【正文】 22121O??? (31) 式中 02 一煙氣中的含氧量， %。為了減少化學不完全燃燒熱損失和煙氣熱損失，獲得良好的燃燒效率，實際送入爐內(nèi)的空氣量通常比理論計算空氣量多一些，兩者之比稱為過量空氣系數(shù) α。 當外界負荷變化而需要調(diào)節(jié)鍋爐出力時，隨著燃料量的改變，鍋爐的風量也需要作出相應的調(diào)節(jié)。增加負荷時，先增加風量，隨之增加給粉量 。給粉機的轉(zhuǎn)速控制在 300 一 800r/ min 的范圍內(nèi)。若轉(zhuǎn) 速過高，不但會因煤粉濃度過大堵塞一次風管，而且容易使給粉機超負荷。當鍋爐負荷發(fā)生變動時，是通過改變給粉機轉(zhuǎn)速進行的。我們將系統(tǒng)控制分散成給煤控制 ,送風控制 , 汽包液位控制 , 爐膛負壓控制等一系列閉環(huán)控 【 11】 。同時，當送風量改變時，也應該相應的改變引風量，從而使得爐 膛壓力保持在 20Pa左右。在整個鍋爐燃燒控制系統(tǒng)中，蒸汽壓力的變化表示鍋爐蒸汽的產(chǎn)生量與負荷的耗汽量不相適應，因此必須相應的而改變?nèi)剂系墓?，以改變鍋爐蒸汽的產(chǎn)量。主蒸汽壓力控制系統(tǒng)又包含燃料控制系統(tǒng)和送風控制系統(tǒng)，由于這兩個控制系統(tǒng)是緊密聯(lián)系的，所以一般不將它們分開討論 。 第三個任務是使引風量與送風量相適應 , 維持爐膛壓在一定范圍內(nèi) 【 9】 。 2 鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的組成 燃燒系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)的第一個任務是維持鍋爐出口熱水溫度保持穩(wěn)定 , 克服自身燃料方面的擾動 , 保證負荷與出力的協(xié)調(diào) 。如果負壓過大，會使大量冷空氣漏進爐內(nèi)，從而使熱量損失增加。使燃料與空氣量之間保持一定的比值，保證燃燒的經(jīng)濟性和鍋爐的安全運行 。在該控制系統(tǒng)中，可選用的操縱變量也由 3 個 : 料量、送風量和引風量?，F(xiàn)側(cè)重以燃煤鍋爐來討論燃燒過程的控制。鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的設(shè)計過程中 ,控制方案選擇的好壞對實控制目的起到了非常重要的作用 【 7】 。從而使鍋爐能正常運行。通常我們是路膛負壓保持在微負壓（ 10—80Pa）。 6 (2) 保證燃 燒過程的經(jīng)濟型。省煤器實際上同給水預熱器和空氣預熱器一樣，都設(shè)置在鍋爐尾部（低溫）煙道，以降低排煙溫度提高鍋爐效率，從而節(jié)省了燃料。煙氣流經(jīng)過過熱器后掠過脹接在上、下鍋筒間的對流管束，在管束間設(shè)置了折煙墻使煙氣呈 ―S‖型曲折地橫向沖刷，再次以對流換熱的方式將熱量傳遞給管束的工質(zhì)。繼而煙氣受引風機和煙囪的引力而向爐膛上方流動。 煙氣向水傳熱過程 由于燃料的燃燒放熱，爐內(nèi)溫度很高在爐膛的四周墻面上，都布置一排水管，俗稱水冷壁。鍋爐中的水循環(huán)，也保證與高溫煙氣相接處的金屬受熱面的冷卻而不被燒壞，是鍋爐能長期安全運行的必要條件。以及在鍋筒本身空間的重力分離力作用，使汽水混合物得到分離。位于煙溫較低區(qū)段的對流管束，因受熱較弱，汽水工質(zhì)的容量較大，而位于煙溫較高區(qū)段的對流管束，因受熱強烈，相應的汽水工質(zhì)的容量較小，從而量大的工質(zhì)則向上流入下鍋筒，而容量小的工質(zhì)則向上流入上鍋筒，形成了鍋水的自然循環(huán)。經(jīng)處理的水由水泵加壓，先流經(jīng)省煤器而得到預熱，然后進入氣鍋。燃料燃燒剩下的灰渣，在爐排末端翻過除渣板后排入灰斗，（若是燃氣式鍋爐就沒有這一部分了）這整個過程稱為燃燒過程。 燃料的燃燒過程 首先將燃料（這里用煤）加到煤斗中，借助于重力下落在爐膛排面上，爐排接電動機通過變速此輪箱減速后有鏈輪來帶動，將燃料煤帶入爐內(nèi)。因此，近代鍋爐亦稱為蒸汽發(fā)生器。它通過煤、由或燃氣等的燃燒釋放出化學能，并通過傳熱過程將能量傳遞給水，使水轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝?，蒸汽直接供給工業(yè)生產(chǎn)中所需的熱能，或通過蒸汽動力機，嫩而過轉(zhuǎn)變?yōu)闄C能，或通過汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋? 此外，出了保證鍋爐的正常工作和安全，蒸汽鍋爐還必須裝設(shè)安全閥、水位表、高低水位報警器、壓力表、主汽閥、排污閥和止污閥等，還有用來消除受熱面上積灰的吹灰器，以提高鍋爐運行的經(jīng)濟型。 燃料供給設(shè)備：由運煤設(shè)備、原煤倉和儲煤斗等設(shè)備組成，保證鍋爐所需燃料 供應。省煤器出口煙溫度高，裝上空氣預熱器后，可以進一步降低排煙溫度，也可改善燃料著火和燃燒條件，降低不完全燃燒所造成的損失，提高鍋爐機組的效率。 給水設(shè)備：由水泵和給水管組成。 送風設(shè)備：包括有鼓風機和分道組成。 引風設(shè)備：包括引風機、煙道和煙囪等幾 部分。 燃燒設(shè)備：將燃料和燃燒所需的空氣送入爐膛并使燃料著火穩(wěn)定，充分燃燒。采用省煤器后，降低了排煙溫度，提高了鍋爐效率，節(jié)省了燃料。過熱器一般都裝在爐膛出口。 ） 2 水冷壁：主要是輻射受熱面，保護盧比的作用。 鍋筒：使自然循環(huán)鍋爐個受熱面能適應負荷變化的設(shè)備。 爐子：是是燃燒從充分燃燒并釋放出熱量的設(shè)備。 氣鍋：由上下鍋筒和三簇沸水管組成。圖 鍋爐的大體組成部分。它通過燃料的燃燒釋放大量熱能，并通過熱傳遞把能量傳遞給水，把水變成蒸汽或熱水，蒸汽或熱水直接供給工業(yè)和生活中所需要的熱能。 