鍋爐過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)-wenkub
2023-07-12 13:35:59 本頁面
【正文】 .動態(tài)曲線圖如圖21（ b）所示。由于煙氣傳熱量的改變是沿著整個過熱器長度方向上同時發(fā)生的，因此汽溫變化的 遲延很小，一般在 1525s 之間。因此在生產(chǎn)實(shí)踐中，通常把對流式過熱器與輻射式過熱器結(jié)合使用，還增設(shè)屏式 過熱器，且對流方式下吸收的熱量比輻射方式下吸收的熱量多，綜合而言，過熱器出口汽溫是隨流量 D 的增加而升高的。 蒸汽流量擾動下 的蒸汽溫度對象的動態(tài)特性 大型鍋爐都采用復(fù)合式過熱器，當(dāng)鍋爐負(fù)荷增加時，鍋爐燃燒率增加，通過對流式過熱器的煙氣量增加，而且煙氣溫度也隨負(fù)荷的增大而升高。 燃燒器的運(yùn)行方式與過熱汽溫的靜態(tài)關(guān)系 在爐膛內(nèi)投入高度不同的燃燒器或改變?nèi)紵鞯臄[角會影響爐內(nèi)溫度分布和爐膛出口煙溫，因而也會影響過熱汽溫，火焰中心相對提高時，過熱汽溫將升高。因此，當(dāng)增大過?？諝饬繒r將使過熱汽溫上升。這就是說負(fù)荷增加時每千克燃料的輻射放熱百分率減少，而在爐膛后的對流熱區(qū)中，由于煙溫和煙速的提高，每千克燃料的對流放熱百分率將增大。如果過熱蒸汽溫度過低，將會降低機(jī)組的熱效率，一般蒸汽溫度降低 510℃，熱效率約降低 1%，不僅增加燃料的消耗量，浪費(fèi)能源，而且還將使汽輪機(jī)最后幾級的蒸汽濕度增加，加速汽輪機(jī)葉片的水蝕。 二．蒸汽溫度 控制系統(tǒng)的組成與對象 靜 動態(tài)特性 鍋爐過熱蒸汽溫度是影響機(jī)組生產(chǎn)過程安全性和經(jīng)濟(jì)性的重要參數(shù)。 過熱器可以根據(jù)它所采用的傳熱方式分為對流過熱器、半輻射過熱器及輻射過熱器三種。 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。 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。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。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力源。 由于汽溫對象的復(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。 如果過熱蒸汽溫度偏低，則會降低電廠的工作效率，同時 使汽輪機(jī)后幾級的蒸汽濕度增加，引起葉片磨損。蒸汽溫度過高會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。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)。過高的蒸汽溫度會造成過熱器、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，又會引起熱效率降低，影響經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。鍋爐控制現(xiàn)場環(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。主蒸汽溫度與再熱蒸汽溫度的穩(wěn)定對機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是非常重要的。一般規(guī)定過熱器的溫度與規(guī)定值的暫時偏差不超過177。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。 （ 2）汽溫對象具有大延遲、 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。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。與此同時，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。 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等因素，對電站鍋爐來說 ,低壓鍋爐的溫度一般為 350~375℃，過熱器前布置有大量對蒸汽管束，進(jìn)入過熱器的煙溫約在 700℃上下。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過高，影響汽輪機(jī)的安全?，F(xiàn)代大容量高參數(shù)鍋爐的過熱器主要由對流過熱器，屏式過熱器，包覆過熱器，頂棚過熱器，聯(lián)箱及減溫器構(gòu)成。現(xiàn)代鍋爐的過熱器是在高溫、高壓的條件下工作的，過熱器出口的過熱蒸汽溫度是機(jī)組整個汽水行程中工質(zhì)溫度的最高點(diǎn)，也是金屬壁溫的最高處。另外，過熱汽溫的降低還會導(dǎo)致汽輪機(jī)高壓級部分蒸汽的焓值減小，引起反動度增大，軸向推力增大，也對汽輪機(jī)安全運(yùn)行帶來不利的影響。因此，對于對流式過熱器來說，當(dāng)鍋爐的負(fù)荷增加時，會使出口汽溫的穩(wěn)態(tài)值升高；輻射式過熱器則具有相反的汽溫特性，即當(dāng)鍋爐的負(fù)荷增加時，會使出口汽溫的穩(wěn)態(tài)值降低。 給水溫度與汽溫關(guān)系 提高給水的溫度，將使過熱汽溫下降，這是因?yàn)楫a(chǎn)生每千克蒸汽所需的燃料量減少了，流過過熱器煙氣也就減少了。 動態(tài)特性 目前，火電機(jī)組廠廣泛采用噴水減溫方式來控制過熱蒸汽溫度。這兩個因素都使對流式過熱器的氣溫升高。動態(tài)特性曲線如圖 21（ a）所示。煙氣側(cè)擾動的汽溫響應(yīng)曲線如圖 21（ a）所示。當(dāng)擾動發(fā)生后，要隔較長時間才能是蒸汽溫度發(fā)生變化，滯后時間比較大，滯后時間約為 3060s。 （ 3）在煙氣側(cè)熱量和蒸汽流量擾動下，蒸汽溫度控制對象的動態(tài)特性比較好。第二級噴水減溫器布置在高溫對流過熱器（末級過熱器）之前，這一級熱慣性小，可保證出口汽溫能得到迅速調(diào)節(jié)。傳統(tǒng)的汽溫控制系統(tǒng)有兩種：單回路控制系統(tǒng)和串級汽溫控制系統(tǒng) [5]。但作為控制對象的過熱器由于管壁金屬的熱容量比較大，使其有較大的熱慣性，加上管道有一定較長時間的傳遞滯后，同時在單回路控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)器在 接受過熱器出口蒸汽溫度的變化后，調(diào)節(jié)器才會開始動作，去控制減溫水的水流量變化又要經(jīng)過一段時間才能影響到蒸汽溫度的變化，這樣既不能及早發(fā)現(xiàn)擾動，又不能及時反映控制的效果，將使蒸汽溫度發(fā)生不能允許的動態(tài)偏差，即使整個系統(tǒng)采用 PID 算法。其中調(diào)節(jié)器 1 為副調(diào)節(jié)器，主調(diào)節(jié)器是調(diào)節(jié)器 2。其中主調(diào)節(jié)器的的給定值使是一個定值，所以主回 路是一個定值控制系統(tǒng)。在主、副調(diào)節(jié)器均具有 PI 控制規(guī)律的情況下，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定時，主、副調(diào)節(jié)器的輸入偏差均為零。具體體現(xiàn)在： ⑴由于副回路的存在，減少了控制對象的時間常數(shù)，縮短了控制通道，使控制作用更
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