1、朔里煤礦6.5T/h散裝鍋爐更新及2臺鍋爐自動節能控制系統改造方案朔里煤礦2010-6-30朔里煤礦6.5T/h散裝鍋爐更新及2臺鍋爐自動節能控制系統改造方案第一部分6.5T/h散裝鍋爐更新改造方案一、現狀及存在問題1、設備老化不能滿足生產需要朔里煤礦6.5T/h散裝鍋爐為1986年左右建成投入使用，至今已使用20年。按照國家蒸汽鍋爐安全技術監察規程規定，一般普通工業鍋爐的使用年限為15年，該鍋爐已屬超期服役。由于使用年限長，鍋爐受壓部件腐蝕嚴重，金屬結構強度降低，爐排片機械強度降低，滑道損壞嚴重，嚴重影響設備的安全運行。2010年4月淮北市特種設備監督檢驗所對礦內2#鍋爐進行了年度檢驗，檢驗

2、結果及處理意見為：鍋爐運行年限較久，上、下鍋筒、集箱及水管等承壓部件腐蝕較為嚴重，壁厚已不符合相關規定，建議更換新鍋爐。2、礦井煤質條件差朔里礦現使用的SHL6.51.25AH型散裝鍋爐（鏈條爐排）為1986年左右建成投入使用，經多年的使用及多次的鍋爐本體大修，鍋爐熱效率已大大降低。特別是近年來隨著井下煤炭儲量的銳減，鍋爐用煤煤質已大不如前。例如，我礦2009年冬季供暖期間煤質就很差，二臺鍋爐同時燃燒僅僅能勉強供應礦內浴池用汽，鍋爐工時刻不停的撥火仍燒不上壓，爐膛溫度僅能維持在400C左右，有時甚至燒滅。3、鍋爐房基礎條件制約鍋爐選型范圍我礦6.5t/h散裝鍋爐為上海四方鍋爐廠生產，采用的是二

3、層布置，鍋爐本體布置在二樓，弓I、鼓風機及除渣系統布置在一樓。由于受鍋爐房的條件限制，組裝鍋爐無法直接進入廠房，適合安裝散裝鍋爐。二、針對上述問題，機電科提出6.5T/h鍋爐更新方案選擇一臺蒸發量10T/h的組裝鍋爐，通過增大鍋爐蒸發量，能進一步提高鍋爐燃燒效率以及煤質的適應能力，滿足我礦的用汽需要。由于受鍋爐房的條件限制，組裝鍋爐無法直接進入廠房，10T/h的組裝鍋爐也可以拆分進行現場組裝。以SZL10-1.25-AII燃煤蒸汽鍋爐為例安裝一臺10T/h的組裝鍋爐費用如下：序號品名型號規格單位數量單價總價備注1燃煤蒸汽鍋爐SZL10-1.25-AII臺143.5043.502儀表閥門10T配

4、套套12.402.403鼓風機10T配套臺13.803.804引風機10T配套臺15給水泵10T配套臺21.202.406控制柜10T配套臺14.304.307調速箱10T配套臺11.801.808省煤器10T配套臺13.503.509合計：61.7萬兀（人民幣）除鍋爐部分為費用61.7萬元外，原6.5T除塵器改為10T除塵器價格為12萬元以上，再加上鍋爐施工部分的鍋爐及輔機設備基礎拆除更換費用約10萬元，鍋爐全套安裝費30萬元；安裝一臺10T/h鍋爐總費用約為113萬元。第二部分蒸汽鍋爐自動節能控制系統一、系統概述鏈條爐是一種使用最廣泛的火床爐，已有多年的發展歷史，在我國企業中使用很普遍，隨

