【正文】 HmGo(s)HH0+圖34單沖量水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)從單沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜特性看，單沖量調(diào)節(jié)器宜選用比例積分調(diào)節(jié)規(guī)律，如選用純比例調(diào)節(jié)則： (315)式中h汽包水位；H0水位的給定值；δ調(diào)節(jié)器比例度；u調(diào)節(jié)閥開度。它是汽包水位自動(dòng)調(diào)節(jié)中最簡(jiǎn)單、最基本的一種形式。(2)汽包水位調(diào)節(jié)對(duì)象在蒸汽流量擾動(dòng)下，非但沒有自平衡能力，而且存在著“假水位”現(xiàn)象,“假水位”的變化速度很快，變化幅度與蒸發(fā)量擾動(dòng)大小成正比．也與壓力變化速度成正比，在設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)時(shí)必須考慮。從以上動(dòng)態(tài)特性分析中可以得到如下結(jié)論：(1)汽包水位調(diào)節(jié)對(duì)象在給水量作用下，具有純遲延和慣性，無自衡能力。由于“假水位”而出現(xiàn)的水位最大偏差很難依靠調(diào)節(jié)來克服，如果要求水位波動(dòng)不能太大，只有限制負(fù)荷D的變化速度或限制負(fù)荷一次變化量。當(dāng)汽水混合物中汽泡容積與負(fù)荷相適應(yīng)達(dá)到穩(wěn)定后，水位才反映出物料的不平衡，開始下降。此時(shí)雖然蒸發(fā)量大于給水量，但水位不僅不下降，反而迅速上升。汽泡體積膨脹而使水位變化的曲線如圖33中H2所示，實(shí)際水位變化曲線H就是H1和H2的迭加。在蒸發(fā)面下的水中有蒸汽存在，是由于蒸發(fā)過程的連續(xù)性，在蒸汽向汽水分界面移動(dòng)的過程中，會(huì)有一部分蒸汽在某一段時(shí)間內(nèi)處于水中．在一定負(fù)荷和一定壓力下，蒸汽發(fā)生量與蒸發(fā)面以下蒸汽含量之間有一個(gè)確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，蒸發(fā)面以下的蒸汽容積可以用下式表示： (311) 式中，Vs蒸發(fā)面以下的蒸汽容積；k比例系數(shù)，隨負(fù)荷不同而異；W1汽化強(qiáng)度；γ飽和蒸汽重度；τ汽泡在水中平均停留時(shí)間。但是實(shí)際水位不是H1而是H，在擾動(dòng)的初始瞬間水位不但沒有下降而且是上升的。鍋爐汽包水位對(duì)象，除上述對(duì)象具有的特性以外．還有它特有的性質(zhì)。 汽包水位在蒸汽流量擾動(dòng)下的動(dòng)態(tài)特性汽包水位在蒸汽流量擾動(dòng)下的動(dòng)態(tài)特性，可以直接從式(32)導(dǎo)出(假定給水量不變)： (37) 拉氏變換后可得： (38) 則： (39) 上式可以用兩個(gè)動(dòng)態(tài)環(huán)節(jié)的并聯(lián)來等效，即： (310) 其中 , UDDttH2HH1H3圖33蒸汽流量擾動(dòng)下時(shí)的水位飛升曲線在蒸汽流量擾動(dòng)下水位的階躍反應(yīng)曲線如圖33所示。Hl是只考慮物料不平衡，即給水量大于蒸發(fā)量而產(chǎn)生的上升曲線，它由式(36)的1／Ta這一項(xiàng)所確定，其特性表現(xiàn)為積分環(huán)節(jié)，無自平衡能力；H2是由于給水量增加，蒸發(fā)面以下汽泡容積的變化引起的。當(dāng)水面下汽泡容積不再變化、完全穩(wěn)定下來時(shí)，水位變化就隨著貯水量的增加而直線上升。進(jìn)入省煤器的給水，首先必須填補(bǔ)由于汽水管路中汽泡減少所讓出的空間，這時(shí)，雖然給水量增加，但水位基本不變。可以得到如圖31所示的反應(yīng)曲線。如果用反應(yīng)速度ε表示，則當(dāng)對(duì)于中壓多汽包鍋爐，Ta為300秒；一般中壓鍋爐，Ta＝30100秒；高壓鍋爐Ta＜30秒。