工业燃煤锅炉dcs控制系统设计毕业论文(编辑修改稿)

工业燃煤锅炉dcs控制系统设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

管道直径比过热蒸汽大； （ 3） 再热蒸汽对汽温偏差较敏感； （ 4） 再热蒸汽出口气温受进口气温的影响； （ 5） 当汽轮机甩负荷或机组起停时，再热蒸汽无蒸汽冷却，可能烧坏，因此过热器和再热器之间装有高压旁路，将过热蒸汽通过高压旁路快速减温减压后引入再热器，从而起到保护再热器的作用。 通常采用的汽温调节方法有：使用喷水减温器，喷水减温是将水直接喷入过热蒸汽中，水被加热、汽化和过热，吸收蒸汽中的热量，达到调节汽温的目的。 汽－气热交换器；蒸汽旁通法；烟气再循环；分隔烟道挡板调温法，当再热器布 置在锅炉尾部烟道内时，为了调节再热气温，有时把尾部烟道用隔墙分开，分别将再热器和低温过热器布置在两个并联的烟道中，在它们后面布置省煤器，在出口处设有可调烟气挡板，调节烟气挡板，可以改变流经两个烟道的烟气流量，从而调节再热汽温。 蒸汽温度的调整及控制 过热器出口汽温是蒸汽质量的重要指标之一，过热蒸汽汽温过高，会加快金属材料的蠕变，还会使过热器蒸汽管道汽轮机高压部分产生额外的热应力，从而缩短设备 设计（论文）专用纸 的使用寿命。 汽温过低，会使汽轮机最后几级的蒸汽湿度增加，对叶片的侵蚀作用加剧。 严重时还会发生水冲击。 当压力不变时汽温加大，蒸汽的热焓必然减少，蒸汽的做 功能力将减少，汽耗必然增加， 工厂 经济性降低。 影响汽温变化的主要因素是多种多样的，这些因素还可以同时发生。 烟气侧的主要影响有： 燃料性质的变化，挥发分降低，含炭量增加时，火焰中心上移，炉膛出口烟温升高，将使得汽温升高，燃煤水 份 增加，炉膛出口烟温增加，烟 气流速增加，这样使得对流过热器的传热系数增大，吸热增多汽温升高。 风量及其分配的变化，由于送风量或者漏风量增加而使炉内过量空气系数增加时，燃烧生成的烟气量增多，烟气流速提高，导致对流过热器汽温升高，但是， 如果风量不足，燃烧不好而在烟道再燃烧时，会使烟气对流过热器的升高，而且可能造成过热器超温损坏。 蒸汽侧的主要影响有：锅炉负荷的变化，实际锅炉中，联合过热器的负荷特性通常是呈对流式的，即过热器出口汽温随锅炉负荷增加而升高； 但是 ，当负荷突然增加燃烧工况来不及改变，在汽压未恢复前，由于过热器的加热条件没有改变而流经过 热器的蒸汽流量变大了，因此这时的汽温降低。 给水温度变化时，为适应加热给水量的变化，导致汽温改变。 例如，当给水温度降低时，加热给水所需要的热量增加，燃料消耗量必然要增加，进入到对流过热器的烟温和烟速 都要提高，过热器的吸热量增加，但此时流经过热器的蒸汽量并 未 改变，因此汽温必然升高。 由于汽温的变化是由蒸汽侧和烟气侧两方面共同影响的，因此对过热蒸汽汽温的调节也可以从这两方面来进行。 蒸汽侧调节过热蒸汽的温度的原理在现代电厂中是利用给水作为冷却工质去直接冷却蒸汽，改变蒸汽的焓增量。 为此需要设置减温器，它是将给水之恶疾呈雾状喷射到过热蒸汽中去与之混合，吸收蒸汽的热量使本身加热蒸发过热，并成为过热蒸汽的一部分。 设计（论文）专用纸 蒸汽侧调节汽温的特点是，它只能使蒸汽减温而不能升温。 由于一般联合过热器的运行特性都偏向于对流特性， 所以当锅炉负荷降低时，汽温也将下降，这时减温水就应关小，直至减温器解列为止，如果此后负荷再降低，由于过热蒸汽失去汽温调节手段，主汽温度就不能保持额定值，故锅炉一般不宜在这样低的负荷下运行。 上面我们对锅炉的三大任务进行了简单的介绍和认识，现在来具体谈谈锅炉的汽水控制系统。 设计（论文）专用纸 第 3 章 锅炉 汽水控制系统各控制回路 锅炉水处理系统 除氧的目的和原理 锅炉给水中含有大量的氧就会引起锅炉氧腐蚀。 