5、著計算機網絡和控制技術、現代變頻技術的不斷提高，采用先進的控制手段,比較容易實現鍋爐給水、爐排、風機等運轉的控制，保證了鍋爐的安全、經濟、高效運行。朔里煤礦1、2#鍋爐電控系統也已老化，存在控制系統不穩定、運行不經濟等缺陷。根據朔里煤礦鍋爐房的實際情況，設計了該套改造方案二、總體設計方案保證系統安全、穩定、經濟高效運行，在正常情況下由計算機對整個系統進行自動控制，異常情況采用備用手動操作，保證鍋爐正常運行。對關鍵參數如汽包水位、蒸汽壓力、爐膛負壓等采用備用儀表顯示，給水、鼓引風、給煤等操作備用手動控制功能。通過對鍋爐燃燒參數的檢測，自動控制鼓、引風機的運行頻率，自動調整給煤速度，從而使鍋爐始終

6、保持最佳的燃燒工況，達到節煤、節電的目的。控制框圖如下：總體要求：1、系統控制分為1、2#鍋爐運行、保護控制部分和公共設備控制（包括：出渣機、排污泵、軟水控制）部分；并預留3、4#鍋爐集中控制拓展接口。2、該鍋爐控制系統能實現集控、就地兩種控制方式。集控、就地控制為獨立雙線制，可互相切換。每種控制又具有手動、自動功能，鍋爐的自動控制按照預先編制的控制程序進行自動控制，并可在鍋爐房集中控制室通過鼠標或鍵盤進行控制。手動控制由設在儀表柜上的按鈕進行操作；3、該系統采用集中控制方式，鍋爐鼓風、引風、給水泵、爐排、采用智能控制，各自相互獨立，運行協調。4、該控制系統裝置的設計、制造和調試等符合現行國家

7、或行業標準，具有較高自動化控制水平，達到節能的目的。三、具體技術要求：1、給水系統（1）鍋爐的給水為一臺水泵對應一臺鍋爐的供水方式，水位根據設定要求自動調節。水泵的控制采用一用一備控制方式。（2）鍋爐水位實現監測、監控。2、鍋爐爐排給煤爐排根據蒸汽壓力、蒸汽流量、爐膛溫度的變化以及風煤比的設定，實現給煤量和鼓風量的自動控制。1#鍋爐爐排采用變頻調速，留有改為電磁調速的位置；2#鍋爐爐排采用電磁調速。3、鼓、引風系統（1）安裝微壓差變送器來檢測爐膛負壓，并以此控制引風量，保證爐膛負壓相對穩定。（2）鼓、引風系統和給水實現聯鎖控制。4、排渣控制和鍋爐運行狀態連鎖，可實現自動（手動）開停。和鍋爐運行

8、狀態連鎖可實現自動（手動）開停。5、鍋爐安全聯鎖保護鍋爐安全聯鎖保護主要考慮三個因素：（1）汽包水位的安全保護鍋爐汽包水位過低，應停鼓風機、引風機、爐排，并聲、光報警。鍋爐汽包水位過高發出聲、光報警。（2）蒸汽超壓：應停鼓風機、引風機、給煤機，并聲、光報警。（3）鼓風機、引風機、爐排電動機的聯鎖保護。鼓風機、引風機、爐排電動機出現任何電氣故障，均應聯鎖停止工作。每臺鍋爐設置以下參數檢測點：壓力：共設計3個壓力檢測點，分別是：1、蒸汽壓力2、爐膛負壓3、給水壓力液位：汽包水位連續測量（電極信號和電感信號兩種參數）電流：顯示共5點：1、引風機電流2、鼓風機電流3、水泵電流4排污泵電流5出渣機電流溫

