【正文】 開始在爐筒外面在整設(shè)計(jì)各正經(jīng)較小的圓筒受熱面。后來，進(jìn)一步發(fā)展增加圓筒數(shù) 目減小效圓筒直徑以至于鋼管取代圓筒的做法，有利于蒸汽參數(shù)的提高和傳熱的改善。最后終于出現(xiàn)了水管鍋爐。它的特點(diǎn)使煙氣在管外沖刷流動(dòng)而放出熱量，氣體在管內(nèi)流動(dòng)而吸熱和蒸發(fā)。 水管鍋爐的出現(xiàn)，是鍋爐發(fā)展的一大飛躍，它擺脫了火筒，煙管鍋爐受熱筒尺寸的制約，無論在燃燃燒條件，傳熱效果和受熱面的布置等方面都得到了根本性的改善，為提高鍋爐的容量，參數(shù)和熱效率創(chuàng)造了良好的條件，金屬耗量也大為下降。 水管鍋爐的發(fā)展趨勢(shì) :水管鍋爐，整連箱橫水 管鍋爐，分連箱橫水管鍋爐，直水管鍋爐，三鍋筒彎水管鍋爐，雙鍋筒彎水管鍋爐 ,單鍋筒水管鍋爐，直流鍋筒。 縱觀鍋爐的發(fā)展歷史，真正走上現(xiàn)代化的道路也不過是四，五十年的時(shí)間，隨著工業(yè)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)代化鍋爐整朝著大容量，高參數(shù)的方向發(fā)展。 鍋爐微機(jī) DDC 控制的意義以及目的 鍋爐式鍋名經(jīng)濟(jì)中重要的供熱設(shè)備。電力，機(jī)械，冶金，化工，紡織，造紙，食品等工業(yè)和民用采暖都需要鍋爐供給大量的蒸汽。各種工業(yè)的生產(chǎn)性質(zhì)與規(guī)模不同，工業(yè)和民用采暖的規(guī)模大小也不一樣，因此所需的鍋爐容量，蒸汽參數(shù)，結(jié)構(gòu)，性能方面也不 相同。 鍋爐式供熱之源，鍋爐機(jī)器設(shè)備的任務(wù)在于安全，可靠，有效地把燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成熱能，進(jìn)而將熱能傳遞給水，以生產(chǎn)熱水和蒸汽。 通常，我們把用于動(dòng)力，發(fā)電方面的鍋爐稱之為動(dòng)力鍋爐，把用于工業(yè)及采暖方面的鍋爐成為供熱鍋爐，又稱工業(yè)鍋爐。 為了提高熱及效率，動(dòng)力鍋爐向著高壓，高溫和大容量方向發(fā)展。而供熱鍋爐，除了生產(chǎn)工藝有特殊要求外，所生產(chǎn)的熱水均不需要鍋高溫的壓力和溫度，容量也無需很大。 隨著生產(chǎn)的發(fā)展，鍋爐設(shè)備日益廣泛的用于工業(yè)的各個(gè)部門，成為發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要熱工設(shè)備之一。從量大，面廣這一角度來說，除電 力以外的各行業(yè)中，主要運(yùn)行的始終是小型低壓鍋爐。在我國(guó)社會(huì)主義現(xiàn)代化的建設(shè)中能源的增長(zhǎng)大大落后于生產(chǎn)的增長(zhǎng)。在國(guó)民經(jīng)濟(jì)日趨進(jìn)步的今天，國(guó)家要求工農(nóng)業(yè)每年總產(chǎn)值翻兩番，但能源只能翻一番，這就要求通過節(jié)能措施，以提高能源的有效利用，有效的彌補(bǔ)設(shè)計(jì)題目：工業(yè)鍋爐微機(jī) DDC 控制系統(tǒng) 專業(yè)：電氣自動(dòng)化 6能源供應(yīng)方面的缺口，這是一迫切的任務(wù)。顯然，面對(duì)量大，面廣的供熱鍋爐，如何挖掘潛力，提高它的熱效率，有著極為重要的實(shí)際意義。此外，是鍋爐能因地制宜的有效地燃用地方燃料，并為滿足環(huán)境保護(hù)的要求而努力解決煙塵污染問題，以提高操作管理水平，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，保證鍋爐額定輸出及運(yùn)行效率 ，安全可靠的供熱等課題，所以我們利用微機(jī)控制，設(shè)計(jì)出一整套比較合理的鍋爐運(yùn)行設(shè)備。 