鍋爐過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)(已修改)
2024-07-30 13:35 本頁面
【正文】 過程控制課程設(shè)計(jì)說明書 —— 鍋爐過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng) 院系： 化工學(xué)院化工機(jī)械系 班級(jí)： 10 自動(dòng)化（ 1） 姓名： 李 正 智 學(xué)號(hào)： 1 0 2 0 3 0 1 0 1 6 日期： 20xx/12/220xx/12/15 指導(dǎo)老師： 王淑欽老師 引言 蒸汽溫度是鍋爐安全、高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的主要參數(shù)，因此對(duì)蒸汽溫度控制要求嚴(yán)格。過高的蒸汽溫度會(huì)造成過熱器、蒸汽管道及汽輪機(jī)因過大的熱應(yīng)力變形而毀壞；蒸汽溫度過低，又會(huì)引起熱效率降低，影響經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。鍋爐控制現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，采用傳統(tǒng)的基于模擬技術(shù)的控制器、儀器儀表或單片機(jī)，不僅結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，效率比較低，并且可靠性也不高。 本次課程設(shè)計(jì)的主要 目的是 鍋爐蒸汽溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。蒸汽過熱系統(tǒng)包括一級(jí)過熱器、減溫器、二級(jí)過熱器。鍋爐汽溫控制系統(tǒng)主要包括過熱 蒸汽和再熱蒸汽溫度的調(diào)節(jié)。主蒸汽溫度與再熱蒸汽溫度的穩(wěn)定對(duì)機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是非常重要的。過熱蒸汽溫度控制的任務(wù)是維持過熱器出口蒸汽溫度在允許的范圍之內(nèi)，并保護(hù)過熱器，使其管壁溫度不超過允許的工作溫度。 過熱蒸汽溫度是鍋爐汽水系統(tǒng)中的溫度最高點(diǎn)，過熱蒸汽溫度過高或過低，對(duì)鍋爐運(yùn)行及蒸汽設(shè)備是不利的。蒸汽溫度過高會(huì)使過熱器管壁金屬強(qiáng)度下降，以至燒壞過熱器的高溫段，嚴(yán)重影響安全。一般規(guī)定過熱器的溫度與規(guī)定值的暫時(shí)偏差不超過177。 10℃，長期偏差不超過177。 5℃ 【 1】 。 如果過熱蒸汽溫度偏低，則會(huì)降低電廠的工作效率，同時(shí) 使汽輪機(jī)后幾級(jí)的蒸汽濕度增加，引起葉片磨損。據(jù)估計(jì)，溫度每降低 5℃，熱經(jīng)濟(jì)性將下降約 1%；且汽溫偏低會(huì)使汽輪機(jī)尾部蒸汽溫度升高，甚至使之帶水，嚴(yán)重影響汽輪機(jī)的安全運(yùn)行。一般規(guī)定過熱汽溫下限不低于其額定值 10℃。通常，高參數(shù)電廠都要求保持過熱汽溫在 540℃的范圍內(nèi)。 由于汽溫對(duì)象的復(fù)雜性，給汽溫控制帶來許多的困難，其主要難點(diǎn)表現(xiàn)在以下 三 個(gè)方面： （ 1）影響汽溫變化的因素很多，例如，蒸汽負(fù)荷、減溫水量、煙氣側(cè)的過?？諝庀禂?shù)和火焰中心位置、燃料成分等都可能引起汽溫變化。 （ 2）汽溫對(duì)象具有大延遲、 大慣性的特點(diǎn)，尤其隨著機(jī)組容量和參數(shù)的增加，蒸汽的過熱受熱面的比例加大，使其延遲和慣性更大，從而進(jìn)一步加大了汽溫控制的難度。 （ 3）汽溫對(duì)象在各種擾動(dòng)作用下（如負(fù)荷、工況變化等）反映出非線性、時(shí)變等特性，使其控制的難度加大。 一． 