展望.2015（21）
[2]于喆.配电线路继电保护整定计算问题探究[J].黑龙江科技信息.2011（27）
[3]柴海丽.浅析DCS锅炉自动控制系统的实现[J].河南科技.2014（04）
[4]胡林献.锅炉燃烧系统自动控制节煤率的计算方法[J].节能技术.2007（25）
[5]冉宏.CFB锅炉降低灰渣含碳量的探讨[J].电力建设.2008（11）
（作者单位：中国石油吉林石化公司动力一厂）
【关键词】锅炉自动系统;燃煤消耗;节煤率;节煤测算
1前言
在锅炉自动控制系统的改造过程中，其中包括燃煤系统自动控制、给水系统自动控制等控制系统，无论是通过协调控制还是人工操作，都有不同的调整参考，人工操作同样如此，在调整过程中可根据氧量调整烟风系统、也可根据床温、床压的因素进行调整控制，同理，给煤系统也可根据床温、主蒸汽流量、主蒸汽压力进行调整控制，其最终达到的效果不仅要保证产品产量及质量的合格外，还要对燃烧过程中的经济性进行测算，其中主要有两种方法可以对锅炉燃烧的经济性进行测算：1）通过燃烧后的灰渣含碳量测算，推倒出锅炉燃尽率，锅炉燃烧过程中由于烟风系统及给煤系统的配合使其氧量在燃烧反应最充分的范围内，使其灰渣含碳量下降，燃料能够将热量完全传递给锅炉，提高燃烧的经济性。2）通过对产出蒸汽的焓值与给煤量的关系进行前后对比，折算为同焓值的蒸汽，通过调整控制方式，使其燃煤量的降低，降低成本，提高经济性。
2灰渣含碳量测算方法
灰渣含碳量的测算，在炉渣的不同位置选取粒度大小、硬度大小、颜色深浅各异10点，所选点需有代表性，可以充分反映出灰渣的真实情况。将灰渣充分均匀混合后进行缩样至50克。将取回样本进行烘干、粉碎后即得到分析样本。将样本放入坩埚内在温度50±25℃进行灼烧，后称其质量为G0，将约为1克的干灰渣放入恒中坩埚记录重量为G1，再次将样本在温度850±25℃进行灼烧，冷却后称重为G2.
3节煤率的计算方法
3.1给煤量热值计算
在锅炉运行过程中，燃煤从原煤斗通过称重皮带至锅炉炉膛中，这一过程中，由于长时间、短间隔的对锅炉给煤进行称重采集，最终得到一个较为可靠的锅炉燃烧给煤量，t为测算时间，n为给煤机数量，T为一小时的采样频次，Gij为第i台给煤机j时刻的给煤量，则测算过程中锅炉的总给煤量M为：
3.2锅炉蒸发量的统计
在锅炉燃烧过程中，产出蒸汽品质主要有两项指标，分别为压力和温度，由于运行过程中，压力和温度的不断变化，无法进行比较，故通过控制恒定的出口流量，来比较焓值的大小，通过焓值的折算确定锅炉蒸发量。根据饱和蒸汽温度与焓值的关系以及压力与焓值的关系图中可以看出，同压力下温度与焓值约为线性关系，同温度下压力与焓值同样约为线性关系，可以得到：HTi为某一时刻蒸汽温度对应的焓值，公式（4），HPi为某一时刻蒸汽压力对应的焓值，公式（5）。
3.3节煤率的计算
根据上式分别可以计算出某段时间内锅炉的蒸汽流量及给煤总热量，分别采用手动调整级自动调整测算相应数值，则可推导出节煤率：
4实例：
某电厂装机容量4×220t/h+50MW+25MW+12MW，4台锅炉均为循环流化床锅炉，在对4台炉的自动控制系统进行改造后，为体现出实际的节能效果，分别对其灰渣含碳量及节煤率进行测算，测算日期为2018年12月1日至2018年12月31日，测算时间为31天，运行方式为1#、2#、3#锅炉运行时，一台锅炉为手动一台锅炉为自动运行，每台锅炉运行测算一周。第一周1#锅炉为手动控制，2#、3#锅炉为自动控制（定负荷控制方式），第二周2#锅炉为手动控制，1#、3#锅炉为自动控制，第三周1#、4#锅炉切换运行，3#锅炉为手动控制，2#、4#锅炉为自动控制，第四周4#锅炉为手动控制，2#、3#锅炉为自动控制。并且，每日对灰渣含碳量进行分析一次。