通過加熱爐熱效率控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，是燃料流量與空氣流量調(diào)節(jié)回路參照各自對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)流量，在允許范圍內(nèi)變化，達(dá)到動(dòng)態(tài)時(shí)，能維持燃料流量與空氣流量恰當(dāng)?shù)年P(guān)系，從而提高燃燒效率、節(jié)省燃料、起到節(jié)能、環(huán)保作用。 設(shè)計(jì)題目：工業(yè)鍋爐微機(jī) DDC 控制系統(tǒng) 專業(yè)：電氣自動(dòng)化 7 第二章 鍋爐的基本構(gòu)造及工作原理 要設(shè)計(jì)一套完整的，性能良好的工業(yè)燃燒鍋爐，首先我們就必須了解一般燃燒鍋爐的基本構(gòu)造和燃燒過程。 鍋爐的基本構(gòu)造 鍋爐是一種產(chǎn)生蒸汽的熱交換設(shè)備。它通過煤、 油或天然汽等燃料的燃燒過程釋放出化學(xué)能，并通過傳熱過程把能量傳遞給水，把水變成蒸氣或熱水，蒸汽或熱水直接供給工業(yè)、生活等生產(chǎn)中所需要的熱能。所以鍋爐的中心任務(wù)是把燃料中的化學(xué)能有效的轉(zhuǎn)化為蒸汽的熱能。 鍋爐的主要設(shè)備： 氣鍋：由上下鍋筒和三簇沸水管組成。水在管內(nèi)受管外煙氣加熱，因而管簇內(nèi)發(fā)生自然的循環(huán)流動(dòng)，并逐漸氣化，產(chǎn)生的飽和蒸汽積聚在上鍋筒里面。 爐子：是使燃燒從充分燃燒并釋放出熱量的設(shè)備。 爐膛：保證燃料的充分燃燒，并使水流受熱面積達(dá)到規(guī)定的數(shù)值。 鍋筒：是自然循環(huán)鍋爐各受熱面能適應(yīng)負(fù)荷變化的設(shè)備。（ 須指出，直流鍋爐內(nèi)無鍋筒。） 水冷壁：主要是輻射受熱面，保護(hù)爐壁的作用。 過熱器：是將氣鍋所產(chǎn)生的飽和蒸汽繼續(xù)加熱為過熱蒸汽的換熱器。過熱器一般都裝在爐膛出口。 省煤器：是利用余熱加熱鍋爐給水，以降低排出煙氣溫度的換熱器。采用省煤器后，降低了排煙溫度，提高了鍋爐效率，節(jié)省了燃料。同時(shí)，由于提高了進(jìn)入氣包的給水溫度，所以減少了因溫差而引起的汽包壁的熱適應(yīng)力，從而延長(zhǎng)了氣包的使用壽命。 燃燒設(shè)備：將燃料和燃燒所需的空氣送入爐膛并使燃料著火穩(wěn)定，充分燃燒。 引風(fēng)設(shè)備：包括引風(fēng)機(jī)，煙囪，煙道幾部分。用它將鍋爐中的煙 氣連續(xù)排出。 送風(fēng)設(shè)備：包括有鼓風(fēng)機(jī)和分道組成。用它來供應(yīng)燃料所需的空氣。 給水設(shè)備：由水泵和給水管組成。 空氣預(yù)熱器：是繼續(xù)利用離開省煤器后的煙氣余熱，加熱燃料燃燒所需要的換熱器。省煤器出口煙溫度高，裝上空氣預(yù)熱器后，可以進(jìn)一步降低排煙溫度，也可改善燃料著火和燃燒條件，降低不完全燃燒所造成的損失，提高鍋爐機(jī)組的效率。 水處理設(shè)備：其作用是為清除水中的雜質(zhì)和降低給水硬度，以防止在鍋爐受熱面上結(jié)水垢或腐蝕。 燃料供給設(shè)備：由運(yùn)煤設(shè)備，原煤倉和儲(chǔ)媒斗等設(shè)備組成，保證鍋爐所需燃料供應(yīng)。 除灰除塵設(shè)備 :是收集鍋爐灰 渣并運(yùn)往儲(chǔ)灰場(chǎng)地的設(shè)備。 設(shè)計(jì)題目：工業(yè)鍋爐微機(jī) DDC 控制系統(tǒng) 專業(yè)：電氣自動(dòng)化 8此外，除了保證鍋爐的正常工作和安全，蒸汽鍋爐還必須裝設(shè)安全閥，水位表，高低水位報(bào)警器，壓力表，主氣閥，排污閥，止污閥等。還有用來消除受熱面上積灰以利用傳熱的吹灰器，以提高鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。本設(shè)計(jì)由于篇幅其間，則就不必考慮這些問題了。 