【正文】 mGo(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。它是汽包水位自動調(diào)節(jié)中最簡單、最基本的一種形式。(2)汽包水位調(diào)節(jié)對象在蒸汽流量擾動下，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)量擾動大小成正比．也與壓力變化速度成正比，在設(shè)計調(diào)節(jié)系統(tǒng)時必須考慮。從以上動態(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的過程中，會有一部分蒸汽在某一段時間內(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確定的對應(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汽化強度；γ飽和蒸汽重度；τ汽泡在水中平均停留時間。但是實際水位不是H1而是H，在擾動的初始瞬間水位不但沒有下降而且是上升的。鍋爐汽包水位對象，除上述對象具有的特性以外．還有它特有的性質(zhì)。 汽包水位在蒸汽流量擾動下的動態(tài)特性汽包水位在蒸汽流量擾動下的動態(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) 上式可以用兩個動態(tài)環(huán)節(jié)的并聯(lián)來等效，即： (310) 其中 , UDDttH2HH1H3圖33蒸汽流量擾動下時的水位飛升曲線在蒸汽流量擾動下水位的階躍反應(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，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，首先必須填補由于汽水管路中汽泡減少所讓出的空間，這時，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：擾動量為100%，水位變化100%所經(jīng)歷的時間，單位為秒，例如：一臺230噸／小時的鍋爐，假設(shè)汽包的正常水位力200毫米，水位的反應(yīng)時間Ta為30鈔。有些鍋爐當(dāng)給水量增加時，在較長的一段時間里，汽包水位并不增加，有一較長的起始慣性段，對于這種鍋爐用式(34)來表示它的動態(tài)待性，誤差較大，這時可選用下面(35)式近似計算： (35) τ給水量擾動下的純滯后時間，對于非沸騰式省煤器的鍋爐，τ為0100秒，對于沸騰式省煤器的鍋爐，τ＝100200秒；Ta=1/ε水位的反應(yīng)時間，它也與鍋爐結(jié)構(gòu)有關(guān)。(噸／小時)。綜上，引起水位變化的主要擾動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，因此對汽包水位實現(xiàn)自動調(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)重時會造成爆炸事故。水位過高，會影響汽包內(nèi)汽水分離效果，使汽包出口的飽和蒸汽帶水增多，蒸汽帶水會使汽輪機產(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，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用，從而增加了電功率輸出。通過燃料的燃燒使整個煙氣溫度升高，能夠產(chǎn)生高參數(shù)的蒸汽。我國習(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的排氣簡稱為“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。蒸汽可以用來推動蒸汽輪機發(fā)電機，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，以及某些動力機械排氣的熱量產(chǎn)生蒸汽或熱水的鍋爐。如有的對鍋爐進(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,其特點是產(chǎn)量大,產(chǎn)點集中, 連續(xù)性強, 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。外壁上焊有加強框架，可保證管箱板的強度和剛度，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)壁和外壁有相對移動。考慮到減少散熱損失，保證運行人員安全，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 法蘭螺栓整個余熱鍋爐分成幾個大組件，每個大組件在制造廠組裝好后裝運。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，會對煙道的支架產(chǎn)生熱應(yīng)力。水平煙道經(jīng)過一個90176。因為余熱鍋爐內(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)備隨時起動余熱鍋爐。余熱鍋爐工作時，應(yīng)該開啟煙囪擋板。燃?xì)廨啓C與余熱鍋爐同時工作，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。此時進(jìn)入蒸發(fā)器的水不是靠循環(huán)泵的動力，而是靠流體的密度差而流動，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。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。但在運行中需要循環(huán)泵，使運行復(fù)雜，增加維修費用。從汽包下部出來的水經(jīng)一臺循環(huán)泵后，進(jìn)入蒸發(fā)器，是靠循環(huán)泵產(chǎn)生的動力使水循環(huán)的，稱為“強制循環(huán)余熱鍋爐”。為實現(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)計要與推廣應(yīng)用相結(jié)合；3．加強與國外的技術(shù)交流，借鑒國外的先進(jìn)經(jīng)驗；4．制定必要的技術(shù)和經(jīng)濟政策，發(fā)揮科研人員的工作積極性。