1.前言
随着国家烟草专卖局“卷烟上水平”要求的提出，近年来烟草行业智能化制造水平实现了突飞猛进的发展。各卷烟工厂都在致力于打造精益、高效、低耗的智能化工厂。红河卷烟厂在异地技改之后，技术装备水平得到了很大的提升。动力中心以高水平设计、高精度控制、高质量设备为标准，以资源节约、环境友好为理念，以精准供能、保障有力为要求，着力打造“精益、绿色、智能、环保”新动力。
2.动力集控项目概况
动力设备及系统作为能源保障者及能耗大户，在卷烟生产过程中扮演着及其重要的角色，动力设备的精益、智能控制是整个工厂高效、安全、节能运行的基础。在异地技改之后，动力集控系统一改过去动力空调、制冷、空压、真空、锅炉等子系统均为独立运行的情形，实现多系统互联互通。动力集控系统项目目的在于搭建全厂动力集中控制系统，把分散布局的各动力子系统集中管理，以高水平设计、高精度控制、高质量设备及节能、安全、可靠为标准，提供卷烟加工的高质量动力保障环境。各动力子系统均要求实现系统一键启停、全自动控制的功能，并以“全年多（对立）工况分区恒温恒湿高精度节能控制”、“分程调节”、“串级调节”、“变频优化调节群控策略”等多种稳定可靠的控制策略实现各子系统的节能、安全、稳定、优质的智能控制目标。
锅炉系统作为动力集控系统的一个子系统，基于两台全自动天然气过热蒸汽锅炉，且配置一、二级节能器充分利用锅炉烟气余热，节能环保。天然气锅炉智能控制策略研究天然气锅炉本体及其相关系统的自动控制，主要有燃烧机系统，给水系统，除氧器、冷凝水系统以及炉内加药系统。各子系统间根据不同的运行策略采用自动控制，实现整个锅炉系统节能、安全、稳定、优质运行。
3.天然气锅炉智能控制策略及控制程序研究
3.1 燃烧机自动控制策略研究
燃烧机可以采取自动控制或者手动控制，燃烧机自动控制时，根据压力设定值，燃烧机自动调节负荷，当用汽量增加，压力降低时，燃烧机自动提高燃烧率，强化燃烧，增加产汽量，当用汽量减少，压力升高时，燃烧机自动降低燃烧率，减弱燃烧，减少产汽量。燃烧机手动控制时，可以根据输入的数值全比例调节锅炉燃烧率。不管在自动控制还是手动控制的情况下，燃烧机均会根据燃烧率调节天然气量以及送风风量，使天然气在燃烧室内完全燃烧，使锅炉燃烧热效率保持在较高水平。
3.2 给水系统群控策略研究
锅炉给水系统中包含有给水加压泵，给水泵、给水电动阀以及蓄热器补水泵和蓄热器补水电动阀。除氧器出来的锅炉给水经过给水加压泵和给水泵后通过给水电动阀控制进入锅炉的水量。给水加压泵和给水泵通过群控启动，锅炉运行后，给水加压泵和给水泵优先选择运行时间短的泵组启动，给水泵根据给水母管压力控制泵的变频，给水电动阀根据锅炉液位控制开度。在正常运行过程中，当系统检测到任意一台泵组出问题停机的时候，会迅速启动其他泵组保证锅炉给水。当系统检测到另一台锅炉运行时，会启动另一套给水加压泵和给水泵对锅炉进行给水。锅炉停运一台后，又会停运一套给水加压泵和给水泵。这样做到锅炉给水系统和锅炉运行实时联动，保证锅炉给水安全可靠稳定。
同样的，除氧器出来的给水可以通过给水加压泵和蓄热器补水泵对蓄热器进行补水，蓄热器补水泵选择群控后，在自动状态下，蓄热器补水电动阀根据蓄热器液位进行控制，当液位低于设定液位时，补水电动阀开启，此时系统检测到电动阀有开启动作时，优先选择运行时间短的蓄热器补水泵启动对蓄热器进行补水。当液位高于设定液位时，补水电动阀关闭，此时蓄热器补水泵也随之停泵，实现对蓄热器液位的自动控制。
3.3 除氧器、冷凝水系统群控策略研究
锅炉除氧器一共有两台，采用一用一备方式。除氧器液位和压力根据除氧器进水电动阀和进汽电动阀进行控制，在投用除氧器时，选择运行1#除氧器或者2#除氧器，选择之后，该台除氧器的进水电动阀和进汽电动阀就可以投入自动运行，根据设定值进行自动控制。另外，在除氧器溢流管上也布置了电动阀，当除氧器液位高至设定值时，溢流管上电动阀自动开启，避免除氧器液位过高从安全阀处溢流出，保护安全阀。
冷凝水泵在投自动的情况启动、停止由闪蒸罐液位高、低进行控制，当闪蒸罐液位达到上限设定值时，延迟3秒，冷凝水泵启动，当闪蒸罐液位达到下限设定值时，延迟3秒，冷凝水泵停止运行。当两台冷凝水泵均投入到自动的情况下，根据两台冷凝水泵的运行时间，优先启动运行时间短的泵。冷凝水泵的频率控制根据水泵出口的压力值自动调节冷凝水泵频率，在现场的实际运行中，为减少除氧器系统干扰，将冷凝水泵最大频率设定为30HZ运行。在冷凝水泵的出口还设置了冷凝水排放阀，在阀门投入自动的情况下，在冷凝水泵启动时，延迟5秒+浊度超过5mg/L时，则排放阀打开，将不合格冷凝水排走，在冷凝水泵启动时，延迟5秒+两台除氧器中任意一台液位超过140cm时，则排放阀打开，将多余的冷凝水排走，防止进入到除氧器中造成除氧器满水。
3.4 炉内加药系统自动控制策略研究
锅炉炉内加药系统包括计量桶和计量泵，采用自动控制，根据炉水磷酸根值大小实时进行调控。正常运行情况下，1#计量泵控制1#炉炉水磷酸根，2#计量泵控制2#炉炉水磷酸。当1#计量泵或2#计量泵出现问题的时候，为不影响炉内加药，两台计量泵可以互为切换使用，只要在计量泵控制柜触摸屏上在1#计量泵处选择2#炉，或者在2#计量泵上选择1#炉，同时在现场切换相应机械阀，即可实现1#计量泵对2#炉炉水磷酸根自动控制，2#计量泵对1#炉炉水磷酸自动控制。在使用两台锅炉的时候，可开启两台计量泵同时对两台锅炉炉水磷酸进行自动控制。
新厂炉内加药的方式完全依靠自动控制，根据磷酸根在线分析仪对炉水磷酸根进行实时监控，可根据需要调整磷酸根监测周期，并且两台计量泵可以互为备用，更加稳定控制炉水磷酸根在5-30的国标范围内。
4.总结
天然气锅炉智能控制系统的应用，对天然气锅炉的安全稳定运行提供了坚强的基础，对整个锅炉供汽系统平稳供汽，智能控制有着重要的意义。基于大数据分析及最优控制策略下的全自动智能群控，有效提高锅炉系统控制和用能匹配精度，保障系统稳定，降低系统能耗，实现“智能、绿色、环保”新动力的目标，为打造智慧工厂奠定智能化能源保障基础。
参考文献：
[1]周强泰.锅炉原理.中国电力出版社，2013.8
[2]王海荣.锅炉节能技术.中国电力出版社，2017.12
[3]郭元亮.锅炉安全技术规程.化学工业出版社，2021.1