鍋爐的工作原理及過程 鍋爐的工作過程概括起來應(yīng)該包括三個(gè)同時(shí)進(jìn)行的過程：燃料的燃燒過程 、水的汽化過程、煙氣向水的傳熱過程。 燃料的燃燒過程： 首先將燃料（這里用煤）加到煤斗中，借助于重力下落在爐排面上，爐排接電動(dòng)機(jī)通過變速齒輪箱減速 后由鏈輪來帶動(dòng)，將燃料煤帶入爐內(nèi)。燃料一面燃燒，一面向后移動(dòng)，燃料所需要的空氣是由風(fēng)機(jī)送入爐排腹中風(fēng)倉后，向上穿過爐排到達(dá)燃料層，進(jìn)行燃料反應(yīng)形成高溫?zé)煔?。燃料燃燒剩下的灰渣，在爐排末端翻過除渣板后排入灰斗，（若是燃?xì)馐藉仩t就沒有這一部分了）這整個(gè)過程稱為燃燒過程。 水的汽化過程 水的汽化過程就是蒸汽的產(chǎn)生過程，主要包括水循環(huán)和水分離過程。經(jīng)處理的水由泵加壓，先流經(jīng)省煤器而得到預(yù)熱，然后進(jìn)入氣鍋。鍋爐工作時(shí)氣鍋的工作介質(zhì)是處于飽和狀態(tài)的汽，水混合物。位于煙溫較低區(qū)段的對(duì)流灌束，因受熱較弱，汽水工質(zhì) 的容量較大，而位于煙溫較高區(qū)段的對(duì)流管束，因受熱強(qiáng)烈，相應(yīng)的汽水工質(zhì)的容量較小，從而量大的工質(zhì)則向上流入下鍋筒，而容量小的工質(zhì)則向上流入上鍋筒形成了鍋水的自然循環(huán)。此外，為了阻止水循環(huán)和進(jìn)行疏導(dǎo)分配的需要，而筒鍋上集箱上的汽水混合物導(dǎo)入爐墻外的不受熱地上鍋筒。 蒸汽所產(chǎn)生的過程是借助于上鍋筒內(nèi)設(shè)的汽水分離裝置。以及在鍋筒本身空間的重力分離力作用，是汽水混合物得到分離。蒸汽在上鍋筒頂部引出后，進(jìn)入蒸汽過熱氣，而分離下來的水仍回到上鍋筒下半部的水中。鍋爐中的水循環(huán)，也保證與高溫?zé)煔庀嘟佑|的金屬受熱面的以冷卻而不 被燒壞，是鍋爐能長(zhǎng)期安全運(yùn)行的必要條件。而汽水混合物的分離設(shè)備則是保證蒸汽品質(zhì)和蒸汽過熱可靠工作的必要的設(shè)備。 煙氣向水的傳熱過程： 由于燃料的燃燒放熱，爐內(nèi)溫度很高在爐膛的四周墻面上，都布置一排水管，俗稱水冷壁。高溫?zé)煔馀c水冷壁進(jìn)行強(qiáng)烈的輻射換熱，將熱量傳給管內(nèi)工質(zhì)水。繼而煙棋手引風(fēng)機(jī)，煙囪的引力爾向爐膛上方流動(dòng)。煙氣出煙窗爐膛出口）并略過防渣管后，就沖刷蒸汽過熱 — 一組垂直放置的蛇型管受熱面，使氣鍋中產(chǎn)生的飽和蒸汽在其中受煙氣加熱而得到的過熱。煙氣流經(jīng)過過熱氣后掠過脹接在上、下鍋筒間的對(duì)流管束， 在管束間設(shè)置了折煙墻使煙氣呈“ S”型形成曲折地橫向沖刷，再次以對(duì)流換熱的方式將熱量傳遞給管束的工質(zhì)。沿途降低著溫度的煙氣最后進(jìn)入尾部煙道，與省煤器和空氣預(yù)熱氣內(nèi)的工質(zhì)進(jìn)行熱交換后，以經(jīng)濟(jì)的較低的煙溫排出鍋爐。省煤器實(shí)際上同給水預(yù)熱氣和空設(shè)計(jì)題目：工業(yè)鍋爐微機(jī) DDC 控制系統(tǒng) 專業(yè)：電氣自動(dòng)化 9 氣預(yù)熱器一樣，斗設(shè)置在鍋爐尾部（低溫）煙道，以降低排煙溫度提高鍋爐效率，從而節(jié)省了燃料。 以上就是一般鍋爐工水的過程，一個(gè)鍋爐進(jìn)行工作，其主要任務(wù)是： ① 要是鍋爐出口蒸汽壓力穩(wěn)定。 ② 保證燃燒過程的經(jīng)濟(jì)性。 ③ 保持鍋爐負(fù)壓恒定。通常我們是爐膛負(fù)壓保持在微負(fù)壓（ 10～ 80Pa）。 為了完成上述三項(xiàng)任務(wù)，我們對(duì)三個(gè)量進(jìn)行控制：燃料量，送風(fēng)量，引風(fēng)量。從而使鍋爐能正常運(yùn)行。 