【正文】 時，汽包中的工質(zhì)是處于飽和狀態(tài)下的汽水混合物。 爐內(nèi)過程圖310所示的是以煤為燃料的層燃爐。其中給煤電動機(jī)、爐排電動機(jī)和二次風(fēng)機(jī)用手動方式啟動，一次風(fēng)機(jī)可以由引風(fēng)機(jī)聯(lián)動，也應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)在引風(fēng)機(jī)啟動后用手動方式啟動。若汽包水位低于下限，一次、二次風(fēng)機(jī)均不能運行，同時要給出聲光報警；若汽包水位高于上限，給水泵不能運行，同時給出聲光報警。即在引風(fēng)機(jī)啟動之后設(shè)置一定的延時時間，然后一次風(fēng)機(jī)自行聯(lián)動，這樣就方便了司爐人員。這里應(yīng)該特別注意的是引風(fēng)機(jī)的停機(jī)，由于停爐后爐膛內(nèi)還存在大量的灰渣和煙氣，它們不能滯留在爐膛內(nèi)，必須及時的排出，這就需要引風(fēng)機(jī)繼續(xù)工作一段時間，將煙氣和灰渣處理干凈。本設(shè)計初步采用星三角啟動，它屬降壓啟動，是以犧牲功率為代價來換取降低啟動電流來實現(xiàn)的。 給水泵工作過程分析給水泵要求兩個，一用一備。如果進(jìn)入△運行后，管路壓力仍不能使該繼電器動作，則說明存在各種機(jī)械或電氣故障，使水泵不能正常工作。當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到壓力繼電器的調(diào)定值時，發(fā)出電信號，使電氣元件（如電磁鐵、電機(jī)、時間繼電器、電磁離合器等）動作，使油路卸壓、換向，執(zhí)行元件實現(xiàn)順序動作，或關(guān)閉電動機(jī)使系統(tǒng)停止工作，起安全保護(hù)作用等。在這里，我初步構(gòu)想了一個方案，將兩臺補(bǔ)水泵的手動啟動按鈕設(shè)為同一個，并設(shè)有備用指示。第一章已經(jīng)分析了采用電極式液位檢測方式來判斷上下限。當(dāng)故障報警已經(jīng)提示了司爐人員，警鈴就沒必要一直響下去，這時就需要設(shè)置一個消音按鈕，來停止警鈴。水位過低，則會破壞水循環(huán)，引起水冷壁管的破裂，嚴(yán)重時會造成干鍋，損壞汽包。系統(tǒng)由汽包水位變送器(水位檢測信號)、調(diào)節(jié)器和電動給水調(diào)節(jié)閥組成。三沖量給水調(diào)節(jié) 三沖量給水自動調(diào)節(jié)是以汽包水位為主反饋信號，蒸汽流量為調(diào)節(jié)器的前饋信號，給水流量為調(diào)節(jié)器的副反饋信號組成的調(diào)節(jié)模式。爐膛負(fù)壓太小，爐膛向外噴火和外泄漏高爐煤氣，危及設(shè)備與運行人員的安全。調(diào)節(jié)手段是改變減溫水流量。經(jīng)過對前面汽包水位控制系統(tǒng)和鍋爐燃燒過程控制系統(tǒng)的綜合分析，不難得出這樣一個結(jié)論。鍋爐啟動前需要燃?xì)忾y開、鍋爐碟閥開、燃燒機(jī)無故障、循環(huán)水泵無故障并且運行等必要的前提條件。鍋爐的啟動和停止需要控制的設(shè)備主要有鍋爐燃燒機(jī)、鍋爐碟閥、變頻器、三通調(diào)節(jié)閥等等。鍋爐控制程序的目的是保障鍋爐的正常工作，故障時立即報警，并準(zhǔn)確判斷報警位置，為鍋爐操作人員提供最大的方便。除氧器控制系統(tǒng)的控制方案示意圖如圖4所示。從安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)上看，必須控制過熱蒸汽溫度在允許范圍之內(nèi)。這樣鍋爐燃燒過程的自動調(diào)節(jié)簡化為爐膛負(fù)壓為主參數(shù)的定煤氣流量調(diào)節(jié)。但這種調(diào)節(jié)方式不能及時反應(yīng)給水母管方面的擾動。