熱電廠鍋爐爐膛溫度控制設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）（說(shuō)明書(shū)）題 目：熱電廠鍋爐爐膛溫度控制設(shè)計(jì)姓 名：編 號(hào)：sssss學(xué)院年 月 日xxxxxxx 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)姓名專業(yè) 電廠設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)任務(wù)下達(dá)日期年月日設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)始日期年月日設(shè)計(jì)（論文）完成日期年月日設(shè)計(jì)（論文）題目：熱電廠鍋爐爐膛溫度控制設(shè)計(jì)a. 編制設(shè)計(jì)b. 設(shè)計(jì)專題（畢業(yè)論文）指導(dǎo)教師系（部）主任xxxxxxxx術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)記錄電力工程系 電廠設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)專業(yè),學(xué)生馬一于年月日進(jìn)行了畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯。設(shè)計(jì)題目： 熱電廠鍋爐爐膛溫度控制設(shè)計(jì)專題（論文）題目：指導(dǎo)老師：答辯委員會(huì)根據(jù)學(xué)生提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）材料，根據(jù)學(xué)生答辯

2、情況，經(jīng)答 辯委員會(huì)討論評(píng)定，給予學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)?yōu)?o答辯委員會(huì)人，出席人答辯委員會(huì)主任（簽字）：答辯委員會(huì)副主任（簽字）：答辯委員會(huì)委員：,xxxxxxxxxx學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語(yǔ)第頁(yè)共頁(yè)學(xué)生姓名：專業(yè)年級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：評(píng)閱人：指導(dǎo)教師：（簽字）年月日成績(jī)：系（科）主任：（簽字）年月日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）及答辯評(píng)語(yǔ)：摘 要鍋爐是熱電廠重要且基本的設(shè)備，其最主要的輸出變量之一就是主蒸汽溫 度。主汽溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)的任務(wù)是維持過(guò)熱器出口汽溫在允許范圍內(nèi)，以確保機(jī) 組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。如果該溫度過(guò)高，會(huì)使鍋爐受熱面及蒸汽管道金屬 材料的蠕變速度加快，降低使用壽命。若長(zhǎng)期超溫，則會(huì)

3、導(dǎo)致過(guò)熱器爆管，在 汽機(jī)側(cè)還會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)的汽缸、汽閥、前幾級(jí)噴嘴和葉片、高壓缸前軸承等部 件的壽命縮短，甚至損壞;假如該汽溫過(guò)低，會(huì)降低機(jī)組的循環(huán)熱效率，一般 汽溫每降低5 °c10 °c,效率約降低1 %，同時(shí)會(huì)使通過(guò)汽輪機(jī)最后幾級(jí)的蒸 汽濕度增加，引起葉片磨損；當(dāng)汽溫變化過(guò)大時(shí)，將導(dǎo)致鍋爐和汽輪機(jī)金屬管 材及部件的疲勞，還將引起汽輪機(jī)汽缸和轉(zhuǎn)子的脹差變化，甚至產(chǎn)生劇烈振 動(dòng)，危及機(jī)組的安全，所以有效精準(zhǔn)的控制策略是十分必要的。鍋爐爐膛溫度的控制效果直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，溫度低于或者高于要求 時(shí)都不能達(dá)到生產(chǎn)質(zhì)量指標(biāo)，有時(shí)甚至?xí)l(fā)生生產(chǎn)事故，此設(shè)計(jì)控制以鍋爐爐 膛溫度為主

4、控參數(shù)、燃料和空氣并列為副被控變量設(shè)計(jì)熱電廠鍋爐溫度控制系 統(tǒng)，以達(dá)到精度在正負(fù)5 °c范圍內(nèi)。關(guān)鍵詞：熱電廠，鍋爐，爐膛溫度，串級(jí)控目錄摘要1緒 論3福一章熱電廠的工藝流程及運(yùn)行特性41.1熱電廠概述.41.2熱電廠生產(chǎn)工藝.51.3熱電廠的特點(diǎn)及運(yùn)行特性.6第二章鍋爐的工藝流程及控制要求鍋爐82. 1鍋爐的概述 82.1鍋爐的工藝流程.92. 2鍋爐的控制要求 10第三章鍋爐爐膛溫度的分析123.1鍋爐爐膛溫度的分析123. 2爐膛爆燃分析13第四章 鍋爐爐膛溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)194. 1爐膛溫度控制的理論數(shù)學(xué)模型194. 2爐膛溫度控制系統(tǒng)的工作原理194. 3爐膛溫度控制方法

5、的選擇204.4控制系統(tǒng)單元元件的選擇204. 4. 1溫度檢測(cè)變送器的選擇204. 4. 2流量檢測(cè)變送器的選擇224. 4.3主、副調(diào)節(jié)器正反作用的選擇234. 4.4主、副回路調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇234. 4.5控制器儀表的選擇234. 4.6控制閥的選擇24總結(jié)26參考文獻(xiàn)27致謝28緒論隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，對(duì)工藝操作條件的要求更加嚴(yán)格，對(duì)安全運(yùn)行及對(duì)控制 質(zhì)量的要求也更高。而單回路控制系統(tǒng)往往不能滿足生產(chǎn)工藝的要求，在這樣的情況下， 吊級(jí)控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。鍋爐溫度串級(jí)控制系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝要求：1、可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)鍋爐系統(tǒng)工藝流程的控制。2、能夠自動(dòng)控制鍋爐溫度，并達(dá)到所需精度。3

6、、有良好的人機(jī)界面，能方便地在線修改參數(shù)，并以動(dòng)畫(huà)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和流程的“可視化。工程控制是工業(yè)自動(dòng)化的重要分支。幾十年來(lái)，工業(yè)過(guò)程控制獲得了驚人的發(fā)展，無(wú)論 是在大規(guī)模的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，還是在傳統(tǒng)工業(yè)過(guò)程改造中，過(guò)程控制技術(shù)對(duì)于 提高產(chǎn)品質(zhì)量以及能源的節(jié)約都起著重要的作用。生產(chǎn)過(guò)程是指物料經(jīng)過(guò)若干加工步驟而成為產(chǎn)品的過(guò)程。該過(guò)程中通常會(huì)發(fā)生物理化學(xué) 反應(yīng)、生化反應(yīng)、物質(zhì)能量的轉(zhuǎn)換與傳遞等等，或者說(shuō)生產(chǎn)過(guò)程表現(xiàn)為物流過(guò)變化的過(guò)程， 伴隨物流變化的信息包括物流性質(zhì)的信息和操作條件的信息。由于單元機(jī)組容量的增大和參 數(shù)的提高，運(yùn)行中出現(xiàn)許多新的控制方式和管理模式，迫切需要提供對(duì)其進(jìn)行分析指導(dǎo)和

7、工 程研究的有效工具和手段。這就要求大型火電機(jī)組仿真機(jī)不僅要為電廠操作運(yùn)行人員提供良 好的培訓(xùn)手段，也要為各種工況下運(yùn)行技術(shù)的分析和故障診斷、性能預(yù)測(cè)、控制方式的研究 創(chuàng)造實(shí)時(shí)在線的環(huán)境生產(chǎn)過(guò)程的總目標(biāo)，應(yīng)該是在可能獲得的原料和能源條件下，以最經(jīng)濟(jì)的途徑，將原物 料加工成預(yù)期的合格產(chǎn)品。為了打到目標(biāo)，必須對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)視和控制。因此，過(guò)程控 制的任務(wù)是在了解生產(chǎn)過(guò)程的工藝流程和動(dòng)靜態(tài)特性的基礎(chǔ)上，應(yīng)用理論對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析與 綜合，以生產(chǎn)過(guò)程中物流變化信息量作為被控量，選用適宜的技術(shù)手段。實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的控 制目標(biāo)。第一章熱電廠的工藝流程及運(yùn)行特性1.1熱電廠概述以煤、石油或天然氣作為燃料的發(fā)電廠

