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      鍋爐系統主要工藝流程圖

      時間:2024-05-02 10:26:43 其他畢業論文 我要投稿
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      鍋爐系統主要工藝流程圖

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       緒論
      1.1  鍋爐設備及概述
       鍋爐是一種承受一定工作壓力的能量轉換設備。其任務就是有效地把燃料中的化學能轉換為熱能,從而產生出一定數量和質量(溫度和壓力)的蒸汽。根據鍋爐在生產和生活中所起的作用不同,可將其分為電站鍋爐、工業鍋爐、生活鍋爐等。其中,電站鍋爐主要用于發電。伴隨著科學技術及電力工業的發展,電站鍋爐也向著大容量、高參數、高效率方向發展。為確保安全、穩定生產,對鍋爐設備的高自動化控制就顯得十分重要。
       鍋爐系統主要包括燃燒系統、送引風系統、汽水系統及輔助系統等。其主要工藝流程如圖1-1所示。

      圖1-1 鍋爐系統主要工藝流程圖
      Fig. 1-1 Main craft flow chart of the boiler system
       1—燃燒嘴;2—爐膛;3—汽包;4—減溫器;5—爐墻;6—過熱器;7—省煤器;
       由圖1-1可知,給水泵、給水調節閥、省煤器、汽包及循環管等構成了蒸汽發生系統。燃料和熱空氣按一定比例進入燃燒室燃燒,生成的熱量傳給蒸汽發生系統,產生飽和蒸汽 ,然后經過過熱器,形成具有一定溫度和壓力的過熱蒸汽 D,匯集至蒸汽母管,然后送至汽輪機。與此同時,燃燒過程中產生的煙氣,將飽和蒸汽變成過熱蒸汽后,再經省煤器預熱鍋爐給水和空氣預熱器預熱空氣,最后由引風機送往煙囪,排入大氣[1]。
       鍋爐設備應根據生產負荷的需要,保持一定壓力和溫度的蒸汽,同時要保證在安全、經濟的條件下運行。所以,其主要的調節任務有:
       (1)鍋爐供應的蒸汽量要適應負荷的變化或保持給定的負荷;
       (2)鍋爐供給負荷的蒸汽壓力保持在一定范圍內;
       (3)過熱蒸汽溫度及汽包中的水位保持在一定范圍內;
       (4)爐膛負壓保持在一定范圍內;
       (5)保持鍋爐燃燒的經濟性和安全運行;
       鍋爐是典型的復雜熱工控制系統,其建模與控制問題一直是人們關注的焦點,在國際上始于七十年代。1972年,K. J. Astrom 基于一系列物理實驗數據提出了鍋爐的簡化非線性模型,從而開創了系統地研究鍋爐建模與控制的方法。在實際工程中,為實現上述調節任務,鍋爐設備的控制主要包含了以下控制系統[1]:
       (1)鍋爐汽包水位的控制。操縱變量是給水流量。它主要考慮汽包內部的物料平衡,使給水量適應蒸發量,維持汽包中水位在工藝允許范圍內。這是保證鍋爐和汽輪機安全運行的必要條件,也是鍋爐正常運行的主要標志之一。
       (2)鍋爐燃燒系統的控制。燃燒系統中有三個被控變量:蒸汽壓力(或負荷)、煙氣成分(反映燃燒經濟性的指標)和爐膛負壓及三個操縱變量:燃料量、送風量和引風量。這些變量相互關聯,需要統籌兼顧,組成合適的燃燒系統控制方案,使燃料量和空氣量保持一定的比例,以保證燃燒的經濟性和鍋爐的安全性;同時使引風量和送風量相適應,使爐膛負壓保持在一定的范圍內。
       (3)過熱蒸汽系統的控制。以過熱蒸汽溫度為被控變量,噴水量為操縱變量組成的溫度控制系統,使過熱器出口溫度保持在允許范圍內,并保證管壁溫度不超過允許的工作溫度。
       (4)鍋爐水處理過程的控制。這一控制過程的作用主要是使鍋爐給水性能指標達到工藝要求。一般采用離子交換樹脂對水進行軟化處理。
      1.2  給水控制的任務
       給水控制系統的任務是維持汽包水位在允許范圍內。它以汽包水位為被控量,以調節給水流量作為控制手段。由于汽包水位同時受鍋爐側和汽輪機側的影響,因此,當鍋爐負荷變化或汽輪機用汽量變化時,給水控制系統都應能限制汽包水位只在給定的范圍內變化。
       給水控制系統常采用三種量系統。所謂三沖量,是指主蒸汽流量(汽包出口流量)、汽包水位和給水流量這三個信號,其中主蒸汽流量信號反映了汽輪機側對汽包水位的影響。由于大型鍋爐存在嚴重的“虛假水位”現象,在設計給水自動控制系統時必須予以考慮。給水控制系統有多種不同的設計方案。常用的系統有單級三沖量給水控制系統(前饋-反饋控制系統)和串級三沖量給水控制系統。

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