由于鍋爐水位系統(tǒng)是一個設(shè)有自平衡能力的被控對象，運行中存在虛假水位現(xiàn)象，實際應(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)。因此，我想在這里不惜筆墨的分析一下鍋爐的其它重要的控制。同時一次風(fēng)機(jī)，爐排風(fēng)機(jī)都會停機(jī)。至于上限的設(shè)定自然不言而明，當(dāng)三沖量整定參數(shù)不當(dāng)時就有可能造成水位達(dá)到汽包上限（本設(shè)計將上限設(shè)為1000mm），如果達(dá)到上限而繼續(xù)加水的話，鍋爐就無法正常工作。當(dāng)然，這里也會牽涉與給水泵一樣的問題，即泵用泵自投的問題。所謂壓力繼電器(Pressure Switch)是將壓力轉(zhuǎn)換成電信號的液壓元器件，客戶根據(jù)自身的壓力設(shè)計需要，通過調(diào)節(jié)壓力繼電器，實現(xiàn)在某一設(shè)定的壓力時，輸出一個電信號的功能。接著我們來分析一下這兩種故障。故在控制設(shè)計中應(yīng)持有這樣的設(shè)計思想：當(dāng)其中一種電機(jī)處在降壓啟動的過程中，其它電機(jī)的啟動均為無效。 各電機(jī)啟動控制由于水泵電動機(jī)、引風(fēng)機(jī)電動機(jī)、一次風(fēng)機(jī)電動機(jī)的功率分別為45KW、45KW、30KW。這之間不需要延時。但本設(shè)計要求的是一次風(fēng)和二次風(fēng)的工作，它們就取代了鼓風(fēng)機(jī)，作用與鼓風(fēng)機(jī)相同，只是送風(fēng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)加大，適用于像本設(shè)計中的大蒸發(fā)量鍋爐。（5）補(bǔ)水泵根據(jù)是否需要對鍋爐進(jìn)行補(bǔ)水而手動啟動運行，但運行中的補(bǔ)水泵出現(xiàn)故障則被用補(bǔ)水泵應(yīng)自動投入運行。汽水混合物在上鍋筒內(nèi)經(jīng)過汽水分離裝置進(jìn)行汽水分離，飽和蒸汽由鍋筒上部送入蒸汽過熱器，蒸汽在蒸汽過熱器內(nèi)與管外高溫?zé)煔膺M(jìn)行對流換熱，吸收高溫?zé)煔獾臒崃啃纬蛇^熱蒸汽，并經(jīng)氣溫調(diào)節(jié)裝置達(dá)到額定過熱蒸汽溫度后，匯合到過熱器出口集箱，經(jīng)主蒸汽閥送往熱用戶，總過程見圖311。下面以工業(yè)鍋爐為例，說明鍋爐的工作過程。 水的汽化過程 水的汽化過程也是蒸汽的產(chǎn)生過程，其主要包括水循環(huán)和汽水分離過程。當(dāng)然，為了鍋爐燃燒的持續(xù)進(jìn)行，需要連續(xù)不斷地供應(yīng)燃料、空氣和排出煙氣、灰渣，為了環(huán)保的要求，還須對煙氣進(jìn)行除塵處理，為此，需配置鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、運煤出渣設(shè)備及消煙除塵設(shè)備。燃燒器噴出的煤粉與空氣混合物在爐膛中與其余的熱空氣混合燃燒，放出大量熱量。最大連續(xù)蒸發(fā)量是在規(guī)定的出口壓力、溫度下，單位時間內(nèi)能最大連續(xù)生產(chǎn)的蒸汽量?！∫话阌锰妓劁?。管子排列越密對爐墻保護(hù)效果越好。圖37 空氣預(yù)熱器 水冷壁　 敷設(shè)在鍋爐爐膛內(nèi)壁、由許多并聯(lián)管子組成的蒸發(fā)受熱面。當(dāng)采用管徑為50mm制造時，其高度不超過8m：采用管徑為40mm制造時，其高度不高于5m。采用熱空氣后，維持較低的過量空氣系數(shù)即可獲得良好的燃燒效果，不但進(jìn)一步提高了鍋爐熱效率而且還降低了引送風(fēng)機(jī)電耗。煙氣離開空氣預(yù)熱器后的溫度即排煙溫度，可降低到150℃以下。在鍋爐中的應(yīng)用一般為三分倉式。