因此为了防止锅炉的氧腐蚀，必须控制给水中氧的含量。 大型锅炉的给水除氧，大都以热力除氧为主。 热力除氧的原理是根据再恒温和平衡状态下，任何气体在水中的溶解度与该气体在水面上的分压力成正比。 即水中的温度越高，水中气体的溶解度就越小。 当水的温度上升到沸点时，它就不再具有溶解气体的能力，因此各种气体 如 O2和 CO2便从水中解析出来，从而达到除去水中氧及其他气体的目的。 通过对原水进行过滤、离子交换、除氧就可以得到符合水质指标的给水。 但仅仅是锅外水处理还不够，在锅外水处理的同时还需进行锅内水的处理。 通常情况下向锅内投加药剂（如 Na3PO NaOH），使进入锅内的杂质 沉淀物形成水渣，或是使水垢转变为水渣，通过定期排污或连续排污排出。 在锅炉运行中，人要随时对锅炉进行水质监控，保证锅炉的安全运行。 水处理分为 锅外水处理：沉淀软化（石灰沉淀软化、石灰 纯碱软化）、 离子交换软化（ Na+、 H+）和 锅内水处理：加药（ NaCO NaOH、 Na3PO栲胶）、排污控制 两项。 在锅炉运行中，水处理是个必不可少的环节。 如果水质不良，会造成锅炉受热面上结垢和金属腐蚀。 因此，工业锅炉水处理工作，就是采取有效措施，保证锅炉的 汽 、水品质，防止锅炉结垢，腐蚀及汽水共滕等不良现象发生，同时 ，为了环保以及节约水资源，还对运行过程中产生的污水进行一系列的处理，并使处理出来的水进行二次利用，这样，即可节约水资源，又达到环保的要求。 设计（论文）专用纸 除氧控制 锅炉是企业的主要动力设备，锅炉设备运行状况的好坏直接影响到全厂的产品质量及经济效益。 对于烟厂的节能与设备管理达标与否，也产生很大的影响。 而锅炉设备的使用要达到高效率，最为关键的便是工艺指标的严格控制。 除氧器 除氧器的主要作用是除去给水中的氧气 ,保证给水的品质。 水中溶解了氧气 ,就会使与水接触的金属腐蚀。 在热交换器中若有气体聚集就会妨碍传热 过程的进行 ,降低设备的传热效果。 因此水中溶解有任何气体都是不利的 ,尤其是氧气 ,它将直接威胁设备的安全运行。 除氧器本 身 又是给水回热系统中的一个混合式加热器 ,同时高压加热器的疏水、化学补水及全厂各处水质合格的疏水、排气等均可通入除氧器汇总并加以利用 ,减少发电厂的汽水损失。 当水和某种气体混合物接触时 ,就会有一部分气体融解到水中去。 气体的溶解度就是表示气体溶解于水中的数量 ,以毫克 /升计值 ,它和气体的种类以及它在水面的分压力、和水的温度有关。 在一定的压力下 ,水的温度越高 ,气体的溶解度就越小；反之 ,气体的溶解度 就越大。 同时气体在水面的分压力越高 ,其溶解度就越大 ,反之 ,其溶解度也越低。 天然水中常含有大量溶解的氧气 ,可达 10 毫克 /升。 汽轮机的凝结水可能融有大量氧气 ,因为空气能通过处于真空状态下的设备不严密部分渗入进去 . 此外 ,补充水中也含有氧气及二氧化碳等其他气体。 液面上气体混合物的全压力中 ,包括有液体蒸汽的分压力 . 将水加热时 ,液面附近水蒸气的分压力就会增加 ,相应的液面附近其他气体的分压力就会降低 . 当水加热到沸点时 ,蒸汽的分压力就会接近液面上的全压力 ,此时液面上其他气体的分压力几乎接近于零 ,于是这些气体将完全 自水中清除出去。 要达到这一点 ,不仅要将水加热到沸点 ,还要使液面上没有这些气体存在 ,即将逸出的气体随时排走。 除氧器的工作原理即利用蒸汽对水进行加热 ,使水达到一定压力下的饱和温度 ,即沸点。 这时除氧器的空间充满着水蒸汽 ,而氧气的分压力逐渐降低为零 ,溶解于水 设计（论文）专用纸 的氧气将全部逸出 ,以保证给水含氧量合格。 锅炉用水的除氧是工艺指标的重要环节之一。 未除氧的软水其氧离子将使锅炉内管束氧化，特别在高温、高压环境下，将更加加速设备的氧化过程，严重降低设备的使用寿命，减少锅炉的蒸发量。 