【文章內(nèi)容簡介】 管道直徑比過熱蒸汽大； （ 3） 再熱蒸汽對汽溫偏差較敏感； （ 4） 再熱蒸汽出口氣溫受進口氣溫的影響； （ 5） 當(dāng)汽輪機甩負荷或機組起停時，再熱蒸汽無蒸汽冷卻，可能燒壞，因此過熱器和再熱器之間裝有高壓旁路，將過熱蒸汽通過高壓旁路快速減溫減壓后引入再熱器，從而起到保護再熱器的作用。 通常采用的汽溫調(diào)節(jié)方法有：使用噴水減溫器，噴水減溫是將水直接噴入過熱蒸汽中，水被加熱、汽化和過熱，吸收蒸汽中的熱量，達到調(diào)節(jié)汽溫的目的 。 汽－氣熱交換器；蒸汽旁通法；煙氣再循環(huán)；分隔煙道擋板調(diào)溫法，當(dāng)再熱器布 置在鍋爐尾部煙道內(nèi)時，為了調(diào)節(jié)再熱氣溫，有時把尾部煙道用隔墻分開，分別將再熱器和低溫過熱器布置在兩個并聯(lián)的煙道中，在它們后面布置省煤器，在出口處設(shè)有可調(diào)煙氣擋板，調(diào)節(jié)煙氣擋板，可以改變流經(jīng)兩個煙道的煙氣流量，從而調(diào)節(jié)再熱汽溫 。 蒸汽溫度的調(diào)整及控制 過熱器出口汽溫是蒸汽質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，過熱蒸汽汽溫過高，會加快金屬材料的蠕變，還會使過熱器蒸汽管道汽輪機高壓部分產(chǎn)生額外的熱應(yīng)力，從而縮短設(shè)備 設(shè)計（論文）專用紙 的使用壽命。汽溫過低，會使汽輪機最后幾級的蒸汽濕度增加，對葉片的侵蝕作用加劇。嚴(yán)重時還會發(fā)生水沖擊 。當(dāng)壓力不變時汽溫加大，蒸汽的熱焓必然減少，蒸汽的做 功能力將減少，汽耗必然增加， 工廠 經(jīng)濟性降低。 影響汽溫變化的主要因素是多種多樣的，這些因素還可以同時發(fā)生 。 煙氣側(cè)的主要影響有： 燃料性質(zhì)的變化，揮發(fā)分降低，含炭量增加時，火焰中心上移，爐膛出口煙溫升高，將使得汽溫升高，燃煤水 份 增加，爐膛出口煙溫增加，煙 氣流速增加，這樣使得對流過熱器的傳熱系數(shù)增大，吸熱增多汽溫升高 。 風(fēng)量及其分配的變化，由于送風(fēng)量或者漏風(fēng)量增加而使?fàn)t內(nèi)過量空氣系數(shù)增加時，燃燒生成的煙氣量增多，煙氣流速提高，導(dǎo)致對流過熱器汽溫升高，但是， 如果風(fēng)量不足，燃燒不好而在煙道再燃燒時，會使煙氣對流過熱器的升高，而且可能造成過熱器超溫損壞。 蒸汽側(cè)的主要影響有：鍋爐負荷的變化，實際鍋爐中，聯(lián)合過熱器的負荷特性通常是呈對流式的，即過熱器出口汽溫隨鍋爐負荷增加而升高； 但是 ，當(dāng)負荷突然增加燃燒工況來不及改變，在汽壓未恢復(fù)前，由于過熱器的加熱條件沒有改變而流經(jīng)過 熱器的蒸汽流量變大了，因此這時的汽溫降低。 給水溫度變化時，為適應(yīng)加熱給水量的變化，導(dǎo)致汽溫改變。例如，當(dāng)給水溫度降低時，加熱給水所需要的熱量增加，燃料消耗量必然要增加，進入到對流過熱器的煙溫和煙速 都要提高，過熱器的吸熱量增加，但此時流經(jīng)過熱器的蒸汽量并 未 改變，因此汽溫必然升高。 由于汽溫的變化是由蒸汽側(cè)和煙氣側(cè)兩方面共同影響的，因此對過熱蒸汽汽溫的調(diào)節(jié)也可以從這兩方面來進行。 蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)過熱蒸汽的溫度的原理在現(xiàn)代電廠中是利用給水作為冷卻工質(zhì)去直接冷卻蒸汽，改變蒸汽的焓增量。