锅炉额定蒸汽参数范围为520℃～540℃，压力为8.0MPa～9.6MPa，煤的发热量随每次上煤过程中（每4小时上煤一次）进行化验，化验点取12个，化验频次为5s每次，根据蒸汽压力、温度与焓值的关系表进行采集。测试结束后，分别对每台炉进行了168小时的测试数据及7组灰渣含碳量的分析数据。
测试结果为：
1#锅炉手动运行方式下，给煤总热量为9.408*1010kj/kg，归算后的蒸发量为33611t，1#锅炉自动运行方式下，给煤总热量为9.430*1010kj/kg，归算后的蒸发量为34282t，根据公式（5）可得到节煤率为1.78%;1#锅炉手动时7天平均飞灰含碳量为9.45%，炉渣含碳量为2.89%，1#锅炉自动时7天平均飞灰含碳量为9.19%，炉渣含碳量为2.76%，灰渣含碳量降低2.8%。
2#手动运行方式下，给煤总热量为9.617*1010kj/kg，归算后的蒸发量为33267t，2#锅炉自动运行方式下，给煤总热量为9.379*1010kj/kg，归算后的蒸发量为33112t，节煤率2.02%;2#锅炉手动时7天平均飞灰含碳量为10.25%，炉渣含碳量为3.31%，2#锅炉自动时7天平均飞灰含碳量为9.56%，炉渣含碳量为3.12%，灰渣含碳量降低6%。
3#锅炉手动运行方式下，给煤总热量为1.017*1011kj/kg，归算后的蒸发量为36121t，3#锅炉自动运行方式下，给煤总热量为1.008*1011kj/kg，归算后的蒸发量为36427t，节煤率1.77%;3#锅炉手动时7天平均飞灰含碳量为8.90%，炉渣含碳量为2.41%，1#锅炉自动时7天平均飞灰含碳量为8.78%，炉渣含碳量为2.30%，灰渣含碳量降低1.9%。
4#锅炉手动运行方式下，给煤总热量为9.389*1010kj/kg，归算后的蒸发量为33996t，4#锅炉自动运行方式下，给煤总热量为9.456*1011kj/kg，归算后的蒸发量为34727t，节煤率1.41%。4#锅炉手动时7天平均飞灰含碳量为9.73%，炉渣含碳量为2.93%，4#锅炉自动时7天平均飞灰含碳量为9.55%，炉渣含碳量为2.82%，灰渣含碳量降低2.2%。
5结论
综上所述，锅炉燃烧自动控制系统除了能够降低操作人员劳动强度，提高设备使用周期等有利因素外，由于其响应速度快，调整更加及时，参数范围控制更加精细，使得锅炉在燃烧过程中，煤与空气反应更为充分，降低了能源损耗，对于DCS控制系统的锅炉，无法直接准确的测量锅炉燃煤效率及节煤率，但通过此方法，利用DCS能够进行大数据采集存储的特点，可以有效的对实际运行时的参数及其运行情况进行计算分析，结果准确、简单，实用性更高，也更全面。
参考文献：
[1]王玮琳.DCS下锅炉系统自动控制系统的应用探析[J].科技展望.2015（21）
[2]于喆.配电线路继电保护整定计算问题探究[J].黑龙江科技信息.2011（27）
[3]柴海丽.浅析DCS锅炉自动控制系统的实现[J].河南科技.2014（04）
[4]胡林献.锅炉燃烧系统自动控制节煤率的计算方法[J].节能技术.2007（25）
[5]冉宏.CFB锅炉降低灰渣含碳量的探讨[J].电力建设.2008（11）
（作者单位：中国石油吉林石化公司动力一厂）