8、統(tǒng)稱為火電廠。熱電廠的分類（1）按燃料分類： 燃煤發(fā)電廠，即以煤作為燃料的發(fā)電廠；鄒縣、石橫青島等電廠 燃油發(fā)電廠，即以石油（實(shí)際是提取汽油、煤油、柴油后的渣油）為燃料的發(fā)電廠； 辛電電廠 燃?xì)獍l(fā)電廠，即以天然氣、煤氣等可燃?xì)怏w為燃料的發(fā)電廠； 余熱發(fā)電廠，即用工業(yè)企業(yè)的各種余熱進(jìn)行發(fā)電的發(fā)電廠。此外還有利用垃圾及工業(yè) 廢料作燃料的發(fā)電廠。（2）按原動(dòng)機(jī)分類：凝汽式汽輪機(jī)發(fā)電廠、燃汽輪機(jī)發(fā)電廠、內(nèi)燃機(jī)發(fā)電廠和蒸汽-燃汽 輪機(jī)發(fā)電廠等。（3）按供出能源分類： 凝汽式發(fā)電廠，即只向外供應(yīng)電能的電廠； 熱電廠，即同時(shí)向外供應(yīng)電能和熱能的電廠。（4）按發(fā)電廠總裝機(jī)容量的多少分類： 小容量發(fā)電廠，其裝機(jī)

9、總?cè)萘吭?00mw以下的發(fā)電廠； 中容量發(fā)電廠，其裝機(jī)總?cè)萘吭?00250mw范圍內(nèi)的發(fā)電廠； 大中容量發(fā)電廠，其裝機(jī)總?cè)萘吭?50600mw范圍內(nèi)的發(fā)電廠； 大容量發(fā)電廠，其裝機(jī)總?cè)萘吭?001000mw范圍內(nèi)的發(fā)電廠； 特大容量發(fā)電廠，其裝機(jī)容量在1000mw及以上的發(fā)電廠。（5）按蒸汽壓力和溫度分類： 屮低壓發(fā)電廠，其蒸汽壓力在3.92mpa （40kgf/cm2）.溫度為450°c的發(fā)電廠，單機(jī) 功率小于25mw；地方熱電廠。 高壓發(fā)電廠，其蒸汽壓力一般為9. 9mpa （lolkgf/cm2）.溫度為540°c的發(fā)電廠，單 機(jī)功率小于100mw； 超高壓發(fā)電廠，其

10、蒸汽壓力一般為13.83mpa （141kgf/cm2）.溫度為540 / 540°c的 發(fā)電廠，單機(jī)功率小于200mw； 亞臨界壓力發(fā)電廠，其蒸汽壓力一般為16. 77mpa（171 kgf / cm2）、溫度為540 / 540°c 的發(fā)電廠，單機(jī)功率為300mw直至1000mw不等； 超臨界壓力發(fā)電廠，其蒸汽壓力大于22. llmpa（225. 6kgf / cm2）、溫度為550 / 550°c 的發(fā)電廠，機(jī)組功率為600mw及以上，德國(guó)的施瓦茨電廠。（6）按供電范圍分類： 區(qū)域性發(fā)電廠，在電網(wǎng)內(nèi)運(yùn)行，承擔(dān)一定區(qū)域性供電的大中型發(fā)電廠； 孤立發(fā)電廠，是不并

11、入電網(wǎng)內(nèi)，單獨(dú)運(yùn)行的發(fā)電廠； 自備發(fā)電廠，由大型企業(yè)自己建造，主要供本單位用電的發(fā)電廠（一般也與電網(wǎng)相連）。1.2熱電廠生產(chǎn)工藝原煤經(jīng)過(guò)制粉系統(tǒng)將大塊的煤轉(zhuǎn)化成可供鍋爐燃燒的煤粉，生水經(jīng)過(guò)水處理系統(tǒng)再經(jīng)過(guò)除 鹽處理而除去水質(zhì)里的鈣、鎂、鈉等鹽分子，然后通入鍋爐，鍋爐里的煤粉和通入的熱空氣 經(jīng)過(guò)一定比例的混合后燃燒使得鍋爐產(chǎn)牛蒸汽，這些高溫的蒸汽通過(guò)汽輪機(jī)，使得汽輪機(jī)高 速運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能，發(fā)電機(jī)連接著汽輪機(jī)，發(fā)電機(jī)將汽輪機(jī)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能轉(zhuǎn)化成 電能，這些電壓不定的電力在主變壓器的作用下變成一定電壓的電量，經(jīng)過(guò)高壓遠(yuǎn)程輸電送 入各個(gè)電網(wǎng)輸送到全國(guó)各地?zé)犭姀S是聯(lián)合生產(chǎn)電能和熱能的發(fā)電廠。熱電

12、廠供熱系統(tǒng)是利用汽輪機(jī)同時(shí)生產(chǎn)電能和熱 能的熱電系統(tǒng)作為熱源。以熱電廠作為熱源不僅熱能利用效率高，同時(shí)有利于環(huán)保。以熱電 廠作為熱源的供熱系統(tǒng)稱為熱電廠集中供熱系統(tǒng)。集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)主要由熱媒系統(tǒng)，熱水 供應(yīng)系統(tǒng)和附件三個(gè)部分組成。熱媒系統(tǒng)由熱源，換熱器和熱媒管網(wǎng)組成。由鍋爐牛產(chǎn)的蒸汽通過(guò)熱媒管網(wǎng)送到換熱器加 熱冷水，變成高溫水通過(guò)熱媒管網(wǎng)供暖。經(jīng)過(guò)熱交換蒸汽變成冷凝水，大部分和新補(bǔ)充的軟 化水經(jīng)冷凝循環(huán)泵再送回鍋爐加熱成蒸汽，如此循環(huán)完成熱傳遞過(guò)程。熱水供水系統(tǒng)由熱水配水管網(wǎng)和回水管網(wǎng)組成。被加熱到一定溫度的冷水，從換熱器出來(lái), 經(jīng)配水管網(wǎng)送至各個(gè)熱水配水點(diǎn)，而換熱器冷水由高位水箱或給水管網(wǎng)

13、補(bǔ)給。供熱后的熱水 經(jīng)回水管使一定量的熱水經(jīng)過(guò)循環(huán)水泵再流回?fù)Q熱器。熱電廠包含有火力發(fā)電廠車間、水處 理車間和熱力車間三個(gè)部分。其中火力發(fā)電廠流程為燃料的化學(xué)能f蒸汽的熱勢(shì)能f機(jī)械能 一電能。在鍋爐中，燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝臒崮?；在汽輪機(jī)中，蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檩喿?旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能；在發(fā)電機(jī)中機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋Ｋ幚硐到y(tǒng)就是為了產(chǎn)出電導(dǎo)率0. 6 us/cm的鍋爐用水。熱電廠主要是有兩個(gè)陰床，兩 個(gè)陽(yáng)床和兩個(gè)混床，在其工作的時(shí)候，分別就一個(gè)工作，另一個(gè)主要是備用。另外，熱力車 間燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電裝置一般由燃?xì)廨啓C(jī)、原料氣壓縮機(jī)、蒸汽輪機(jī)、余熱鍋爐、熱交 換器、發(fā)電機(jī)等組成。燃?xì)廨啓C(jī)的燃料主要有

14、油、高爐煤氣、水煤氣、煉油長(zhǎng)氣等，如下圖1. 1圖1.1 熱電廠生產(chǎn)工藝流程圖13熱電廠的特點(diǎn)及運(yùn)行特性熱電廠由于即發(fā)電又供熱，鍋爐容量大于同規(guī)?；痣姀S。熱電廠必須比一般火電廠 多增設(shè)鍋爐容量以備用，水處理量也大。熱電廠必須靠近熱負(fù)荷中心，往往又是人口密 集區(qū)的城鎮(zhèn)中心，其用水、征地、拆遷、環(huán)保要求等均大大高于同容量火電廠，同時(shí)還 建熱力管網(wǎng)。在發(fā)電的同時(shí)，還利用汽輪機(jī)的抽汽或排汽為用戶供熱的火電廠。一般發(fā)電廠都采 用凝汽式機(jī)組，只生產(chǎn)電能向用戶供電。工業(yè)生產(chǎn)和人們生活用熱則由特設(shè)的工業(yè)鍋爐 及采暖鍋爐房單獨(dú)供應(yīng)。這種能量生產(chǎn)方式稱為熱、電分產(chǎn)。在熱電廠屮則采用供熱式 機(jī)組，除了供應(yīng)電能以外，