為此需要設(shè)置減溫器，它是將給水之惡疾呈霧狀噴射到過熱蒸汽中去與之混合，吸收蒸汽的熱量使本身加熱蒸發(fā)過熱，并成為過熱蒸汽的一部分。 設(shè)計（論文）專用紙 蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)汽溫的特點是，它只能使蒸汽減溫而不能升溫。由于一般聯(lián)合過熱器的運行特性都偏向于對流特性， 所以當(dāng)鍋爐負荷降低時，汽溫也將下降，這時減溫水就應(yīng)關(guān)小，直至減溫器解列為止，如果此后負荷再降低，由于過熱蒸汽失去汽溫調(diào)節(jié)手段，主汽溫度就不能保持額定值，故鍋爐一般不宜在這樣低的負荷下運行。 上面我們對鍋爐的三大任務(wù)進行了簡單的介紹和認(rèn)識，現(xiàn)在來具體談?wù)勫仩t的汽水控制系統(tǒng)。 設(shè)計（論文）專用紙 第 3 章 鍋爐 汽水控制系統(tǒng)各控制回路 鍋爐水處理系統(tǒng) 除氧的目的和原理 鍋爐給水中含有大量的氧就會引起鍋爐氧腐蝕。因此為了防止鍋爐的氧腐蝕，必須控制給水中氧的含量。 大型鍋爐的給水除氧，大都以熱力除氧為主。 熱力除氧的原理是根據(jù)再恒溫和平衡狀態(tài)下，任何氣體在水中的溶解度與該氣體在水面上的分壓力成正比。即水中的溫度越高，水中氣體的溶解度就越小。當(dāng)水的溫度上升到沸點時，它就不再具有溶解氣體的能力，因此各種氣體 如 O2和 CO2便從水中解析出來，從而達到除去水中氧及其他氣體的目的。 通過對原水進行過濾、離子交換、除氧就可以得到符合水質(zhì)指標(biāo)的給水。但僅僅是鍋外水處理還不夠，在鍋外水處理的同時還需進行鍋內(nèi)水的處理。通常情況下向鍋內(nèi)投加藥劑（如 Na3PO NaOH），使進入鍋內(nèi)的雜質(zhì) 沉淀物形成水渣，或是使水垢轉(zhuǎn)變?yōu)樗?，通過定期排污或連續(xù)排污排出。在鍋爐運行中，人要隨時對鍋爐進行水質(zhì)監(jiān)控，保證鍋爐的安全運行。 水處理分為 鍋外水處理：沉淀軟化（石灰沉淀軟化、石灰 純堿軟化）、 離子交換軟化（ Na+、 H+）和 鍋內(nèi)水處理：加藥（ NaCO NaOH、 Na3PO栲膠）、排污控制 兩項。 在鍋爐運行中，水處理是個必不可少的環(huán)節(jié)。如果水質(zhì)不良，會造成鍋爐受熱面上結(jié)垢和金屬腐蝕。因此，工業(yè)鍋爐水處理工作，就是采取有效措施，保證鍋爐的 汽 、水品質(zhì)，防止鍋爐結(jié)垢，腐蝕及汽水共滕等不良現(xiàn)象發(fā)生，同時 ，為了環(huán)保以及節(jié)約水資源，還對運行過程中產(chǎn)生的污水進行一系列的處理，并使處理出來的水進行二次利用，這樣，即可節(jié)約水資源，又達到環(huán)保的要求。 設(shè)計（論文）專用紙 除氧控制 鍋爐是企業(yè)的主要動力設(shè)備，鍋爐設(shè)備運行狀況的好壞直接影響到全廠的產(chǎn)品質(zhì)量及經(jīng)濟效益。對于煙廠的節(jié)能與設(shè)備管理達標(biāo)與否，也產(chǎn)生很大的影響。而鍋爐設(shè)備的使用要達到高效率，最為關(guān)鍵的便是工藝指標(biāo)的嚴(yán)格控制。 除氧器 除氧器的主要作用是除去給水中的氧氣 ,保證給水的品質(zhì)。水中溶解了氧氣 ,就會使與水接觸的金屬腐蝕 。在熱交換器中若有氣體聚集就會妨礙傳熱 過程的進行 ,降低設(shè)備的傳熱效果。 因此水中溶解有任何氣體都是不利的 ,尤其是氧氣 ,它將直接威脅設(shè)備的安全運行。