設(shè)計(jì)題目：工業(yè)鍋爐微機(jī) DDC 控制系統(tǒng) 專業(yè)：電氣自動(dòng)化 10第三章 工業(yè)鍋爐的微機(jī)控制的原理 鍋爐微計(jì)算機(jī)控制，是近年來開發(fā)的一項(xiàng)新技術(shù)，它是微型計(jì)算機(jī)軟、硬件、自動(dòng)控制、鍋爐節(jié)能等幾項(xiàng)技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物，我國(guó)現(xiàn)有中、小型鍋爐 30 多萬臺(tái)，每年耗煤量占我國(guó)原煤產(chǎn)量的 1/3，目前大多數(shù)工業(yè)鍋爐仍處于能耗高、浪費(fèi)大、環(huán)境污染等嚴(yán)重的生產(chǎn)狀態(tài)。提高熱效率 ，降低耗煤量，用微機(jī)進(jìn)行控制是一件具有深遠(yuǎn)意義的工作。 作為鍋爐控制裝置，其主要任務(wù)是保證鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。采用微計(jì)算機(jī)控制，能對(duì)鍋爐進(jìn)行過程的自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制等多項(xiàng)功能。 鍋爐微機(jī)控制系統(tǒng)，一般由以下幾部分組成，即由鍋爐本體、一次儀表、微機(jī)、手自動(dòng)切換操作、執(zhí)行機(jī)構(gòu)及閥、滑差電機(jī)等部分組成，一次儀表將鍋爐的溫度、壓力、流量、氧量、轉(zhuǎn)速等量轉(zhuǎn)換成電壓、電流等送入微機(jī)，手自動(dòng)切換操作部分，手動(dòng)時(shí)由操作人員手動(dòng)控制，用操作器控制滑差電機(jī)及閥等，自動(dòng)時(shí)對(duì)微機(jī)發(fā) 出控制信號(hào)經(jīng)執(zhí)行部分進(jìn)行自動(dòng)操作。微機(jī)對(duì)整個(gè)鍋爐的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測(cè)、報(bào)警、控制以保證鍋爐正常、可靠地運(yùn)行，除此以外為保證鍋爐運(yùn)行的安全，在進(jìn)行微機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)鍋爐水位、鍋爐汽包壓力等重要參數(shù)應(yīng)設(shè)置常規(guī)儀表及報(bào)警裝置，以保證水位和汽包壓力有雙重甚至三重報(bào)警裝置，這是必不可少的，以免鍋爐發(fā)生重大事故。 微機(jī)控制系統(tǒng)由機(jī)箱、通道箱、 CRT顯示器、打印機(jī)、鍵盤、報(bào)警裝置、低通濾波器及 I/V轉(zhuǎn)換板等組成，能完成對(duì)給水、給煤、鼓風(fēng)、引風(fēng)等進(jìn)行自動(dòng)控制，使鍋爐的汽包水位、蒸汽壓力保持在規(guī)定的數(shù)值上，以保證鍋爐的安全 運(yùn)行，平穩(wěn)操作，達(dá)到降低煤耗、提高供汽質(zhì)量的目的，同時(shí)對(duì)運(yùn)行參數(shù)如壓力、溫度等有流程動(dòng)態(tài)模擬圖、光柱模擬圖等多幅畫面并配有數(shù)字說明，還可對(duì)汽包水位、壓力、爐溫等進(jìn)行越限報(bào)警，發(fā)出聲光信號(hào)，還可定時(shí)打印出十幾種運(yùn)行參數(shù)的數(shù)據(jù)。以形成生產(chǎn)日志和班、日產(chǎn)耗統(tǒng)計(jì)報(bào)表 、 有定時(shí)打印、隨機(jī)打印等幾種方式。 鍋爐控制系統(tǒng)的硬件配置，目前有幾種，功能較好首推可編程序控制器 PLC，適合于多臺(tái)大型鍋爐控制，由于 PLC具有輸入輸出光電隔離、停電保護(hù)、自診斷等功能，所以抗干擾能力強(qiáng)，能置于環(huán)境惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中，故障率低 。 