生產(chǎn)工藝概述 鍋爐是過程工業(yè)中必不可少的動(dòng)力設(shè)備。它所產(chǎn)生的蒸汽不僅可供生產(chǎn)過程作為熱源，而且還可作為蒸汽透平的動(dòng)力源。在熱電廠中按鍋爐設(shè)備所使用燃料的種類、燃燒設(shè)備、爐體形式、鍋爐功能和運(yùn)行要求的不同，鍋爐生產(chǎn)有各種不同的流程。 常見鍋爐 設(shè)備的工業(yè)流程如圖 所示 [2]： 過 熱 蒸 汽 送 負(fù) 荷 設(shè) 備熱 空 氣汽 包爐 膛煙 氣 排 出冷 空 氣 送 入水 送 入熱 空 氣 送 往 爐 膛過 熱 器減 溫 器空氣預(yù)熱器 圖 鍋爐設(shè)備主要工藝流程 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 Ds ，然后經(jīng)過熱器成一定汽溫的過熱蒸汽 D，匯集至蒸汽母管。壓力為 Pm 的過熱蒸汽，經(jīng)負(fù)荷設(shè)備調(diào)節(jié)閥供給生產(chǎn)負(fù)荷使用。與此同時(shí)，燃燒過程中產(chǎn)生的煙氣，將飽和蒸汽變成過熱蒸汽后，經(jīng)省煤器預(yù)熱鍋爐預(yù)熱空氣，最后經(jīng)引風(fēng)機(jī)送往煙筒排入大氣。 鍋爐設(shè) 備的控制任務(wù)：根據(jù)生產(chǎn)負(fù)荷的要求，供應(yīng)一定壓力或溫度的蒸汽，同時(shí)要使鍋爐在安全、經(jīng)濟(jì)的條件下運(yùn)行。按照這些控制要求，鍋爐設(shè)備將有如下主要的控制系統(tǒng)： ⑴鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)：主要是保持汽包內(nèi)部的水位平衡，使積水量適應(yīng)鍋爐的蒸汽汽量，維持汽包中水位在工藝允許的范圍內(nèi)； ⑵鍋爐燃燒系統(tǒng)的控制：其控制方案要滿足燃燒所產(chǎn)生的熱量，適應(yīng)蒸汽負(fù)荷的需要，使燃料與空氣量保持一定的比值，保證燃燒的經(jīng)濟(jì)性和鍋爐的安全運(yùn)行，使引風(fēng)量與送風(fēng)量相適應(yīng)，保持爐膛負(fù)壓在一定范圍內(nèi)； ⑶過熱蒸汽系統(tǒng)控制：主要使過熱器出口溫度保持在允許范 圍內(nèi)，并保證管壁溫度不超過工藝允許范圍； ⑷鍋爐水處理過程：主要使鍋爐給水的水性能指標(biāo)達(dá)到工藝要求。 過熱器的介紹 過熱器定義：鍋爐中將蒸汽從飽和溫度進(jìn)一步加熱至過熱溫度的部件。 過熱器概述：過熱蒸汽溫度的高低取決于鍋爐的壓力、蒸發(fā)量、鋼材的耐高溫性能以及燃料與鋼材的比價(jià)等因素，對(duì)電站鍋爐來說 ,低壓鍋爐的溫度一般為 350~375℃，過熱器前布置有大量對(duì)蒸汽管束，進(jìn)入過熱器的煙溫約在 700℃上下。中壓鍋爐多為燒煤粉或重油的室燃爐，其過熱氣溫為 450℃，這時(shí)的爐膛輻射傳熱的煙溫可達(dá) 1000℃左右 [3]。高壓鍋爐，尤其超高壓鍋爐，加熱水的熱量和過熱熱量增大很多，而蒸發(fā)熱減少，當(dāng)有中間再過熱時(shí)，情況更為突出，這時(shí)必須把一部分過熱器受熱布置在爐膛內(nèi)，是吸收部分輻射熱。 為了提高電廠熱力循環(huán)的效率，蒸汽的初參數(shù)不斷提高。蒸汽壓力的提高要求相應(yīng)的提高過熱蒸汽溫度，否則蒸汽在汽輪機(jī)膨脹終了的濕度就會(huì)過高，影響汽輪機(jī)的安全。但蒸汽溫度的增高要受到過熱器鋼材高濕強(qiáng)度性能的限制，因而采用了中間再熱，即高壓高溫蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)膨脹至某一中間壓力后，引到布置在鍋爐煙道內(nèi)的再熱器，再一次加熱升溫，然后又回到汽輪機(jī)的中、低壓缸， 繼續(xù)膨脹至凝汽器壓力，這樣蒸汽膨脹終了的濕度可控制在允許范圍內(nèi)。超高壓機(jī)組
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