15、同時(shí)還利用作過(guò)功（即發(fā)了電）的汽輪機(jī)抽汽或排汽來(lái)滿足 生產(chǎn)和生活上所需熱量。這種能量生產(chǎn)方式稱為熱電聯(lián)產(chǎn)。在熱電聯(lián)產(chǎn)中燃料化學(xué)能則轉(zhuǎn)變?yōu)楦呶粺崮芟扔脕?lái)發(fā)電（高品位熱能），然后使用 做過(guò)功的低品位熱能向用戶供熱，這符合按質(zhì)用能和綜合用能的原則。所以熱電廠的特 點(diǎn)是，一次能源利用得比較合理，做到按質(zhì)供能，梯級(jí)用能，能盡其用，使地區(qū)的整個(gè)能 量供應(yīng)系統(tǒng)節(jié)約了能源。以熱電聯(lián)產(chǎn)為基礎(chǔ)的熱電廠，其運(yùn)行特點(diǎn)與許多因素有關(guān)，如熱負(fù)荷特性、供熱機(jī) 組形式、連接電網(wǎng)的特性等。在裝有背壓式供熱機(jī)組的熱電廠屮，其運(yùn)行特點(diǎn)是： 生產(chǎn)的熱量與電量之間相互制約，不能獨(dú)立調(diào)節(jié)。一般是按熱負(fù)荷要求來(lái)調(diào)節(jié)電 負(fù)荷。 熱負(fù)荷變化時(shí)

16、，電功率隨之變化，難以同時(shí)滿足熱負(fù)荷和電負(fù)荷要求。當(dāng)滿足不 了電負(fù)荷時(shí)，就要依靠電力系統(tǒng)的補(bǔ)償容量來(lái)承擔(dān)熱電廠發(fā)電不足的電量。在裝有抽汽、凝汽式供熱機(jī)組的熱電廠中，由于機(jī)組相當(dāng)于背壓式和凝汽式機(jī)組的 組合，所以它的運(yùn)行特點(diǎn)是： 熱、電生產(chǎn)有一定的自由度，在規(guī)定范圍內(nèi)熱、電負(fù)荷可以各自獨(dú)立調(diào)節(jié)。所以 它對(duì)熱、電負(fù)荷變化適應(yīng)性較大。 雙抽汽式供熱機(jī)組對(duì)工業(yè)用熱、采暖及電負(fù)荷z間的獨(dú)立調(diào)節(jié)范圍更大，所以它 對(duì)熱、電負(fù)荷變化的適應(yīng)性更強(qiáng)。第二章鍋爐的工藝流程及控制要求鍋爐2. 1鍋爐的概述鍋爐是火力發(fā)電廠屮主要設(shè)備么一。它的作用是使燃料在爐膛屮燃燒放熱，并將熱量傳 給工質(zhì)，以產(chǎn)生一定壓力和溫度的蒸汽，

17、供汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。電廠鍋爐與其他行業(yè)所用鍋 爐相比，具有容量大、參數(shù)高、結(jié)構(gòu)復(fù)朵、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。一、電廠鍋爐的容量和參數(shù)鍋爐容量即鍋爐的蒸發(fā)量，指鍋爐每小時(shí)所產(chǎn)生的蒸汽量。在保持額定蒸汽壓力、額定 蒸汽溫度、使用設(shè)計(jì)燃料和規(guī)定的熱效率情況下，鍋爐所能達(dá)到的蒸發(fā)量稱作額定蒸發(fā)量。電廠鍋爐的額定參數(shù)是指額定蒸汽壓力和額定蒸汽溫度。所謂蒸汽壓力和溫度是指過(guò)熱 器主汽閥岀口處的過(guò)熱蒸汽壓力和溫度。對(duì)于裝有再熱器的鍋爐，鍋爐蒸汽參數(shù)還應(yīng)包括再熱蒸汽參數(shù)。我國(guó)電廠鍋爐的蒸汽參數(shù)及容量系列如下表所示。表2-1我國(guó)電廠鍋爐的蒸汽參數(shù)及容量系列參數(shù)最大連續(xù)蒸發(fā)量(mcr)(t/h)發(fā)電功率(mw)蒸汽壓

18、力(mpa)蒸汽溫度(°c)給水溫度(°c)2.54001052033.945014515535, 656, 12165175130259.9540205225220, 41050, 10013.8540/540220250420, 670125, 20016.8540/540250280102530017. 5540/5402602901025, 2008300, 600注蒸汽溫度欄中的分子、分母分別為過(guò)熱蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度。二、電廠鍋爐的分類1. 按蒸汽參數(shù)分類(1) 中壓鍋爐。壓力為3. 822mpa (39kgf/cm2)，溫度為450°c。(2) 高

19、壓鍋爐。壓力為6lompa,常用壓力為9. 8mpa (lookgf / cm2),溫度為540°c。(3) 超高壓鍋爐。壓力為1014mpa,常用壓力為13. 72mpa (140 kgf/cm2),溫度 為 555°c或 540°c o(4) 亞臨界壓力鍋爐。壓力為1422. 2mpa,常用壓力為16. 66mpa (170 kgf / cm2),溫度為555°co（5）超臨界壓力鍋爐。壓力大于22. 2mpa （225. 65 kgf/cm2）,溫度為550570°c。2、按容量分類（1）小型鍋爐蒸發(fā)量小于220t/ho（2）屮型鍋爐蒸發(fā)

20、量為220410t/ho（3）大型鍋爐蒸發(fā)量不小于670t/ho3. 按燃燒方式分類（1）懸浮燃燒鍋爐。燃料在爐膛空間懸浮燃燒，燃燒可為煤粉、油或氣體燃料。（2）沸騰燃燒鍋爐。固體燃料顆粒在爐排上呈沸騰狀態(tài)進(jìn)行燃燒，又稱流化床鍋爐。 4按排渣方式分類（1）固態(tài)排渣鍋爐。燃料燃燒生成的灰渣呈固態(tài)排出。（2）液態(tài)排渣鍋爐。燃料燃燒生成的灰渣呈液態(tài)排出。 5按循環(huán)方式分類按照鍋爐蒸發(fā)受熱面內(nèi)工質(zhì)流動(dòng)的方式可將鍋爐分為下列幾種，。（1）自然循環(huán)鍋爐，是具有由汽包、下降管和上升管組成的循環(huán)回路的鍋爐。它依靠 下降管和上升管中工質(zhì)柱重差產(chǎn)生自然循環(huán)的動(dòng)力。（鄒縣電廠）（2）強(qiáng)制循環(huán)鍋爐，是在循環(huán)回路下降管

21、上裝有強(qiáng)制循環(huán)泵，以提高循環(huán)動(dòng)力。（石橫 電廠）（3）控制循環(huán)鍋爐，是在強(qiáng)制循環(huán)鍋爐的上升管入口加裝節(jié)流圈，以控制各上升管中 的工質(zhì)流，防止發(fā)生循環(huán)停滯或倒流等故障。（石橫電廠）（4）直流鍋爐是沒(méi)有循環(huán)回路的鍋爐，工質(zhì)一次性通過(guò)各受熱面變?yōu)檫^(guò)熱蒸汽。（施瓦 茨電廠）2. 1鍋爐的工藝流程由于鍋爐設(shè)備使用的燃料、燃燒設(shè)備、爐體形式、鍋爐功用和運(yùn)行要求的不同，鍋爐有 各種各樣的流程。常見(jiàn)流程如圖2.1所示。由圖可知，蒸汽發(fā)生系統(tǒng)由給水泵、給水調(diào)節(jié)閥、 省煤器、汽包及循環(huán)管組成。燃料和熱空氣按照一定的比例進(jìn)入燃燒室燃燒，產(chǎn)生的熱量傳 遞給蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，產(chǎn)生飽和蒸汽0 ,然后經(jīng)過(guò)熱器，形成一定汽溫的過(guò)

22、熱蒸汽d,匯集至 蒸汽母管。壓力為弘的過(guò)熱蒸汽，經(jīng)負(fù)荷設(shè)備調(diào)節(jié)閥供給生產(chǎn)負(fù)荷使用。與此同吋，燃燒過(guò) 程中產(chǎn)生的煙氣，將飽和蒸汽變成過(guò)熱蒸汽后，經(jīng)省煤器預(yù)熱鍋爐給水和空氣預(yù)熱器預(yù)熱空 氣，最后經(jīng)引風(fēng)機(jī)送往煙囪排入大氣。爐排電機(jī)丁爐膛圖2.1鍋爐系統(tǒng)工藝流程圖2. 2鍋爐的控制要求根據(jù)生產(chǎn)負(fù)荷的不同需要，鍋爐需要提供不同規(guī)格（壓力和溫度）的蒸汽，同時(shí)，根據(jù) 安全性和經(jīng)濟(jì)性的要求，是鍋爐安全運(yùn)行和完全燃燒，鍋爐設(shè)備的主要控制要求如下。1、供給蒸汽量適應(yīng)負(fù)荷變化需要或者保持給定負(fù)荷；2、鍋爐供給用汽設(shè)備的蒸汽壓力應(yīng)當(dāng)保持在一定的范圍內(nèi)；3、過(guò)熱蒸汽溫度保持在一定范圍；4、汽包水位保持在一定范圍；5、保