因此，目前在中、大型鍋爐中已不采用。(1)省煤氣的作用：省煤器是利用鍋爐尾部的煙氣熱量加熱給水的一種熱交換裝置。因而，使管路不致產(chǎn)生汽水沖擊和提高用汽設(shè)備的效率。這些裝置都是大型鍋爐蒸汽系統(tǒng)的輔助集熱裝置，都有利于提高鍋爐系統(tǒng)的能量效率，只不過過熱器、再熱器是回收煙氣能量，回?zé)崞魇腔厥照羝芰?。對粗顆粒一般采用重力沉降和慣性力的分離，在較高容量下常采用離心力分離除塵靜電除塵器和布袋過濾器具有較高的除塵效率。單位質(zhì)量或單位容積的燃料完全燃燒時，按化學(xué)反應(yīng)計算出的空氣需求量稱為理論空氣量。鍋筒的主要功能是儲水，進(jìn)行汽水分離，在運行中排除鍋水中的鹽水和泥渣，避免含有高濃度鹽分和雜質(zhì)的鍋水隨蒸汽進(jìn)入過熱器和汽輪機(jī)中。爐膛的橫截面一般為正方形或矩形。關(guān)于控制方面的問題會留到后面詳細(xì)分析，這里僅僅一筆帶過。也就是說， 當(dāng)蒸汽壓力與蒸汽流量變化方向相反時，蒸汽壓力變化的原因是外擾。鍋爐的工作壓力指壓力鍋爐在規(guī)定的工況下長期運行所能承受的壓力，即安全壓力。這里水位補(bǔ)償就起到作用，司爐人員可以通過手動啟動補(bǔ)水泵來補(bǔ)償由于誤差引起的水位不足。給水泵故障、給水管道破裂、給水門故障等均能使給水壓力降低，故應(yīng)對給水壓力和給水流量嚴(yán)加監(jiān)視，注意控制給水流量與蒸汽流量相適應(yīng)。在外界負(fù)荷及給水量不變的情況下，當(dāng)燃料量突然增加，水位暫時升高而后下降；燃料突減，水位暫時降低而后升高，這是由于燃燒工況的改變使?fàn)t內(nèi)放熱量改變，而引起工質(zhì)狀態(tài)發(fā)生變化的緣故。接下來，我將對其進(jìn)行細(xì)致的討論。示意圖見圖26。 汽包汽包亦稱鍋筒，是自然循環(huán)鍋爐中最重要的受壓元件，汽包的作用主要有：（1）是工質(zhì)加熱、蒸發(fā)、過熱三過程的連接樞紐，保證鍋爐正常的水循環(huán)。 C、輕型鏈帶式爐排(如圖25所示)長時期運行后，圓鋼拉桿極易變形，同時爐排片較薄、強(qiáng)度較低，許多爐排片串在一根圓鋼拉桿上，有時互相配合不良；主動軸上的鏈輪直接和主動爐排片楔合，使主動爐排片在熱應(yīng)力和拉應(yīng)力的作用下， 容易折斷，折斷后更換比較困難。這里著重介紹一下小型爐 排片的性能。如果鍋爐房是一級電力負(fù)荷，或者雖不是一級電力負(fù)荷，但鍋爐房停電后，不會造成缺水事故的也可不設(shè)備用蒸汽泵。由于給水設(shè)備對鍋爐安全運行的重要性，給隨設(shè)備必須設(shè)置備用泵，并且當(dāng)任何一臺水泵因故障而停止運行時，其余給水泵的總流量，應(yīng)能滿足所有運行鍋爐在額定蒸發(fā)量時所需水樣的110%。圖23 水泵給水設(shè)備是鍋爐運行的重要設(shè)備，鍋爐運行時必須有給水設(shè)備連續(xù)或間斷地供水，從而使鍋爐正常運行。煤的后燃導(dǎo)致煙氣溫度上升，使得煙氣對尾部對流受熱面?zhèn)鳠崃吭黾?，鍋爐減溫水量增大，嚴(yán)重影響了受熱面的安全。：二次風(fēng)是從爐膛四周加入爐膛燃燒室的強(qiáng)沖空氣流。（4）調(diào)節(jié)擋板調(diào)節(jié)擋板裝在風(fēng)機(jī)入口，通過調(diào)節(jié)擋板開度來控制風(fēng)機(jī)的負(fù)荷，在風(fēng)機(jī)出口有一關(guān)斷擋板，該擋板是程控?fù)醢?，不能調(diào)節(jié)。并且進(jìn)口風(fēng)道及出口風(fēng)道與水平方向成45176。選擇風(fēng)機(jī)的型號時應(yīng)當(dāng)注意參數(shù)的匹配，尤其要注意氣體溫度能否滿足需要。風(fēng)機(jī)是依靠輸入的機(jī)械能，提高氣體壓力并排送氣體的機(jī)械，它是一種從動的流體機(jī)械。