Ta定義為：擾動(dòng)量為100%，水位變化100%所經(jīng)歷的時(shí)間，單位為秒，例如：一臺(tái)230噸／小時(shí)的鍋爐，假設(shè)汽包的正常水位力200毫米，水位的反應(yīng)時(shí)間Ta為30鈔。有些鍋爐當(dāng)給水量增加時(shí)，在較長(zhǎng)的一段時(shí)間里，汽包水位并不增加，有一較長(zhǎng)的起始慣性段，對(duì)于這種鍋爐用式(34)來表示它的動(dòng)態(tài)待性，誤差較大，這時(shí)可選用下面(35)式近似計(jì)算： (35) τ給水量擾動(dòng)下的純滯后時(shí)間，對(duì)于非沸騰式省煤器的鍋爐，τ為0100秒，對(duì)于沸騰式省煤器的鍋爐，τ＝100200秒；Ta=1/ε水位的反應(yīng)時(shí)間，它也與鍋爐結(jié)構(gòu)有關(guān)。(噸／小時(shí))。綜上，引起水位變化的主要擾動(dòng)是蒸汽流量的變化和給水流量的變化。而水位下汽泡容積與鍋爐的負(fù)荷、蒸汽壓力、爐膛熱負(fù)荷等有關(guān)。隨著鍋爐容量的增加，水位變化速度愈來愈快，人工操作愈來愈繁重，因此對(duì)汽包水位實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)提出了迫切的要求。水位過低，則可能破壞自然循環(huán)鍋爐汽水循環(huán)系統(tǒng)中某些薄弱環(huán)節(jié)，以致局部水冷管壁被燒壞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成爆炸事故。水位過高，會(huì)影響汽包內(nèi)汽水分離效果，使汽包出口的飽和蒸汽帶水增多，蒸汽帶水會(huì)使汽輪機(jī)產(chǎn)生水沖擊，引起軸封破損、葉片斷裂等事故。 第三章氣泡水位特性及控制 鍋爐汽包水位的特性鍋爐汽包水位自動(dòng)調(diào)節(jié)的任務(wù)是使給水量跟蹤鍋爐的蒸發(fā)量，并維持汽包中的水位在工藝允許的范圍內(nèi)。當(dāng)有再熱蒸汽時(shí)，則可加設(shè)再熱器。汽水混合物離開蒸發(fā)器進(jìn)入上部鍋筒通過汽水分離設(shè)備分離，水落到鍋筒內(nèi)水空間進(jìn)入下降管繼續(xù)吸熱產(chǎn)汽，而蒸汽從鍋筒上部進(jìn)入過熱器，吸收熱量使飽和蒸汽變成過熱蒸汽。鍋爐給水首先進(jìn)入省煤器，水在省煤器內(nèi)吸收熱量升溫到略低于汽包壓力下的飽和溫度進(jìn)入鍋筒。前者供給中壓汽輪機(jī)來發(fā)電，后者可以供生產(chǎn)或供生活取暖用。蒸汽的壓力可以從4MPa升到10MPa，蒸汽的溫度可以從450℃升到510℃，蒸汽可以供高溫高壓汽輪機(jī)用，從而增加了電功率輸出。通過燃料的燃燒使整個(gè)煙氣溫度升高，能夠產(chǎn)生高參數(shù)的蒸汽。我國(guó)習(xí)慣上稱為“余熱鍋爐”，本文也采用“余熱鍋爐”的名稱，并把燃?xì)廨啓C(jī)的排氣簡(jiǎn)稱為“煙氣”。根據(jù)不同的蒸汽用途，要求有相應(yīng)的蒸汽壓力和蒸汽溫度，也就需要不同參數(shù)的產(chǎn)汽設(shè)備。蒸汽可以用來推動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)，也可用于生產(chǎn)過程的加熱或供生活取暖用。在燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)做功后排出的燃?xì)?，仍具有比較高的溫度，一般在540℃左右，利用這部分氣體的熱能，可以提高整個(gè)裝置的熱效率。第二章 余熱鍋爐任務(wù)和原理余熱鍋爐是利用生產(chǎn)過程中的氣體或廢氣、廢液，以及某些動(dòng)力機(jī)械排氣的熱量產(chǎn)生蒸汽或熱水的鍋爐。如有的對(duì)鍋爐進(jìn),出煙口標(biāo)高 的限制。如煙氣中的二氧化硫,煙塵或爐渣中的各種金屬和非金屬元素等都可能對(duì)余熱設(shè)備產(chǎn)生低溫或高溫腐蝕和積灰。2. 煙塵的成分,濃度,粒度差別比較大，從而使鍋爐的受熱面布置受影響,必須考慮防磨、堵灰及除塵。