23、持鍋爐燃燒的經(jīng)濟(jì)性和安全性；6、爐膛負(fù)壓保持在一定的范圍內(nèi)。根據(jù)上述要求，鍋爐設(shè)備的主要控制系統(tǒng)見(jiàn)表2.1.表2. 1鍋爐設(shè)備的主要控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)被控變量操縱變量控制n的鍋爐給水控制系 統(tǒng)鍋爐汽包水 位給水流量鍋爐內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽和給水的無(wú)聊 平衡過(guò)路燃燒控制系 統(tǒng)蒸汽壓力煙氣成分爐膛負(fù)壓燃料流量 送風(fēng)流量 引風(fēng)流量蒸汽負(fù)荷的平衡 燃燒的完全和經(jīng)濟(jì)性 鍋爐運(yùn)行的安全性過(guò)熱蒸汽控制系 統(tǒng)過(guò)熱蒸汽溫度噴水流量過(guò)熱蒸汽的溫度和安全性第三章 鍋爐爐膛溫度的分析3.1鍋爐爐膛溫度的分析火電廠的鍋爐爐膛由于釆用的燃料為煤粉，在燃燒過(guò)程中，爐膛和汽包之間的傳熱過(guò)程 是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過(guò)程，爐膛的溫度的動(dòng)態(tài)特性具

24、有一般的大滯后、時(shí)變、非線性和不對(duì)稱 性等特點(diǎn)。在過(guò)程控制中，為了方便設(shè)計(jì)，同時(shí)乂在一定的要求范圍內(nèi)，我們通常把鍋爐爐 膛的溫度的動(dòng)態(tài)特性看作是一個(gè)線性的系統(tǒng)?？梢杂靡韵聜鬟f函數(shù)描述。具有時(shí)滯的一階環(huán)節(jié)g(s)ttsg(3-1)具有時(shí)滯的二階環(huán)節(jié)g")了 (7> 01)(7；$ 合1) £(3-2)在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中，爐膛內(nèi)的溫度變化是時(shí)時(shí)刻刻的，很難用一個(gè)固定的數(shù)學(xué)公式將爐溫的 變化規(guī)律總結(jié)出來(lái)。但是我們要對(duì)爐膛內(nèi)的溫度進(jìn)行控制就必須要對(duì)爐膛內(nèi)的溫度變化進(jìn)行 一個(gè)規(guī)律的總結(jié)，所以在規(guī)定的要求范圍內(nèi)，對(duì)一些情況進(jìn)行近似處理是很合理和必要的。 在通常情況下，我們給定爐膛一個(gè)溫

25、度值，作為系統(tǒng)的給定，使鍋爐爐膛在這個(gè)給定的溫度 狀態(tài)下工作。這個(gè)溫度的變化乂是和爐內(nèi)的燃料燃燒量和爐體的總散熱量相關(guān)的。對(duì)于火電廠鍋爐來(lái)說(shuō)，爐體的容量、結(jié)構(gòu)、檢測(cè)元件及其安放位置等都影響著滯后的大 小。它不是一個(gè)單一的問(wèn)題，是一個(gè)系統(tǒng)問(wèn)題（容積滯后時(shí)間就是級(jí)聯(lián)的各個(gè)慣性環(huán)節(jié)的時(shí)間 常數(shù)之和）。純滯后產(chǎn)牛的根源也要從整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)來(lái)考慮，并且與溫度的高低有關(guān)。熱量從 熱源傳到溫度傳感器要經(jīng)過(guò)多個(gè)熱阻與熱容相串聯(lián)的熱慣性環(huán)節(jié)，而串聯(lián)的多容對(duì)象會(huì)產(chǎn)牛 等效純時(shí)滯后。隨著溫度的升高，輻射傳熱的比例增大，輻射具有穿透性，使傳熱路徑縮短, 傳熱速度加快。所以純滯后的時(shí)間會(huì)隨溫度升高而減小。由于火電廠鍋爐使

26、用的燃料是煤粉，即鍋爐能量的來(lái)源方式是通過(guò)化學(xué)燃料的燃燒獲得 能量的，同時(shí)，爐膛內(nèi)能量的散發(fā)形式乂是以爐膛的爐體熱量散失，對(duì)汽包進(jìn)行熱量傳導(dǎo)進(jìn) 行散失等多種途徑進(jìn)行的，所以爐膛內(nèi)的溫度的變化是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過(guò)程，是一個(gè)非線性 變化的過(guò)程。從模型參數(shù)上看，在鍋爐爐膛的整個(gè)溫度調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，對(duì)象的增益、容積滯后 時(shí)間和純滯后時(shí)間通常是與工作溫度與負(fù)載變化有關(guān)的變參數(shù)，而且參數(shù)變化量與溫度變化 量之間是非線性關(guān)系。由于鍋爐爐膛內(nèi)的溫度是高溫段的，在高溫段，溫度變化的純滯后時(shí) 間和過(guò)程增益將比低溫段有顯著減少，而時(shí)間常數(shù)則顯著增大。鍋爐作為一種高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備，特別是火電廠內(nèi)的鍋爐，長(zhǎng)期處于高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)下

27、，隨 著運(yùn)行時(shí)間的變化，其各項(xiàng)性能都會(huì)逐漸發(fā)牛變化，特別是隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)，爐子的保 溫隔熱材料會(huì)逐漸老化，爐膛內(nèi)部由于長(zhǎng)期處于高溫環(huán)境中，爐體的保溫、密封性能變差， 通過(guò)爐體向外散失的熱量增大。此外，鍋爐初次使用和久停后再用時(shí)，由于絕熱保溫材料屮 的水分大，爐膛溫度的特性差別也是很大的。另外，隨著季節(jié)的變換，鍋爐運(yùn)行的外部環(huán)境 溫度也是經(jīng)常變化的，冬天外部環(huán)境相對(duì)較冷，爐體的散熱較快；夏天氣溫炎熱，爐體的散 熱相對(duì)會(huì)較慢。如此種種因素都會(huì)引起爐膛溫度特性的變化，但變化的速度十分緩慢而不明 顯?；痣姀S鍋爐爐膛溫度具有大慣性、大滯后特性。在爐膛的整個(gè)溫度范圍內(nèi)，對(duì)象的增益、 容積滯后時(shí)間、純滯

28、后時(shí)間都是與工作溫度有關(guān)的變參數(shù)。從傳熱原理可知，這些參數(shù)也與 負(fù)荷變化有關(guān)。在鍋爐設(shè)計(jì)的工作溫區(qū)，在工作點(diǎn)附近的小范圍內(nèi)其動(dòng)特性接近于線性，較 容易控制，用常規(guī)的pid調(diào)節(jié)器也能控制得很好，但不能經(jīng)受太大的擾動(dòng)，也不能夠大范圍 地跟蹤變化較快的給定信號(hào)。對(duì)于常規(guī)儀表，大范圉地改變溫度要靠手動(dòng)，僅當(dāng)溫度接近給 定值時(shí)方可投入自動(dòng)。根據(jù)以上分析，可以認(rèn)為火電廠鍋爐爐膛溫度是一種具有大容積滯后和大純滯后的對(duì)象。在 整個(gè)爐膛的溫區(qū)內(nèi)，其動(dòng)態(tài)參數(shù)隨鍋爐的工作溫度變化，在工作點(diǎn)附近的小溫度范圍內(nèi)，爐 膛的動(dòng)態(tài)特性近似線性的。3. 2爐膛爆燃分析一、鍋爐爐膛爆燃分析爐膛爆燃是指在鍋爐爐膛、煙道里積存的可燃

29、性混合物瞬間被引燃，由于爐膛的空間有 限，使?fàn)t膛內(nèi)煙氣側(cè)壓力迅速升高，造成爐膛損壞。鍋爐正常運(yùn)行時(shí)，進(jìn)入爐膛的燃料立即 著火，燃燒產(chǎn)生的煙氣經(jīng)煙道排人大氣。當(dāng)爐膛內(nèi)溫度足夠髙、燃料與空氣比例適當(dāng)、燃燒 時(shí)間充分時(shí)，爐膛及煙道里沒(méi)有積存的可燃性物質(zhì)，鍋爐不會(huì)發(fā)牛爐膛爆燃事故。當(dāng)燃燒設(shè) 備或燃燒控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，h運(yùn)行人員處理操作不當(dāng)時(shí)，就可能發(fā)牛爐膛爆燃事故。爆燃 分內(nèi)爆和外爆:外爆是指在鍋爐的爐膛、煙道或煤粉管道中可燃混合物同時(shí)被點(diǎn)燃，而使煙氣 側(cè)壓力急劇升高，造成爐膛、尾部煙道和煤粉管道結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞的現(xiàn)象；內(nèi)爆則指爐膛內(nèi)燃 燒不穩(wěn)定或滅火造成爐膛較大負(fù)壓，使煙氣側(cè)壓力突然降低，使?fàn)t膛內(nèi)外壓差