同时含氧蒸汽又加速大量输汽管道的氧化，使冷 凝水资源的回收亦困难重重。 按《 GB1576— 2020 低压锅炉水质标准》的规定，锅炉用水的溶解氧量要小于 ，而要达到此标准，则除氧器压力必须控制在 ，除氧器温度必须控制在 104℃。 除氧器液位控制 除氧器水位控制对除氧效果而言是非常重要的，如水位过高，将导致进入除氧器的水雾化空间不够，直接影响除氧效果，如水位过低，又会直接威胁除氧器的正常工作，甚至影响到锅炉的正常给水。 除氧器在运行过程中经常会发生负荷变化，也就是说除氧器的水位会发生变化，当这种变化发生后，进水调节阀 的开度必须有相应的改变，才能保持水位稳定，在水位控制系统中，调节器和进水调节阀构成一个负反馈的闭合回路。 （见图 所示 ） 图 除氧器液位控制图 除氧器水位由差压变送器进行测量，输出标准 4— 20 mADC 信号至 调节器， PID调节器 输出控制调节阀。 控制原理为：根据工艺指标，给出设定值，当变送器测量的 设计（论文）专用纸 水位高于设定值时， 将偏差信号送入调节器进行 PID 参数 进行运算，减小输出调节阀随之减小开度，因此，进水流量减小，水位降低，接近设定值 ， 反之亦然。 PID 调节器 应选用“反作用”方式。 操作器作 为现场调节阀与 调节器 间联络的纽带和桥梁，也作为事故状态下操作人员进行手操，同时手操跟踪 调节器 输出，为无扰动切换作准备，当自动系统故障时，将手操器自动切换为手动状态。 除氧器压力控制 图 除氧器压力控制图 根据工艺要求，除氧器的工作压力应保持在 ，温度即为 104℃，此时的除氧效果最佳，因此，稳定除氧器的压力，其重要性是不言而喻的。 除氧器在运行过程中经常会发生负荷变化，也就是说除氧器的压力也会发生变化，当这种 变化发生后，进气调节阀的开度必须有相应的改变，才能保持压力 稳定。 如图 所示， 控制原理为：根据工艺指标， 调节器 给出设定值，当变送器测量的压力高于设定值时， 调节器根据 PID 参数进行运算，减小输出调节阀随之减小开度，因此，进气流量减小，压力降低，接近设定值。 反之亦然。 当给水流量增加，除氧箱内吸热加强，此时要增大进汽量，否则压力会拉跨，特别在锅炉给水负荷变动大时。 PID 调节器应选用“反作用”方式。 （如图 ） 设计（论文）专用纸 锅炉给水控制 图 锅炉的汽水系统 工业锅炉汽水系统结构如图 所示。 汽包及蒸发管系中储藏着 蒸汽和水，储藏量的多少，是以被制量水位表征的，汽包的流入量是给水量，流出量是蒸汽量，当给水量等于蒸汽量时，汽包水位就恒定不变。 引起水位变化的主要扰动是蒸汽流量的变化和给水量的变化。 如果只考虑主要扰动，那么汽包水位对象的动态特性可表示为： (31) 式中 T1 , T2 时间常量 Tw —— 给水流量项时间常数； TD —— 蒸汽流量项时间常数； Kw —— 给水流量项的放大系数； KD —— 蒸汽流量项的放大系数； h = △ H/Ho (Ho 为稳定情况下的水位 ，△ H 为水位高度变化 )； vw＝△ W/Dmax (△ W 为给水流量的变化， Dmax 为最大蒸汽负荷量 )； )()(12221 DDDDW vkdtdvTvkdtdvTdtdkTdt kdTT  设计（论文）专用纸 vD =△ D/Dmax (△ D 为蒸汽负荷的变化 )。 汽包水位控制对象特性 给水自动调节的任务是使给水流量适应锅炉的蒸发量，以维持汽包水位在允许的范围内。 给水自动调节的另一个任务是保持给水稳定。 在整个控制回路中要全面考虑这两方面的任务。 在控制回路中被调参数是汽包水位（ H），调节机构是给水调 节 阀，调节量是给水流量（ W）。 对汽包水位调节系统产生扰动的因素有蒸发量 D、炉膛热负荷（燃料量 M），给水量（ W）。 （如图 ） 一、 蒸发量。