9、度：1、爐膛溫度2、排煙溫度3、省煤器進、出水溫度流量：對每臺鍋爐的蒸汽流量檢測公共部分設置以下參數檢測點：原水池及兩處軟水池液位檢測。爐膛負壓、蒸汽壓力、給水壓力、汽包液位（兩種顯示）、爐排轉速、蒸汽流量、爐膛溫度、排煙溫度、鼓風機電流、引風機電流、水泵電流、排污泵電流、出渣機電流等信號在儀表盤上可以直觀地顯示出來。爐膛負壓、蒸汽壓力、給水壓力、汽包液位、爐膛溫度、排煙溫度、省煤器進、出水溫度、引風頻率、鼓風頻率、爐排轉速、水泵頻率、原水池液位、2處軟水池液位。在計算機顯示屏顯示出測量數據四、具體控制方案1、鍋爐燃燒控制系統具體方法是：采用變頻技術、自動化儀器儀表、PID運算來自動調節鍋爐的

10、引風、鼓風風量和爐排的給煤量，使爐膛負壓保持在一個理想值（你所設定的值，推薦-20-40之間最佳）上，并能根據蒸汽壓力自動調整鍋爐燃燒力度，減少引風鼓風的啟停次數，達到連續燃燒的目的，這對保持爐膛溫度，減少機械啟動磨損和節約燃煤有很重要的意義。由于整個系統的設計是全自動閉環控制，燃燒和進煤量都是由蒸汽壓力和爐膛負壓兩個參數自動調節的，無須人的參和，司爐工只要根據這批煤的質量設定一下爐排的轉速和爐膛的負壓值，鍋爐就會自動跟蹤設定值進入最佳燃燒狀況。經多家廠家使用證明，該系統性能十分穩定可靠。2、汽包水位控制全自動恒液位供水系統基于變頻控制技術采用最新的PID模糊控制理論開發出的產品.它將鍋爐的液

11、位信號，轉換成標準信號，經PID運算和純滯后補償控制，輸出一信號控制水泵的工作頻率，實時調節水泵轉速，當汽包液位低于設定液位高度時,PID調節器將自動提高水泵的轉速增大進水量，當汽包液位高于設定液位高度時，PID調節器將自動降低水泵的轉速減少進水量從而實現恒液位供水該控制系統采用工頻和變頻兩種控制方式，當變頻出現故障時，可立即切換到原來的工頻方式運行，保證鍋爐的正常連續運行。3、水池液位控制在原水池進水管上安裝電動閥，根據水位傳感器檢測和設定，控制電動閥的開啟。通過檢測軟水池水位，根據設定要求自動控制軟水泵和電動閥的運行，保持軟水池水位在要求范圍內三、系統控制配置1、工業計算機軟件部分微軟WI

12、NDOWS2000操作系統昆侖通態MCGS組態軟件昆侖通態MCGS運行軟件西門子S7-300編程軟件SETUP7v5.2+sp1風煤比及風煤比自動尋優軟件2、工業計算機部分采用國內最穩定的研華原裝工業電腦，配置如下：P42.8GCPU;2GDDR內存；32M顯卡；320G硬盤；52XCDROM;4個USB2.0接口；雙10/100M網卡；24英寸三星液晶顯示器。3、可編程控制器PLC采用德國西門子的S7-300系列可編程控制器內置PID模塊。6、壓力變送器采用香港上潤公司的產品。壓力、溫度變送顯示儀選用日本富士產品。經多家使用，其測量精確、性能非常穩定。5、各動力配電柜都由本公司自行生產，符合

13、國家強制性認證實施要求。有3C認證證書。系統具體配置序號品名規格型號單位數量備注-一-DCS控制設備套11工控機P42.82G320G臺12顯示器22寸臺13組態軟件MCGS512點套14使用軟件MCGS套15編程軟件Setup7v5.2+sp1套16風煤比及風煤比自動尋優軟件套17通訊卡CP5611臺18PCMPI電纜6ES7972-0C套19操作臺臺110UPS電源臺1二儀表及PLC控制柜套21PLCCPU313C臺1X22電源6ES7307臺1X234AI/2AOSM334臺4X2432k存儲器6ES7951-0KE臺1X5壓力變送器WP-KAS10-1.6MPa臺2X6風壓變送器WP-