30、過(guò)大，大量外 部空氣急劇進(jìn)入爐膛的現(xiàn)象。無(wú)論哪種現(xiàn)象都會(huì)造成對(duì)鍋爐設(shè)備的損壞。二、發(fā)生爐膛爆燃事故必須具備以下三個(gè)充分必要條件：1、有燃料和助燃空氣的存在。2、燃料和空氣的混合物達(dá)到了爆燃的濃度（混合比）o3、有足夠的點(diǎn)火能量?？諝夂腿剂习匆欢ū壤旌?，當(dāng)煤粉濃度大于34kg/m3 （空氣）或小于0. 32-0. 47kg/ni3 時(shí)不輕易引起爆炸。因?yàn)槊悍蹪舛忍撸鯘舛忍?；而煤粉濃度太低，缺少可燃物。只?煤粉濃度為1. 22. 0kg/m3時(shí)最輕易發(fā)生爆炸。鍋爐爐膛要發(fā)生爆燃，以上3個(gè)條件缺一不可，若有1個(gè)條件不存在，就不會(huì)發(fā)生爆 燃。所謂爆燃性混合物也就是可以點(diǎn)燃的混合物。鍋爐處于不

31、同的狀態(tài)所具備的爆燃條件也 不一樣，當(dāng)鍋爐處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，有足夠的可燃混合物和點(diǎn)火能源，即上述3個(gè)條件中 的2個(gè)滿足，因此要防止鍋爐爆燃只有設(shè)法防止可燃混合物在爐膛或煙道內(nèi)的積存。如何避 免可燃物的積存是防止鍋爐爐膛爆燃的關(guān)鍵所在，但要做到這一點(diǎn)是很困難的。從發(fā)現(xiàn)熄火 到保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作切斷進(jìn)入爐膛內(nèi)的燃料的這段時(shí)間里，實(shí)際上己經(jīng)有一定量的燃料進(jìn)入爐膛, 再加上閥門(mén)、擋板等的動(dòng)作滯后時(shí)間和關(guān)閉不嚴(yán)，以及從閥門(mén)、擋板到爐膛之間還有一段管 道，都可能將燃料繼續(xù)送入爐膛而造成可燃物的積存。此外，控制邏輯的不合理設(shè)計(jì)、誤操 作、誤判斷都有可能導(dǎo)致?tīng)t膛的爆燃。燃料與空氣按一定比例混合時(shí)才能形成可燃混合物

32、，混合物中所含燃料濃度過(guò)大或過(guò) 小均不能被點(diǎn)燃，爆燃濃度范圉不僅與燃料的種類有關(guān)，而且與溫度有關(guān)。溫度高則可燃混 合物的濃度變化范圍擴(kuò)大。如升爐點(diǎn)火期，可燃混合物濃度范圍較小，一定要有更適當(dāng)?shù)臐?度比才能被點(diǎn)燃，或者要有更大的點(diǎn)火能源（即更高的溫度）才能被點(diǎn)燃。如果由于沒(méi)有足夠 的點(diǎn)火能量或濃度比不當(dāng)，送人爐膛的燃料未能著火，或者使正在燃燒的火焰屮斷，則將有 過(guò)剩的燃料和空氣混合物進(jìn)人爐膛，這種時(shí)問(wèn)越長(zhǎng)，爐膛內(nèi)積存的可燃混合物就越多。如送 人的為可燃混合物或經(jīng)擴(kuò)散而達(dá)到可燃范圍，則突然點(diǎn)燃可能發(fā)生爆燃。三、爐膛爆燃數(shù)學(xué)模型分析p1：爆燃前爐膛介質(zhì)的壓力；p2：爆燃后爐膛介質(zhì)的壓力；爆燃前爐膛介

33、質(zhì)的絕對(duì)溫度。cv :定容過(guò)程中爐膛介質(zhì)的平均比熱；qr :可燃混合物(3-3)t1：?jiǎn)挝蝗莘e發(fā)熱量；壯：可燃混合物單位容積；v：爆燃后爐膛介質(zhì)的總?cè)莘e； 影響爆燃后壓力升高的主要因素是：（1）可燃混合物貯存容積同爐膛容積的比值ur/v（2）可燃混合物單位容積發(fā)熱量qr（3）爆燃前爐膛介質(zhì)的絕對(duì)溫度t1容積比值vr/v是一個(gè)相對(duì)值，只有當(dāng)容積比較大時(shí)才會(huì)使爆燃?jí)毫ι?，大爐膛容積 屮積存少量的可燃混合物，即使爆燃也不會(huì)造成爆燃性破壞。單位容積的熱值qr越大，爆燃后的壓力升高越大，qr值的大小同燃料空氣的濃度比有 關(guān)，在理論空氣量時(shí)，qr值最高，而且這時(shí)的火焰?zhèn)鞑ニ俣纫沧羁?，?dāng)空氣量超過(guò)理論量時(shí)

34、, 熱值降低，空氣過(guò)多時(shí)混合物將成為不可燃的?；旌衔镥剂蠞舛冗^(guò)高則氧氣不足，但是以 后有外界空氣擴(kuò)散進(jìn)去，又將成為可燃混合物，在實(shí)際運(yùn)行中如因火焰熄滅而切斷燃料，爐 膛和煙道中可能有未點(diǎn)燃的燃料積存，暫時(shí)因空氣不足是不可燃的，但是當(dāng)空氣擴(kuò)散進(jìn)入后, 又可能引起爆燃。爐膛的絕對(duì)溫度越低，爆燃后壓力越大，這是因?yàn)槿莘e和壓力一定時(shí)，絕對(duì)溫度越低, 介質(zhì)的質(zhì)量就越多，這時(shí)爆燃的破壞力將更為嚴(yán)重，爐膛介質(zhì)溫度高時(shí)，將有相反的結(jié)果， 當(dāng)爐膛溫度超過(guò)可燃混和物的著火溫度時(shí)，混合物一進(jìn)人爐膛立即點(diǎn)燃，也就不會(huì)有可燃混 合物的積存，礦物燃料的著火溫度大多不超過(guò)650°c ,理論上當(dāng)爐膛溫度高于此值就

35、不會(huì)有 爆燃，但是由于燃燒器送人的混合物有一定流速，要求有更高些的溫度才能迅速點(diǎn)燃，一般 認(rèn)為爐膛溫度超過(guò)750 oc時(shí)發(fā)生爐膛爆燃可能較小。四、誘發(fā)爐膛爆燃的主要原因從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看，導(dǎo)致?tīng)t膛爆燃的因素是綜合性的。它與鍋爐機(jī)組及其輔機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、 制造質(zhì)量、安裝和運(yùn)行管理水平等，都有一定的關(guān)系。在實(shí)際運(yùn)行中，通常有以下幾種情況 容易造成 爐膛的爆燃：1. 爐膛內(nèi)可燃混合物的積存從爐膛爆燃分析可知，如何防止?fàn)t膛內(nèi)可燃混合物的積存是防止爆燃的根本措施。當(dāng)爐 膛滅火時(shí)，mft切斷燃料供給越迅速，進(jìn)入爐膛的燃料量越少，鍋爐就越安全。如果爐膛滅 火后不能及時(shí)切斷全部燃料，可燃物的儲(chǔ)存容積就會(huì)隨時(shí)間增大。

36、同時(shí)，一部分可燃物被抽 到鍋爐尾部積存起來(lái)，在高溫爐膛屮溫度慢慢升高，氧化反應(yīng)不斷加速進(jìn)而造成爆燃。這種 爆燃的能量較大，易傷人或損壞鍋爐設(shè)備。實(shí)際上，從發(fā)現(xiàn)滅火到切斷燃料這段時(shí)間內(nèi)，已 有一定數(shù)量的燃料進(jìn)人爐膛，再加上給煤機(jī)的滯后時(shí)間，閥門(mén)和擋板的滯后及關(guān)閉不嚴(yán)等因 素等都可能使送入爐膛的燃料量達(dá)到爆燃濃度。誤判斷、誤操作（如繼續(xù)投粉、投油）更會(huì)加 劇燃料和助燃空氣的積存。爐膛內(nèi)最容易發(fā)生可燃混合物積存的危險(xiǎn)工況有以下幾種。 整個(gè)爐膛熄火而未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，造成燃料和空氣可燃混合物的積存。 在多個(gè)燃燒器正常運(yùn)行時(shí)，一支或幾支燃燒器突然失去火焰而不能在爐內(nèi)被繼續(xù)點(diǎn)燃, 從而積聚可燃混合物。 燃料漏