主要有上鍋筒、下鍋筒、水冷壁、對流排管、集箱、過熱器以及尾部受熱面和燃燒設(shè)備組成。因此減少了現(xiàn)場的調(diào)試工作量。（4）通用靈活PLC與計算機(jī)一樣是通過軟件編程實現(xiàn)控制任務(wù)的。 PLC控制的優(yōu)勢（1）功能齊全現(xiàn)代可編程控制器能夠?qū)崿F(xiàn)用軟件編程實現(xiàn)邏輯運算、定時、計數(shù)、步進(jìn)等功能，還能完成A/D,D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)字運算、通訊聯(lián)網(wǎng)、生產(chǎn)過程監(jiān)控等任務(wù)。當(dāng)時的PLC主要用來實現(xiàn)多種邏輯量的控制問題，即取代傳統(tǒng)的繼電器硬接線方式控制系統(tǒng)，因此又成為可編程邏輯控制器，也就是PLC。而建立解偶模型和算法通過計算機(jī)實現(xiàn)比較方便； 8． 鍋爐微機(jī)控制系統(tǒng)經(jīng)擴(kuò)展后可構(gòu)成分級控制系統(tǒng)，可與工廠內(nèi)其他節(jié)點構(gòu)成工業(yè)以太網(wǎng)。提高熱效率，降低耗煤量，降低耗電量，用微機(jī)進(jìn)行控制是一件具有深遠(yuǎn)意義的工作。而又工業(yè)PC機(jī)組成的系統(tǒng)，要實現(xiàn)以上的功能接口，則需要內(nèi)部插件和外部信號轉(zhuǎn)換卡，這樣就會使系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)增多，可靠性降低。據(jù)統(tǒng)計全國工業(yè)鍋爐超過40萬臺，由于熱效率低，而消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤近2000多萬噸。對于日常生活中供熱供水的燃煤鍋爐房，普遍采用PLC（可編程控制器）來控制鍋爐運行所需的各種動力設(shè)備。工業(yè)鍋爐自動化控制從簡單地DDZⅢ系統(tǒng)儀表、計算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展到目前所采用的觸摸屏+PLC顯示控制系統(tǒng)。 現(xiàn)在，一般燃?xì)忮仩t的設(shè)計效率均能達(dá)到90%左右，但在實際運行中，由于外界環(huán)境溫度不斷變化，需要的供熱量也因而變化，如果不調(diào)整燃?xì)饬?，往往會造成?熱量不足或過量，造成能源浪費。給人直觀形象，減少觀察的疲勞和失誤；2． 可以按需要隨時打印或定時打印，能對運行狀況進(jìn)行準(zhǔn)確地記錄，便于事故追查和分析，防止事故的瞞報漏報現(xiàn)象； 3． 在運行中可以隨時方便的修改各種運行參數(shù)的控制值，并修改系統(tǒng)的控制參數(shù)；4． 減少了顯示儀表，還可利用軟件來代替許多復(fù)雜的儀表單元，（例如加法器、微分器、濾波器、限幅報警器等），從而減少了投資也減少了故障率； 5． 提高鍋爐的熱效率。杜絕由于人為疏忽造成的重大事故。近年來，PLC的功能和結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，在某方面已超出了上述定義范圍。（2）抗干擾能力強(qiáng)PLC作為一種專為工業(yè)環(huán)境設(shè)計的控制設(shè)置，采取了多種硬件與軟件的抗干擾措施。（5）安裝調(diào)試簡單，維修工作量小PLC用大量的軟接線代替了復(fù)雜的硬件系統(tǒng)，故只需將控制現(xiàn)場為為是不多的輸入、輸出信號與PLC直接連接即可，使現(xiàn)場安裝簡單。廣泛用于中小容量的蒸汽鍋爐和熱風(fēng)爐。兩側(cè)墻水冷壁又分為前后兩組，上端接入上集箱，并通過導(dǎo)氣管與上鍋爐連通，下端則接入防焦箱上。下面對鍋爐房的引風(fēng)機(jī)（如圖21）進(jìn)行介紹。