1、 过程控制课程设计说明书过程控制课程设计说明书 锅炉过热蒸汽温度控制系统锅炉过热蒸汽温度控制系统 院系：化工学院化工机械系 班级： 姓名： 学号： 日期：2013/12/2-2013/12/15 指导老师： 引言引言 蒸汽温度是锅炉安全、高效、经济运行的主要参数，因此对蒸汽温度控制要求严格。 过高的蒸汽温度会造成过热器、蒸汽管道及汽轮机因过大的热应力变形而毁坏；蒸汽温度 过低，又会引起热效率降低，影响经济运行。锅炉控制现场环境恶劣，采用传统的基于模 拟技术的控制器、仪器仪表或单片机，不仅结构比较复杂，效率比较低，并且可靠性也不 高。 本次课程设计的主要目的是锅炉蒸汽温度控制系统的设计。蒸汽过热
2、系统包括一级过 热器、减温器、二级过热器。锅炉汽温控制系统主要包括过热蒸汽和再热蒸汽温度的调 节。主蒸汽温度与再热蒸汽温度的稳定对机组的安全经济运行是非常重要的。过热蒸汽温 度控制的任务是维持过热器出口蒸汽温度在允许的范围之内，并保护过热器，使其管壁温 度不超过允许的工作温度。 过热蒸汽温度是锅炉汽水系统中的温度最高点，过热蒸汽温度过高或过低，对锅炉运 行及蒸汽设备是不利的。蒸汽温度过高会使过热器管壁金属强度下降，以至烧坏过热器的 高温段，严重影响安全。一般规定过热器的温度与规定值的暂时偏差不超过10，长期 偏差不超过5 【1】。 如果过热蒸汽温度偏低，则会降低电厂的工作效率，同时使汽轮机后几
3、级的蒸汽湿度 增加，引起叶片磨损。据估计，温度每降低 5，热经济性将下降约 1%；且汽温偏低会使 汽轮机尾部蒸汽温度升高，甚至使之带水，严重影响汽轮机的安全运行。一般规定过热汽 温下限不低于其额定值 10。通常，高参数电厂都要求保持过热汽温在 540的范围内。 由于汽温对象的复杂性，给汽温控制带来许多的困难，其主要难点表现在以下三个方 面： （1）影响汽温变化的因素很多，例如，蒸汽负荷、减温水量、烟气侧的过剩空气 系数和火焰中心位置、燃料成分等都可能引起汽温变化。 （2）汽温对象具有大延迟、大惯性的特点，尤其随着机组容量和参数的增加，蒸 汽的过热受热面的比例加大，使其延迟和惯性更大，从而进一步
4、加大了汽温控制的难度。 （3）汽温对象在各种扰动作用下（如负荷、工况变化等）反映出非线性、时变等 特性，使其控制的难度加大。 一生产工艺概述一生产工艺概述 1.1.1.1.锅炉生产工艺介绍锅炉生产工艺介绍 锅炉是过程工业中必不可少的动力设备。它所产生的蒸汽不仅可供生产过程作为热 源，而且还可作为蒸汽透平的动力源。在热电厂中按锅炉设备所使用燃料的种类、燃烧设 备、炉体形式、锅炉功能和运行要求的不同，锅炉生产有各种不同的流程。 常见锅炉设备的工业流程如图 1.1 所示 2： 过热蒸汽送负荷设备 热空气 汽包 炉膛 烟气排出 冷空气送入 水送入 热空气送往炉膛 过热器 减温器 空气预热器 图 1.1
5、 锅炉设备主要工艺流程 蒸汽发生系统由给水泵、给水调节阀、省煤器、汽包及循环管组成。燃料和热空气按 照一定的比例进入燃烧室燃烧，产生的热量传递给蒸汽发生系统，产生饱和蒸汽 Ds ，然 后经过热器成一定汽温的过热蒸汽 D，汇集至蒸汽母管。压力为 Pm 的过热蒸汽，经负荷设 备调节阀供给生产负荷使用。与此同时，燃烧过程中产生的烟气，将饱和蒸汽变成过热蒸 汽后，经省煤器预热锅炉预热空气，最后经引风机送往烟筒排入大气。 锅炉设备的控制任务：根据生产负荷的要求，供应一定压力或温度的蒸汽，同时要使 锅炉在安全、经济的条件下运行。按照这些控制要求，锅炉设备将有如下主要的控制系 统： 锅炉汽包水位控制系统：主
6、要是保持汽包内部的水位平衡，使积水量适应锅炉的蒸 汽汽量，维持汽包中水位在工艺允许的范围内； 锅炉燃烧系统的控制：其控制方案要满足燃烧所产生的热量，适应蒸汽负荷的需 要，使燃料与空气量保持一定的比值，保证燃烧的经济性和锅炉的安全运行，使引风量与 送风量相适应，保持炉膛负压在一定范围内； 过热蒸汽系统控制：主要使过热器出口温度保持在允许范围内，并保证管壁温度不 超过工艺允许范围； 锅炉水处理过程：主要使锅炉给水的水性能指标达到工艺要求。 1.21.2 过热器的介绍过热器的介绍 过热器定义：锅炉中将蒸汽从饱和温度进一步加热至过热温度的部件。 过热器概述：过热蒸汽温度的高低取决于锅炉的压力、蒸发量、钢材的耐高温性能以 及燃料与钢材的比价等因素，对电站锅炉来说,低压锅炉的温度一般为 350375，过热器 前布置有大量对蒸汽管束，进入过热器的烟温约在 700上下。中压锅炉多为烧煤粉或重 油的室燃炉，其过热气温为450，这时的炉膛辐射传热的烟温可达1000左右 3