37、入停用的爐膛。2. 爐膛滅火或燃燒惡化實(shí)踐證明，爐膛滅火是導(dǎo)致?tīng)t膛爆燃最常見(jiàn)的原因，鍋爐燃燒不穩(wěn)往往是爐膛滅火的預(yù) 兆。容易引起鍋爐燃燒不穩(wěn)，甚至發(fā)生爐膛滅火的工況如下。 鍋爐輔機(jī)發(fā)生故障，如引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)等突然停止運(yùn)行。 水冷壁爆管，大量汽水噴出吹滅火焰。 水冷壁吹灰不及時(shí)造成大而積掉渣撲滅火焰。 發(fā)生fcb或rb時(shí)，自動(dòng)處理不當(dāng)。 燃料性質(zhì)突然改變，而未及時(shí)調(diào)整，導(dǎo)致變化后的新燃料不能適應(yīng)原燃料配風(fēng)，特別 是當(dāng)燃料揮發(fā)分降低時(shí)這種影響因素更為突出。 由種種原因（如直吹系統(tǒng)中磨煤機(jī)、給煤機(jī)故障，原煤管、一次風(fēng)管堵，原煤倉(cāng)燒空等）造 成鍋爐斷煤。 爐內(nèi)嚴(yán)重結(jié)焦，破壞了爐內(nèi)正常的動(dòng)力場(chǎng)，

38、使?fàn)t內(nèi)風(fēng)粉混合不良。 鍋爐長(zhǎng)時(shí)問(wèn)低負(fù)荷運(yùn)行或大量的冷風(fēng)漏入爐膛，致使?fàn)t內(nèi)溫度水平很低，嚴(yán)重時(shí)就會(huì)造成 滅火。 鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中，投入第一臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行前未充分暖磨，或爐膛內(nèi)沒(méi)有足夠點(diǎn)燃煤粉的溫 度和點(diǎn)火能量。五、爐膛爆炸的危害發(fā)生爐膛爆炸時(shí)，爆炸壓力因燃料種類、可燃性混合物體積等的不同而不同，一般不 超過(guò)impa。對(duì)鍋殼鍋爐的金屬爐膛爐膽，這樣的爆炸壓力不會(huì)造成嚴(yán)重?fù)p害，但與爐膽相連的爐門(mén)、煙氣轉(zhuǎn)向室、煙箱等會(huì)被沖開(kāi)和損壞，并傷害近旁人員。對(duì)水管鍋爐的砌筑 爐膛，爐膛爆炸可使?fàn)t墻塌垮或開(kāi)裂，鍋爐水冷壁等受壓部件變形移位甚至破裂，圍繞爐膛 設(shè)置的構(gòu)架、樓梯、平臺(tái)變形或損壞，并常造成人員傷亡。爐膛爆炸

39、對(duì)鍋爐（特別是水管鍋爐）的損害是大范圍的，有時(shí)是很嚴(yán)重的。不僅需要 強(qiáng)迫停爐，而且需要對(duì)鍋爐進(jìn)行較大投入、較長(zhǎng)時(shí)間的修理維護(hù)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。鍋 爐爐膛爆燃是造成鍋爐設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞的惡性事故，也是國(guó)電公司關(guān)于防止重大事故的二十五 項(xiàng)重點(diǎn)要求的反措內(nèi)容之一。造成爐膛爆燃的原因和現(xiàn)彖是多樣化的，運(yùn)行操作人員必須 予以高度重視。六、爐膛爆燃的防止1.設(shè)置可靠的保護(hù)并嚴(yán)禁隨意解除（1）設(shè)置爐膛吹掃程序在任何情況下，鍋爐點(diǎn)火前，爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（fsss）都必須執(zhí)行爐膛吹掃程序。吹掃時(shí)要 求吹掃風(fēng)量大于額定總風(fēng)量的30%,吹掃延續(xù)時(shí)間為5 min,以保證對(duì)爐膛進(jìn)行35次全量 換氣，并以此吹掃風(fēng)量作為點(diǎn)

40、火風(fēng)量。因暖爐期間的燃料量一般不超過(guò)額定燃料量的10%, 這就使?fàn)t膛內(nèi)的空氣與燃料的比例偏高，即使送入的燃料未被點(diǎn)燃，也將被沖淡為不可燃的 混合物，從而可以避免爆燃。（2）設(shè)置鍋爐滅火保護(hù)火掃器檢測(cè)運(yùn)行油槍無(wú)火焰后，跳掉相應(yīng)的運(yùn)行油槍；運(yùn)行磨煤機(jī)層火焰故障后， 跳掉相應(yīng)的運(yùn)行磨煤機(jī)。全爐膛滅火邏輯判斷鍋爐滅火后，mft動(dòng)作，立即切斷全部燃料供 應(yīng)，即停止制粉系統(tǒng)，關(guān)閉磨煤機(jī)入口和出口閘板，關(guān)閉全部油槍的油閥，將引、送風(fēng)量減 小至吹掃風(fēng)量并控制好爐膛壓力。（3）設(shè)置爐膛壓力保護(hù)該保護(hù)能在鍋爐滅火保護(hù)失靈時(shí)，依據(jù)爐內(nèi)可靠的壓力信號(hào)及時(shí)切斷燃料供應(yīng)。（4）嚴(yán)禁隨意解除保護(hù)爐膛壓力高低鍋爐跳閘保護(hù)和火

41、焰故障鍋爐跳閘保護(hù)在鍋爐啟動(dòng)前應(yīng)投入運(yùn)行。 因設(shè)備缺陷需退出保護(hù)時(shí)，應(yīng)經(jīng)總工程師批準(zhǔn)并事先做好安全措施，運(yùn)行人員必須做好事故 預(yù)想。鍋爐運(yùn)行期間，嚴(yán)禁采用插火焰鑰匙的辦法模擬火焰掃描器的信號(hào)，嚴(yán)禁隨意退出火 焰探頭或連鎖裝置。運(yùn)行中臨時(shí)解除保護(hù)進(jìn)行維護(hù)后，應(yīng)盡快恢復(fù)。2預(yù)防鍋爐滅火事故的發(fā)生，預(yù)防鍋爐滅火事故的發(fā)生是防止?fàn)t膛爆炸的重點(diǎn)。(1) 加強(qiáng)煤質(zhì)管理和化驗(yàn)嚴(yán)格執(zhí)行混配煤規(guī)定，嚴(yán)格控制和化驗(yàn)煤質(zhì)、煤粉細(xì)度、水分和揮發(fā)分，并將煤質(zhì)情況及 時(shí)通知主控值長(zhǎng)，避免因調(diào)整不及時(shí)、燃燒不穩(wěn)定造成鍋爐滅火。(2) 保持鍋爐良好燃燒工況，防止?fàn)t膛結(jié)焦燃用設(shè)計(jì)煤種時(shí)煤粉細(xì)度r88控制在15%以下，燃用貧煤與

42、無(wú)煙煤的混合煤種時(shí)r88 控制在10%以下，r200均控制在0.3%以下。按規(guī)定保持磨煤機(jī)最佳出口溫度、風(fēng)量和運(yùn)行 組合方式，避免2臺(tái)磨煤機(jī)隔層組合運(yùn)行。在燃煤揮發(fā)分小于10%或鍋爐燃燒不穩(wěn)時(shí)，值長(zhǎng)應(yīng)向中調(diào)說(shuō)明情況，避免深度調(diào)峰, 必要時(shí)可向屮調(diào)申請(qǐng)漲負(fù)荷或投油助燃。燃用灰熔點(diǎn)較高的煤種并保持煤質(zhì)穩(wěn)定，調(diào)整好磨 煤機(jī)運(yùn)行組合方式，組織好鍋爐配風(fēng)燃燒，并加強(qiáng)鍋爐吹灰和看火孔的監(jiān)視。一旦發(fā)現(xiàn)結(jié)焦 應(yīng)及時(shí)處理，影響鍋爐安全運(yùn)行時(shí)應(yīng)立即停爐。(3) 做好監(jiān)盤(pán)和操作工作鍋爐運(yùn)行期間，運(yùn)行人員除根據(jù)有關(guān)表計(jì)對(duì)燃燒工況進(jìn)行監(jiān)視調(diào)整外，還應(yīng)根據(jù)火 焰掃描器和火焰電視的指示，結(jié)合就地觀察，對(duì)燃燒情況進(jìn)行綜合判斷