每臺鍋爐與總煙道之間應(yīng)單獨設(shè)置風(fēng)門，以便需要時單獨工作進(jìn)行調(diào)節(jié)。葉片為倒機(jī)翼形后彎式，葉輪由16Mn鋼板焊接而成，提高了葉輪的耐磨性，葉輪制成后按ZBJ72042—90《通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子動平衡》規(guī)定進(jìn)行動平衡試驗，并按TB—TQ328—83(通風(fēng)機(jī)葉輪超速試驗方法》進(jìn)行超速試驗，試驗符合規(guī)程的要求。（6）聯(lián)軸器　 一次風(fēng)機(jī)采用棒銷式聯(lián)軸器將風(fēng)機(jī)的軸與驅(qū)動電動機(jī)的軸連在一起。在循環(huán)流化床鍋爐的下部，即密相區(qū)中，物料的流化形式基本上處于湍流流化狀態(tài)，在爐膛中上部，即稀相區(qū)才逐步過渡到快速流化狀態(tài)。，把未燒盡的顆粒送回火床復(fù)燃，降低煙塵排放濃度。在離心力的作用下，液體從葉輪中心被拋向外緣并獲得能量，以高速離開葉輪外緣進(jìn)入蝸形泵殼。只有當(dāng)停電時，為了保證汽包內(nèi)水位不致降到最低水位以下，啟動蒸汽泵向鍋爐注水，以保證安全。鍋爐爐排鏈條的結(jié)構(gòu)：鏈帶式、鱗片式、橫梁式。 間歇液壓傳動機(jī)構(gòu)簡單，但間歇運動對燃料穩(wěn)定燃燒不利，且液壓設(shè)備容易漏油，現(xiàn)在已 圖24鏈條式爐排很少采用。 E、為了解決輕型鏈帶式爐排片斷裂問題，我國很多地區(qū)研制了大塊爐排片，其結(jié)構(gòu)就是把原來分為多片的爐排片合起來鑄成一塊。（4）汽包上有壓力表、水位計、事故放水、安全閥等設(shè)備，保證鍋爐安全運行。引起水位發(fā)生變化的原因主要是鍋爐的外擾和內(nèi)擾。當(dāng)負(fù)荷增加時，如果給水量不變或增加不及時，則蒸發(fā)設(shè)備中的水量逐漸被消耗，其最終結(jié)果將使水位下降；反之，水位上升。因此水位波動的大小，取決于燃燒工況改變的強(qiáng)烈程度以及運行調(diào)節(jié)的及時性。連通式液位計包括云母水位計和電接點水位計，這類液位計直觀，便于讀數(shù)，但它們共同的缺點是：當(dāng)液位計與被測汽包中的液溫有差別時，其顯示的液位不同于汽包中的液位，而且此誤差還會隨汽包壓力的改變而改變。水管鍋爐的最低安全水位，應(yīng)能保證對下降管可靠的供水。鍋爐內(nèi)的蒸汽壓力是不斷變化的，其值受很多因素影響。造成上述特殊情況的原因是：在外界負(fù)荷不變而鍋爐燃燒量突然增大(內(nèi)擾)，最初在蒸汽壓力上升的同時，蒸汽流量也增大，汽輪機(jī)為了維持額定轉(zhuǎn)速，調(diào)速汽門將關(guān)小，這時，汽壓將繼續(xù)上升，而蒸汽流量減小，也就是蒸汽鍋爐蒸汽壓力與流量的變化方向成為相反。鍋爐整體的結(jié)構(gòu)包括鍋爐本體和輔助設(shè)備兩大部分。爐膛設(shè)計需要充分考慮使用燃料的特性。中、低壓鍋爐常用擋板和縫隙擋板作為粗分離元件；中壓以上的鍋爐除廣泛采用多種型式的旋風(fēng)分離器進(jìn)行粗分離外，還用百頁窗、鋼絲網(wǎng)或均汽板等進(jìn)行進(jìn)一步分離。因此應(yīng)設(shè)法改進(jìn)燃燒技術(shù)，爭取以盡量小的過量空氣系數(shù)使?fàn)t膛內(nèi)燃燒完全。如用灰渣制造水泥、磚和混凝土骨料等建筑材料。過熱器可采用立式或水平布置。而且總是保持水由下向上流動，以便于排出其中的空氣，避免引起局部的氧氣腐蝕。 圖36 省煤氣 鍋爐空氣預(yù)熱器空氣預(yù)熱器就是鍋爐尾部煙道中的煙氣通過內(nèi)部的散熱片將進(jìn)入鍋爐前的空氣預(yù)熱到一定溫度的受熱面。煙氣進(jìn)入空預(yù)器的煙氣側(cè)后排出，吸收了煙氣熱量的散熱片在空預(yù)器的旋轉(zhuǎn)下來到空氣側(cè)，