除氧器本 身 又是給水回?zé)嵯到y(tǒng)中的一個混合式加熱器 ,同時高壓加熱器的疏水、化學(xué)補水及全廠各處水質(zhì)合格的疏水、排氣等均可通入除氧器匯總并加以利用 ,減少發(fā)電廠的汽水損失。 當(dāng)水和某種氣體混合物接觸時 ,就會有一部分氣體融解到水中去。 氣體的溶解度就是表示氣體溶解于水中的數(shù)量 ,以毫克 /升計值 ,它和氣體的種類以及它在水面的分壓力、和水的溫度有關(guān)。 在一定的壓力下 ,水的溫度越高 ,氣體的溶解度就越小；反之 ,氣體的溶解度 就越大。同時氣體在水面的分壓力越高 ,其溶解度就越大 ,反之 ,其溶解度也越低。天然水中常含有大量溶解的氧氣 ,可達 10 毫克 /升。 汽輪機的凝結(jié)水可能融有大量氧氣 ,因為空氣能通過處于真空狀態(tài)下的設(shè)備不嚴(yán)密部分滲入進去 . 此外 ,補充水中也含有氧氣及二氧化碳等其他氣體。 液面上氣體混合物的全壓力中 ,包括有液體蒸汽的分壓力 . 將水加熱時 ,液面附近水蒸氣的分壓力就會增加 ,相應(yīng)的液面附近其他氣體的分壓力就會降低 . 當(dāng)水加熱到沸點時 ,蒸汽的分壓力就會接近液面上的全壓力 ,此時液面上其他氣體的分壓力幾乎接近于零 ,于是這些氣體將完全 自水中清除出去。 要達到這一點 ,不僅要將水加熱到沸點 ,還要使液面上沒有這些氣體存在 ,即將逸出的氣體隨時排走。 除氧器的工作原理即利用蒸汽對水進行加熱 ,使水達到一定壓力下的飽和溫度 ,即沸點。 這時除氧器的空間充滿著水蒸汽 ,而氧氣的分壓力逐漸降低為零 ,溶解于水 設(shè)計（論文）專用紙 的氧氣將全部逸出 ,以保證給水含氧量合格。 鍋爐用水的除氧是工藝指標(biāo)的重要環(huán)節(jié)之一。未除氧的軟水其氧離子將使鍋爐內(nèi)管束氧化，特別在高溫、高壓環(huán)境下，將更加加速設(shè)備的氧化過程，嚴(yán)重降低設(shè)備的使用壽命，減少鍋爐的蒸發(fā)量。同時含氧蒸汽又加速大量輸汽管道的氧化，使冷 凝水資源的回收亦困難重重。按《 GB1576— 2020 低壓鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，鍋爐用水的溶解氧量要小于 ，而要達到此標(biāo)準(zhǔn)，則除氧器壓力必須控制在 ，除氧器溫度必須控制在 104℃。 除氧器液位控制 除氧器水位控制對除氧效果而言是非常重要的，如水位過高，將導(dǎo)致進入除氧器的水霧化空間不夠，直接影響除氧效果，如水位過低，又會直接威脅除氧器的正常工作，甚至影響到鍋爐的正常給水。 除氧器在運行過程中經(jīng)常會發(fā)生負荷變化，也就是說除氧器的水位會發(fā)生變化，當(dāng)這種變化發(fā)生后，進水調(diào)節(jié)閥 的開度必須有相應(yīng)的改變，才能保持水位穩(wěn)定，在水位控制系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器和進水調(diào)節(jié)閥構(gòu)成一個負反饋的閉合回路。（見圖 所示 ） 圖 除氧器液位控制圖 除氧器水位由差壓變送器進行測量，輸出標(biāo)準(zhǔn) 4— 20 mADC 信號至 調(diào)節(jié)器， PID調(diào)節(jié)器 輸出控制調(diào)節(jié)閥?？刂圃頌椋焊鶕?jù)工藝指標(biāo)，給出設(shè)定值，當(dāng)變送器測量的 設(shè)計（論文）專用紙 水位高于設(shè)定值時， 將偏差信號送入調(diào)節(jié)器進行 PID 參數(shù) 進行運算，減小輸出調(diào)節(jié)閥隨之減小開度，因此，進水流量減小，水位降低，接近設(shè)定值 ， 反之亦然 。 