:各工業(yè)部門生產(chǎn)過程用汽在工業(yè)過程后冷凝減 時(shí)所具有的物理顯熱。5. 化學(xué)反應(yīng)余熱:如冶金,硫酸,磷酸,化肥,化纖,油漆等工 業(yè)部門,都產(chǎn)生大量的化學(xué)反應(yīng)余熱。:如焦?fàn)t焦碳,鋼錠鋼坯,高溫鍛件等,它一般 ,含有大量余熱.。按余熱的性質(zhì)可分為以下幾大類: :它是常見的一種形式,其特點(diǎn)是產(chǎn)量大,產(chǎn)點(diǎn)集中, 連續(xù)性強(qiáng), 便于回收和利用, 其帶走熱量占總熱量40―50%,該余熱鍋爐回收熱量,可用于生產(chǎn)或生活用熱及發(fā)電。外壁上焊有加強(qiáng)框架，可保證管箱板的強(qiáng)度和剛度，外壁的兩端焊有法蘭，可以用來連接組件。兩金屬那邊之間是礦物纖維保溫層，外壁和內(nèi)壁用螺栓連接，螺栓預(yù)先焊在外壁鋼板的內(nèi)側(cè)，在內(nèi)壁相應(yīng)位置處預(yù)先沖孔眼，孔的直徑要比螺栓直徑大，多余的孔隙量可以允許內(nèi)壁和外壁有相對(duì)移動(dòng)?？紤]到減少散熱損失，保證運(yùn)行人員安全，管箱板由金屬板與保溫層組成。 有熱煙氣流過的組件均裝有管箱板，管箱板上有法蘭。這些增加有：煙囪，膨脹節(jié)，90176。3．組件的裝配1 內(nèi)壁 2 外壁 3 保溫層 4 連接螺栓5 法蘭 6 法蘭螺栓整個(gè)余熱鍋爐分成幾個(gè)大組件，每個(gè)大組件在制造廠組裝好后裝運(yùn)。2．汽包汽包是用懸吊的方式來固定，懸吊在伸出的懸臂框架上，懸臂框架與省煤器的框架相接。主煙道和旁路煙道都裝有膨脹節(jié)，這是由于煙道受熱后要伸長(zhǎng)，會(huì)對(duì)煙道的支架產(chǎn)生熱應(yīng)力。水平煙道經(jīng)過一個(gè)90176。因?yàn)橛酂徨仩t內(nèi)溫度比較高，周圍冷空氣可以進(jìn)入余熱鍋爐，形成自然對(duì)流將熱量帶走，關(guān)閉煙囪擋板就能防止外界氣流進(jìn)入余熱鍋爐，以保存熱量，準(zhǔn)備隨時(shí)起動(dòng)余熱鍋爐。余熱鍋爐工作時(shí)，應(yīng)該開啟煙囪擋板。燃?xì)廨啓C(jī)與余熱鍋爐同時(shí)工作，要關(guān)閉旁路擋板，開啟主擋板。每路煙道上都裝有擋板，共有三個(gè)擋板，主煙道上的擋板稱“主擋板”，旁路煙道上的檔板稱“旁路檔板”，主煙囪處的檔板稱“煙囪擋板”，各擋板是配合使用的。但各受熱面是沿水平方向布置，占地面積大，在排煙處所需煙囪的高度要高。此時(shí)進(jìn)入蒸發(fā)器的水不是靠循環(huán)泵的動(dòng)力，而是靠流體的密度差而流動(dòng)，這種余熱鍋爐稱為“自然循環(huán)余熱鍋爐”。也就是說：不吸熱的下降管內(nèi)的水比較重，向下流動(dòng)。直立管簇吸收煙氣的熱量。汽包有下降管與蒸發(fā)部的下聯(lián)箱相連，下降管位于煙道外面，不吸收煙氣的熱量。21強(qiáng)制循環(huán)余熱鍋爐2．自然循環(huán)余熱鍋爐圖1－2是一自然循環(huán)余熱鍋爐，全部受熱面組件的管子是垂直的。但在運(yùn)行中需要循環(huán)泵，使運(yùn)行復(fù)雜，增加維修費(fèi)用。從汽包下部出來的水經(jīng)一臺(tái)循環(huán)泵后，進(jìn)入蒸發(fā)器，是靠循環(huán)泵產(chǎn)生的動(dòng)力使水循環(huán)的，稱為“強(qiáng)制循環(huán)余熱鍋爐”。為實(shí)現(xiàn)上述目的，建議采取以下措施：1．改進(jìn)老式產(chǎn)品，開發(fā)新產(chǎn)品，趕上世界先進(jìn)水平；2．在產(chǎn)品開發(fā)中，科研設(shè)計(jì)要與推廣應(yīng)用相結(jié)合；3．加強(qiáng)與國(guó)外的技術(shù)交流，借鑒國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)；4．制定必要的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)政策，發(fā)揮科研人員的工作積極性。當(dāng)然也必須為今后開