14、DS戈50臺1X7溫度傳感器Pt100支2X8溫度傳感器K支1X9壓力變送顯示儀PXR-9BEY臺3X10溫度變送顯示儀PXR-9TEY臺2X11電流表WP-LEA臺4X212爐排電磁調速器JD-4臺1X113爐排變頻器CHF100-0022G臺1X114電極式水位傳感器含顯示儀套1X15浮球式水位顯示儀套1X16蒸汽流量計LUGQ-150套217隔離模塊只14X418繼電器只32X19水位照明變壓器只20儀表操作柜臺2公共控制部分1水池水位傳感器5m套32電磁閥臺3四變頻動力柜1引風、鼓風動力柜800X600X2200臺1X222KW變頻器（鼓風）CHF100-022G臺1X255KW變頻器

15、（引風）CHF100-055G臺1X22水泵動力柜800X600X1800臺118.5KW變頻器CHF100-0185G臺2四、上位控制系統以上控制一般由S7-300控制器和其他硬件完成控制，而在上位計算機中要完成以下功能：1、系統功能：（1）顯示功能：監控系統將實時監測并采集鍋爐有關的工藝參數、電氣參數、以及設備的運行狀態等。通過豐富的圖形畫面，將鍋爐的設備圖形連同相關的運行參數顯示在畫面上；并能將參數以列表或分組等形式顯示出來。（2）分析及指令功能：監控系統根據監測到的鍋爐運行數據，按照設定好的控制策略，發出控制指令，調節鍋爐系統設備的運行，從而保證鍋爐高效、可靠運行。（3）故障診斷和報警

16、功能。（4）通訊功能。使用TCP/IP協議可方便地將過程局域網（LAN）和公司的局域網（LAN）連接起來。其它系統的對象也能通過OPC（用于過程控制的OLE）連接進來,或通過DDE等技術鑲嵌進來。2、操作實施方式介紹圖形組態集控制技術、人機界面技術、圖形技術、數據庫、通訊技術于一體。其包括動態顯示、歷史趨勢記錄、報警、控制策略組件等。并提供一個友好的用戶界面，使用戶在不用編代碼的情況下，即可生成需要的使用軟件。具體操作可在下面界面中實施：（1）總貌畫面總貌畫面顯示：在屏幕上集中顯示系統內所有鍋爐運行狀態。點擊各臺鍋爐臺號即能調出其單臺鍋爐詳細分組畫面。（2）分組畫面每臺鍋爐設計有8個操作畫面，

17、鍋爐本體流程圖是分組畫面的主介面，在此面上顯示鍋爐系統各電機的運行狀態。采集顯示汽包水位，蒸汽壓力、爐膛負壓等重要參數，同時通過鼠標點擊可以調出七個窗口畫面：（3）參數顯示畫面；數字量-顯示引風、鼓風、爐排、出渣、給煤輸送帶電機、分煤器的工作狀態。模擬量-汽包水位、蒸汽壓力、爐膛負壓、引風速度、鼓風速度、爐排速度、煤倉料位高度等參數棒圖-可以顯示過程變量的變化，如棒圖表示鍋爐汽包水的液位，棒圖能以水平或垂直的方式顯示。（4）電氣操作畫面；在此畫面上可以選擇鍋爐運行的方式手動方式、自動方式在選擇手動方式時可以單獨啟動和停止各電機，不受聯鎖互鎖控制。在選擇自動方式時只要點擊啟動,鍋爐就會依照事先設

18、定好的啟動程序來控制各電機的運行。按照設定好的控制策略，發出控制指令，調節鍋爐各系統的運行設備。（5）報表顯示畫面；按客戶及工藝要求制作報表，報表數據的收集和打印是可以按照用戶定義的時間間隔自動進行或事件驅動方式或操作員命令方式。報表類型如下：-班報表-日報表-月報表本系統提供320G的存儲空間，因此系統對報警、信息、操作指令、歷史趨勢等事件及時間作為歷史數據存儲，可以保持一年以上。并且以上記錄可以自動或人為地轉移到外部存儲介質如光盤，磁盤及MO等。（6）報警總貌畫面；主控中心可以顯示、管理、傳送鍋爐運行的各種報警信號，從而使鍋爐的安全運行等級大大的提高。同時，對報警的檔案管理可使業主對于鍋爐