PID 調(diào)節(jié)器 應(yīng)選用“反作用”方式。操作器作 為現(xiàn)場調(diào)節(jié)閥與 調(diào)節(jié)器 間聯(lián)絡(luò)的紐帶和橋梁，也作為事故狀態(tài)下操作人員進行手操，同時手操跟蹤 調(diào)節(jié)器 輸出，為無擾動切換作準(zhǔn)備，當(dāng)自動系統(tǒng)故障時，將手操器自動切換為手動狀態(tài)。 除氧器壓力控制 圖 除氧器壓力控制圖 根據(jù)工藝要求，除氧器的工作壓力應(yīng)保持在 ，溫度即為 104℃，此時的除氧效果最佳，因此，穩(wěn)定除氧器的壓力，其重要性是不言而喻的。 除氧器在運行過程中經(jīng)常會發(fā)生負荷變化，也就是說除氧器的壓力也會發(fā)生變化，當(dāng)這種 變化發(fā)生后，進氣調(diào)節(jié)閥的開度必須有相應(yīng)的改變，才能保持壓力 穩(wěn)定。如圖 所示， 控制原理為：根據(jù)工藝指標(biāo)， 調(diào)節(jié)器 給出設(shè)定值，當(dāng)變送器測量的壓力高于設(shè)定值時， 調(diào)節(jié)器根據(jù) PID 參數(shù)進行運算，減小輸出調(diào)節(jié)閥隨之減小開度，因此，進氣流量減小，壓力降低，接近設(shè)定值。反之亦然。當(dāng)給水流量增加，除氧箱內(nèi)吸熱加強，此時要增大進汽量，否則壓力會拉跨，特別在鍋爐給水負荷變動大時。 PID 調(diào)節(jié)器應(yīng)選用“反作用”方式。 （如圖 ） 設(shè)計（論文）專用紙 鍋爐給水控制 圖 鍋爐的汽水系統(tǒng) 工業(yè)鍋爐汽水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 所示。汽包及蒸發(fā)管系中儲藏著 蒸汽和水，儲藏量的多少，是以被制量水位表征的，汽包的流入量是給水量，流出量是蒸汽量，當(dāng)給水量等于蒸汽量時，汽包水位就恒定不變。引起水位變化的主要擾動是蒸汽流量的變化和給水量的變化。如果只考慮主要擾動，那么汽包水位對象的動態(tài)特性可表示為： (31) 式中 T1 , T2 時間常量 Tw —— 給水流量項時間常數(shù)； TD —— 蒸汽流量項時間常數(shù)； Kw —— 給水流量項的放大系數(shù)； KD —— 蒸汽流量項的放大系數(shù)； h = △ H/Ho (Ho 為穩(wěn)定情況下的水位 ，△ H 為水位高度變化 )； vw＝△ W/Dmax (△ W 為給水流量的變化， Dmax 為最大蒸汽負荷量 )； )()(12221 DDDDW vkdtdvTvkdtdvTdtdkTdt kdTT ????? 設(shè)計（論文）專用紙 vD =△ D/Dmax (△ D 為蒸汽負荷的變化 )。 汽包水位控制對象特性 給水自動調(diào)節(jié)的任務(wù)是使給水流量適應(yīng)鍋爐的蒸發(fā)量，以維持汽包水位在允許的范圍內(nèi)。給水自動調(diào)節(jié)的另一個任務(wù)是保持給水穩(wěn)定。在整個控制回路中要全面考慮這兩方面的任務(wù)。在控制回路中被調(diào)參數(shù)是汽包水位（ H），調(diào)節(jié)機構(gòu)是給水調(diào) 節(jié) 閥，調(diào)節(jié)量是給水流量（ W）。 對汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)產(chǎn)生擾動的因素有蒸發(fā)量 D、爐膛熱負荷（燃料量 M），給水量（ W） 。（如圖 ） 一、 蒸發(fā)量