PLC編程簡(jiǎn)單，易于通信和聯(lián)網(wǎng)，多臺(tái) PLC 進(jìn)行同位鏈接及計(jì)算機(jī)進(jìn)行上位鏈接，實(shí)現(xiàn)一臺(tái)計(jì)算機(jī)和若干臺(tái) PLC構(gòu)成分布式控制網(wǎng)絡(luò)，但是價(jià)格較高，如果是控制單臺(tái)，資源不能充分利用，多臺(tái)鍋爐控制能提高性能價(jià)格比，如果從長(zhǎng)遠(yuǎn)觀點(diǎn)看，其壽命長(zhǎng)，故障率低，易于維修，值得選用。 第二種是 16位 STD總線工業(yè)控制機(jī)為主機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)，由于其性能價(jià)格比較高，所以國(guó)內(nèi)用的較多，微機(jī)內(nèi)部一般采用總線式模塊結(jié)構(gòu)，組態(tài)靈活，維修方便， STD 總線結(jié)構(gòu)很適于工業(yè)環(huán)境，按測(cè)量參數(shù)的多少和控制回路的數(shù)目選配相應(yīng)的模板，在操作上，考慮到現(xiàn)場(chǎng)人 員的技術(shù)水平，對(duì)開機(jī)操作，控制目標(biāo)，控制參數(shù)的修改，手 /自動(dòng)設(shè)計(jì)題目：工業(yè)鍋爐微機(jī) DDC 控制系統(tǒng) 專業(yè)：電氣自動(dòng)化 11 切換等設(shè)置了最簡(jiǎn)便的操作 。 第三種是智能儀表控制，以單（雙）回路可編程控制器為主，以 PC 機(jī)為上位機(jī)，彼此間采用 RS232 相連，它可以接受多路模擬量及開關(guān)量輸入，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)算、控制、通信及故障診斷功能，出于危險(xiǎn)分散的考慮，它雖有若干路模擬量及開關(guān)量輸入，但只有一（二）路采用 4～ 20mA直接信號(hào)輸出，即原則上只控制一（二）個(gè)執(zhí)行器，它與模擬儀表一樣，可與常規(guī)儀表混合合作，它作為集散控制系數(shù)的一部分，是現(xiàn)代自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)及通信技術(shù)最新發(fā)展產(chǎn)物 。該儀表編程方式采用模塊化，容易掌握。 鍋爐控制系統(tǒng)，一般有燃燒、水位等控制系統(tǒng)。燃燒控制實(shí)質(zhì)上是能量平衡系統(tǒng)，它以蒸汽壓力作為能量平衡指標(biāo)，量出而入不斷根據(jù)用汽量與壓力的變化成比例地調(diào)整燃料量與送風(fēng)量，同時(shí)保證燃料的充分燃燒及熱量的充分利用，其中保持合適的 “ 空燃比 ” 是一個(gè)重要因素。 “ 空燃比 ” 是指燃燒中空氣量與燃燒量的比值系數(shù)。 汽包水位控制系統(tǒng)，實(shí)質(zhì)上是維持鍋爐進(jìn)出水量平衡的系統(tǒng)。它是以水位作為水量平衡與否的控制指標(biāo)，通過調(diào)整進(jìn)水量的多少來達(dá)到進(jìn)出平衡，將汽包水位維持在汽水分離界面最大的汽 包中位線附近，以提高鍋爐的蒸發(fā)效率，保證生產(chǎn)安全。由于鍋爐水位系統(tǒng)是一個(gè)設(shè)有自平衡能力的被控對(duì)象，運(yùn)行中存在虛假水位現(xiàn)象，實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)情況采用水位單沖量、水位蒸汽量雙重量和水位、蒸汽量、給水量三沖量的控制系統(tǒng)。 爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)是使進(jìn)出爐膛的空氣量維持平衡的控制系統(tǒng)，一般以爐膛壓力作為空氣量平衡與否的控制指標(biāo)，通過調(diào)整排向大氣的引風(fēng)量達(dá)到空氣量進(jìn)出平