19、運行的各種問題、弱點等了如指掌。為保證鍋爐系統安全、可靠地運行，監控系統將根據所監測的參數進行故障診斷，一旦發生故障，監控系統將及時在操作員屏幕上顯示報警點，并發出聲光信號。報警相關的顯示功能使用戶定義的顯示畫面和每個點聯系起來，這樣，當報警發生時，操作員可立即訪問該報警點的詳細信息和按照所推薦采取的應急措施進行處理。如高、低水位報警；水泵異常報警；蒸汽超壓報警等。（7）設定參數畫面；在此畫面可以根據操作權限設定以下各參數：汽包液位高度設定、蒸汽壓力設定、爐膛負壓設定等。（8）系統維護畫面；系統維護人員通過系統維護畫面能方便地進行整個系統的維護工作。在這些畫面上，維護人員能方便地觀察到整個系統

20、的情況及系統故障位置及原因。系統維護畫面包括以下內容:-系統診斷畫面-系統維護畫面-系統使用情況畫面-設備狀態畫面3、登錄及權限系統采用口令方式區別操作員和工程師。嚴格地區分不同人擁有不同的操作權操作員層：只能對設定好的畫面進行切換、操作和監視，無權更改參數及退出和最小化系統。工程師層：可對系統進行組態，參數設置、退出系統。如工程師通過RTC改變了某些控制結構，則改變立即生效，且可在線存入控制器。五、該套控制設備的特點1、具有友好的人機界面，保護功能完善。由于采用上位機控制，操作者能通過電腦顯示屏及時了解鍋爐燃燒的狀況，鼓引風的速度、爐膛負壓，水位高度等實時參數，并能在極高或極低水位、超壓時發

21、出聲光報警，同時能聯鎖鼓引風運行。2、實現了智能化控制，降低了操作人員的工作強度，蒸汽壓力平穩。3、電機啟動電流小，啟動轉矩大，具有良好軟啟動性能，在0-100%額定轉速范圍內實現無級平滑自動調速。4、由于采用了恒液位供水，提高了鍋爐運行的效率和可靠性。5、控制系統設計時采用工頻和變頻兩種方式，正常時采用DCS控制模式，萬一系統出現故障可及時切換到工頻模式，兩種方式互為備用6、上位機系統和控制系統是分開運行的，上位機是負責參數的監視、設定，控制器負責數據的采集和運行，即使上位機發生了故障，控制器也能根據原先的程序正常運行。7、節能效果好。該控制系統節電均可達30%以上。節煤在5%左右。二臺鍋爐

22、自動節能控制系統改造總費用約為51萬元。其中鍋爐熱工檢測和控制設備（2套）約為36萬元；變頻柜（3臺）約為15萬元，具體報價表如下：朔里煤礦2臺鍋爐熱工檢測和控制系統序號品名規格型號單位數量單價（元）金額（元）備注一一一DCS控制設備套11工控機P42.81G80G臺1950095002顯示器24寸臺1260026003組態軟件MCGS512點套1150004使用軟件MCGS套1150005編程軟件Setup7v5.2+sp1套135006風煤比及風煤比自動尋優軟件套17PCMPI電纜6ES7972-0C套1120012008通訊卡CP5611臺1850085009操作臺臺155005500小計60800-二二儀表及PLC控制柜套21PLCCPU313C臺1X213500270002電源6ES7307臺1X22680536034AI/2AO模塊SM334臺4X2685054800432k存儲器6ES7951-0KE臺1X295019005壓力變送器WP-KAS10-1.6MPa臺2X2160064006微壓差變送器WP-500臺1X22