43、，仔細(xì)調(diào)整。尤其是 在鍋爐啟動(dòng)、停運(yùn)和低負(fù)荷運(yùn)行以及煤種改變時(shí)，更應(yīng)加強(qiáng)對(duì)運(yùn)行工況參數(shù)變化的監(jiān)督，注 意燃燒和風(fēng)煤比的調(diào)整。當(dāng)鍋爐燃燒不穩(wěn)時(shí)應(yīng)提前投油助燃，但對(duì)于已瀕臨滅火的鍋爐嚴(yán)禁 投油助燃和采用爆燃法復(fù)燃。鍋爐停止運(yùn)行后，應(yīng)及時(shí)關(guān)閉油槍手動(dòng)門(mén)和點(diǎn)火槍可燃?xì)獾氖謩?dòng)門(mén)。鍋爐點(diǎn)火時(shí)要求用點(diǎn)火器點(diǎn)燃油槍，油槍點(diǎn)燃煤粉，禁止采用隔層或隔角引燃的辦 法進(jìn)行油槍點(diǎn)火。投停磨煤機(jī)時(shí)必須按規(guī)定投油助燃。啟動(dòng)磨煤機(jī)時(shí)必須進(jìn)行充分暖磨，以免冷粉 進(jìn)入爐膛使燃燒不穩(wěn)定或加劇燃燒惡化。啟動(dòng)跳閘磨煤機(jī)必須按運(yùn)行規(guī)程規(guī)定進(jìn)行抽粉。當(dāng)鍋爐需要在較低負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，可停用部分磨煤機(jī)和燃燒器，使其它運(yùn)行的磨煤 機(jī)和燃燒器在高于

44、最低穩(wěn)燃負(fù)荷下運(yùn)行。根據(jù)煤質(zhì)的情況及時(shí)控制好煤粉細(xì)度和過(guò)磨風(fēng)流量, 在磨制陽(yáng)泉無(wú)煙煤等硬質(zhì)煤時(shí)過(guò)磨風(fēng)流量不能過(guò)大，防止在漲負(fù)荷時(shí)，突然加大過(guò)磨風(fēng)流量, 造成煤粉變粗，從而導(dǎo)致燃燒惡化。避免鍋爐在長(zhǎng)期低負(fù)荷下運(yùn)行，或在漲負(fù)荷時(shí)煤量加得過(guò)快而二次風(fēng)量增加不及時(shí), 導(dǎo)致煙道內(nèi)積存可燃物較多。尤其是在鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)鍋爐燃燒情況和機(jī)組啟動(dòng)的 需要投入磨煤機(jī)和增加磨煤機(jī)出力，不要不管爐內(nèi)的燃燒情況而匆忙從下層往上層投磨。3、加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)加強(qiáng)鍋爐mft保護(hù)和爐膛吹掃程序的維護(hù)。定期對(duì)油槍油閥、點(diǎn)火槍可燃?xì)忾y、燃 油跳閘閥、可燃?xì)馓l閥和磨煤機(jī)出入口閘板進(jìn)行試驗(yàn)，確保閘門(mén)動(dòng)作正確，關(guān)閉嚴(yán)密。發(fā) 現(xiàn)泄漏

45、點(diǎn)應(yīng)及時(shí)消除，并定期進(jìn)行油槍的更換和吹掃工作。加強(qiáng)設(shè)備檢修管理，重點(diǎn)解決爐 膛漏風(fēng)、一次風(fēng)管不暢、送風(fēng)不正常脈動(dòng)、磨煤機(jī)堵煤、斷煤和熱控設(shè)備失靈等缺陷。第四章鍋爐爐膛溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1爐膛溫度控制的理論數(shù)學(xué)模型根據(jù)以上分析可知，爐膛溫度問(wèn)題是比較復(fù)雜的。對(duì)爐膛溫度動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分段線性化, 則在每個(gè)較小的溫度區(qū)間，鍋爐爐膛的燃料流量一爐膛溫度系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性可近似地用一個(gè) 慣性環(huán)節(jié)和一個(gè)純滯后環(huán)節(jié)串聯(lián)的簡(jiǎn)化模型來(lái)表征，即：k etsg ($)二一(4-1)7> + 1其屮k。為過(guò)程的增益，廠為過(guò)程的純滯后時(shí)間，to為過(guò)程的等效容積滯后時(shí)間。在鍋爐爐 膛的整個(gè)溫度范圍內(nèi)，對(duì)彖的增益、容積

46、滯后時(shí)間和純滯后時(shí)間都是爐膛溫度和負(fù)載的非線 性函數(shù)。ko隨鍋爐爐膛內(nèi)溫度升高而減小，to隨鍋爐爐膛內(nèi)的溫度升高而增大。機(jī)理建模 和計(jì)算機(jī)仿真分析以及實(shí)驗(yàn)辨識(shí)等也證明了這一模型的可行性。4. 2爐膛溫度控制系統(tǒng)的工作原理鍋爐爐膛溫度的控制，我選用普通的pid控制，由pid作為基木的控制算法。在此次設(shè)計(jì) 中我采用串級(jí)回路控制方法。木系統(tǒng)具有兩個(gè)調(diào)節(jié)器和 兩個(gè)閉合回路，兩個(gè)調(diào)節(jié)器分別設(shè)置在主、副回路中，設(shè)在 主回路的調(diào)節(jié)器稱主調(diào)節(jié)器，設(shè)在副回路的調(diào)節(jié)器稱為副調(diào)節(jié)器。兩個(gè)調(diào)節(jié)器串聯(lián)連接， 主調(diào)節(jié)器的輸出作為副回路的給定量，副調(diào)節(jié)器的輸出去控制執(zhí)行元件串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)多用于燃料源受頻繁擾動(dòng)的鍋爐爐膛，該系

47、統(tǒng)由主回路和副回路組成，主 回路根據(jù)實(shí)際值與給定值的偏差由pid調(diào)節(jié)規(guī)律對(duì)燃料流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，副回路根據(jù)燃料流量 實(shí)際值與主回路溫度調(diào)節(jié)器輸出的燃料流量的偏差對(duì)流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，以避免擾動(dòng)對(duì)燃料流量 的影響。在系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，溫度pid的輸出以a1送到煤粉流量調(diào)節(jié)回路pid作為設(shè)定值，以 b1送到空氣流量調(diào)節(jié)回路pid作為設(shè)定值。在負(fù)荷劇增(溫測(cè)溫給)時(shí)，溫度pid的輸出劇增對(duì)于空氣流量調(diào)節(jié)回路，隨著b1開(kāi)始增 加時(shí),bkb2,低選器選中b1,空氣流量增加，當(dāng)b1正跳變到b1>b2時(shí)，低選器選中b2, b1被中 斷，同時(shí)b3<b2,高選器選b2, b2作為該回路pid的設(shè)定值,使空氣流量

48、隨著煤粉流量的增加而 增加，交叉限制作用開(kāi)始，當(dāng)b2增加到b2>b1時(shí),低選器乂選中bl, b1又作為該回路pid設(shè)定 值，交叉限制作用結(jié)束，系統(tǒng)穩(wěn)定。對(duì)于煤粉流量調(diào)節(jié)回路,隨著煤粉流量的增加，高選器選a1, 而低選器中，開(kāi)始時(shí)選a1作為該回路pid的設(shè)定值，煤粉流量增加,a1>a2時(shí)，低選氣選a2, al被中斷，煤粉流量隨著空氣流量增加而增加，交叉限制作用開(kāi)始，當(dāng)a2增加到a2>a1時(shí)，低選 器又選a1,此時(shí)a1>a3,使交叉限制作用結(jié)束，系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定。負(fù)荷劇減時(shí)相反?？梢?jiàn)負(fù)荷增加過(guò)程中，先開(kāi)空氣后開(kāi)煤粉，煤粉和空氣交替逐漸增加，從而保證充分燃 燒，不產(chǎn)生黑煙。負(fù)荷減

49、少時(shí)，先關(guān)煤粉后關(guān)空氣，空氣和煤粉交替逐漸減少，保證合理燃 燒,不會(huì)空氣過(guò)剩，帶走熱量。主調(diào)節(jié)器一次擾調(diào)節(jié)側(cè)副調(diào)節(jié)器二次擾動(dòng)f爐腔淋度圧力變送器圖4.1鍋爐爐膛溫度控制系統(tǒng)框圖4. 3爐膛溫度控制方法的選擇以鍋爐爐膛溫度為主被控量、燃料和空氣并列為副被控變量的串級(jí)控制系統(tǒng)。其中，兩 個(gè)并列的副環(huán)具有邏輯比值功能。使該控制系統(tǒng)在穩(wěn)定工作的情況下保證空氣和燃料的最佳 比值，也能在動(dòng)態(tài)過(guò)程屮盡量維持空氣、燃料在最佳比值附近。4. 4控制系統(tǒng)單元元件的選擇4. 4.1溫度檢測(cè)變送器的選擇熱電偶溫度變送器與各種測(cè)溫?zé)犭娕寂浜鲜褂?，可將溫度信?hào)線性地轉(zhuǎn)換成為4 20madc電流信號(hào)或15vdc電壓信號(hào)輸出

50、，它是由量程單元和放大單元兩部分組成的。熱電偶溫度變送器的主要特點(diǎn)是采用非線性負(fù)反饋回路來(lái)實(shí)現(xiàn)線性變化。表4.1不同類型的溫度變送器對(duì)比類另u材質(zhì)分度號(hào)測(cè)量范圉熱 電 偶銀路-康銅e0-1000 °c范圍內(nèi)任選線餅-鎳硅k0-1300 °c范圍內(nèi)任選鉗錯(cuò)10-鉗s0-1600°c范圍內(nèi)任選鉗銬30-釦鏈6b0-1800°c范圍內(nèi)任選銅-康銅t0-400°c范圍內(nèi)任選鐵-康銅j0-1200°c范圍內(nèi)任選熱電阻銅熱電阻cu50-50-+150°c范圍內(nèi)任選銅熱電阻cui 00-50-+15 °c范圍內(nèi)任選鉗熱電阻pt

51、100-200-+600°c范圉內(nèi)任選由表4.1可以看出，由于鍋爐爐膛內(nèi)的溫度較高，而熱電阻溫度變送器的測(cè)量范圍較小, 所以在這里我選用熱電偶溫度變送器，熱電偶溫度變送器與各種測(cè)溫?zé)犭娕寂浜鲜褂?，可?溫度信號(hào)線性地轉(zhuǎn)換成為420madc電流信號(hào)或15vdc電壓信號(hào)輸出，它是由量程單元 和放大單元兩部分組成的。熱電偶溫度變送器的主要特點(diǎn)是采用非線性負(fù)反饋回路來(lái)實(shí)現(xiàn)線 性變化。在同樣的都滿足測(cè)量要求的條件下，考慮到經(jīng)濟(jì)性的原則，我選用的是dbw-1150型 熱電偶溫度變送器。dbw-1150型熱電偶溫度變送器是ddz-iii系列儀表的主要品種。本溫度變送器用熱電偶 作為測(cè)溫元件，將被測(cè)

52、溫度線性地轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)1-5vdc或4-20niadc輸出，供給指示、記 錄、凋節(jié)器、計(jì)算機(jī)等自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)。技術(shù)參數(shù)：輸入：標(biāo)準(zhǔn)熱電偶輸出：輸出電流：420madc輸出電壓：15vdc輸出電阻：250 q允許負(fù)載變化范圍：100q量程：0-1600°c冷端補(bǔ)償誤差：w1°c溫度漂移：w0. ix基本誤差/1°c絕緣電阻：電源、輸入與輸出端子間w1 oom q絕緣強(qiáng)度：電源/輸入/輸山端子間1500vac/分鐘工作條件：環(huán)境溫度：（t50°c相對(duì)濕度：w90% (rid電源電壓：24vdc±5%功耗:<2w防爆等級(jí)：(ib)iict6重

53、量：<2kg4. 4. 2流量檢測(cè)變送器的選擇本次流量變送的對(duì)象是煤粉和空氣，所以在選擇流量變送裝置的時(shí)候，必須能夠既測(cè)量 煤粉固體顆粒，又能測(cè)量氣體的流量。由于爐膛內(nèi)的是熱空氣，所以述要求變送裝置能夠在 一定的高溫下工作，所以根據(jù)具體情況，我們可以選用lugb型渦街流量計(jì)。lugb型渦街流量計(jì)根據(jù)卡門(mén)渦街原理測(cè)量氣體、蒸汽或液體的體積流量、標(biāo)況的體積流 量或質(zhì)量流量的體積流量計(jì)。廣泛用于各種行業(yè)氣體、液體、蒸汽流量的計(jì)量，也可測(cè)量含 有微小顆料、雜質(zhì)的混濁液體，并可作為流量變送器用于自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。lugb型渦街流量傳感器防爆型，符合gb3836-2000爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備規(guī)定

54、, 防爆標(biāo)志為“exiaiict6”，在本次設(shè)計(jì)中，選用lugb型渦街流量傳感器其精度等級(jí)完全可以 滿足火電廠鍋爐溫度控制系統(tǒng)的精度要求。產(chǎn)品特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而牢固，無(wú)可動(dòng)部件，可靠性高，長(zhǎng)期運(yùn)行十分可靠。安裝簡(jiǎn)單，維護(hù)十分方便。檢測(cè)傳感器不直接接觸被測(cè)介質(zhì)，性能穩(wěn)定，壽命長(zhǎng)。輸出是與流量成止比的脈沖信號(hào)，無(wú)零點(diǎn)漂移，精度高。測(cè)量范圍寬，量程比可達(dá)1:10o壓力損失較小，運(yùn)行費(fèi)用低，更具節(jié)能意義。在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，輸出信號(hào)頻率不受流體物理性質(zhì)和組分變化的影響，儀表系數(shù) 僅與旋渦發(fā)生體的形狀和尺寸有關(guān)，測(cè)量流體體積流量時(shí)無(wú)需補(bǔ)償，調(diào)換配件后一般無(wú)需重 新標(biāo)定儀表系數(shù)。應(yīng)用范圍廣，蒸汽、氣體、液

55、體的流量均可測(cè)量技術(shù)參數(shù)：公稱通經(jīng)（mm）： 15, 20, 25, 40, 50, 65, 80, 100, 125, 150, 200, 250, 300儀表材質(zhì)：lcn8ni9ti公稱壓力（mpa）： pn1.6mpa； pn2.5mpa； pn4.0mpa被測(cè)介質(zhì)溫度（°c）： 一40+250°c； 一40+ 350°c環(huán)境條件：溫度一10+ 55°c,相對(duì)濕度5%90%,大氣壓力86106kpa精度等級(jí)：測(cè)量液體：示值的±0.5測(cè)量氣體或蒸汽：示值的±1.0、±1.5量程比：1： 10； 1： 15阻力損失系數(shù)：c

56、d<2.6輸出信號(hào)：傳感器：脈沖頻率信號(hào)03000hz低電平w1v高電平n6v變送器：兩線制420madc電流信號(hào)供電電源：傳感器：+12vdc、+24vdc （可選）變送器：+24vdc現(xiàn)場(chǎng)顯示型：儀表自帶3.2v鋰電池信號(hào)傳輸線：stvpv3x0.3 （三線制），2x0.3 （二線制）傳輸距離：<500m信號(hào)線接口：內(nèi)螺紋m20x1.5防爆等級(jí)：exdiibt6防護(hù)等級(jí)：ip65允許振動(dòng)加速度:l.og4.4.3主、副調(diào)節(jié)器正反作用的選擇1.副調(diào)節(jié)器的止、反作用確定：根據(jù)生產(chǎn)工藝安全的原則，調(diào)節(jié)閥采用氣開(kāi)式，故kv為正；當(dāng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度增大，空燃比 增大，故ko2為止，流量變送器的kni2通常為止，為了使整個(gè)系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)靜態(tài)放大系數(shù)的 乘積為止，故副控制器的kc為止，選用反作用控制器。2主調(diào)節(jié)器的正、反作用確定：副回路的放大倍數(shù)可視為止，因溫度變送器一般為止，當(dāng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度增大，溫度升高， 故，koi為止，故主控制器的kc為止，選用反作用控制器。4.4.4主、副回路調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇主調(diào)：定制控制；副調(diào)：隨動(dòng)控制主被控參數(shù)溫度是工藝操作的主要指標(biāo)，允許波動(dòng)的范圍很小，一般要求無(wú)靜差，因此