1 第二章 鍋爐的組成及工作原理 鍋爐的基本構(gòu)造 鍋爐燃燒過程自動控制系統(tǒng)的任務是控制燃料燃燒過程， 使燃料燃燒所提供的熱量適合外界對鍋爐輸出的蒸汽負荷的需求， 同時保證鍋爐的安全經(jīng)濟運行。此外，鍋爐是否因地制宜地有效地燃用地方燃料，并滿足環(huán)境保護的各項要求而努力解 4 決煙塵污染問題，以提高操作管理水平，減輕勞動強度，保證鍋爐額定運行及運行效率，安全可靠的供熱等課題。 隨著 生產(chǎn)的發(fā)展，鍋爐日益廣泛的應用于工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，成為發(fā)展國民經(jīng)濟的重要熱工設(shè)備之一。三要維持爐膛負壓在一定范圍。具體控制任務可分為三個方面：一要穩(wěn)定蒸汽母管壓力。燃燒控制系統(tǒng)由主蒸汽壓力控制和燃燒率控制組成控制系統(tǒng)， 其中燃燒率控制由燃燒量控制、送風量控制、引風量控制三個子系統(tǒng)構(gòu)成。以主蒸汽壓力控制系統(tǒng)為主回路，燃燒率控制系統(tǒng)為內(nèi)回路，通過傳感器采集爐膛壓力，含氧量和爐膛負 壓來調(diào)節(jié)鍋爐的給煤量， 送風量和引風量從而達到最佳熱效率。為實現(xiàn)對燃料量、送風量和引風量的控制 , 相應的有三個控制系統(tǒng) , 即燃料量控制系統(tǒng)、送風量控制系統(tǒng)和引風量控制系統(tǒng)。 鍋爐燃燒自動控制系統(tǒng)的基本任務是使燃料燃燒所提供的熱量適應外界對鍋爐輸出的蒸汽負荷的需求 , 同時保證鍋爐的安全經(jīng)濟運行。 電子信息技術(shù)人工智能技術(shù)給電站 3 鍋爐燃燒優(yōu)化注入了新的活力，鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)進入新的快速發(fā)展時期。 同期，隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，在分散控制系統(tǒng) DCS層面上控制邏輯的優(yōu)化，先進的人工智能技術(shù)在鍋爐燃燒優(yōu)化上應用的研究也開始受到了廣大科研人員的關(guān)注。 20 世紀 80 年代末期和 90 年代初期 隨著我國電廠 ―節(jié)能降耗 ‖措施的推行，電廠開始普遍關(guān)注鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)，通過燃燒優(yōu)化降低鍋爐煤耗 提高火電廠發(fā)電效率。早在 20 世紀70 年代 ,我國就開始了對鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)的研究。尤其是近一、二十年來，隨著先進控制理論和計算機技術(shù)的發(fā)展，加之計算機各項性能的不斷增強及價格的不斷下降使鍋爐應用計算機控制很快得到普及和應用。其控制效果的好壞，效率的高低，一直倍受工業(yè)界的關(guān)注。供熱鍋爐除了生產(chǎn)工藝 有特殊需求外，所生產(chǎn)的熱水不需要過高的壓力和溫度，容量也無需很大。鍋爐是供熱之源，鍋爐機器設(shè)備的任務在于安全，可靠，有 2 效地把燃料的化學能轉(zhuǎn)化成熱能，進而將熱能傳遞給水，以生產(chǎn)熱水和蒸汽。 目前，世界各國都在致力于高效、低污染過路的研究和開發(fā)工作，力求使得優(yōu)于鍋爐燃燒而對環(huán)境造成的破壞追小化。 隨著人類征服自然和改造自然的能力增強，大自然也對人類進行了懲罰，我國西部，特別是西北地區(qū)存在的嚴重水土流失、土地沙漠化、草場退化、沙塵暴頻 繁發(fā)生等就是特例。 隨著人們生活水平的提高，對能源的需求量 急劇增大，鍋爐的數(shù)量也就越來越多。還用于生活熱水供應，洗浴和采暖的所謂生活鍋爐。 VII 目 錄 摘 要 ................................................................................................................................ 2 Abstract ............................................................................................................................... V 第一章 引言 ....................................................................................................................... 1 第二章 鍋爐的組成及工作原理 ........................................................................................... 1 鍋爐的基本構(gòu)造 ..................................................................................................... 1 鍋爐的工作原理及過程 .......................................................................................... 3 燃料的燃燒過程 ........................................................................................... 4 水的氣話過程 ............................................................................................... 4 煙氣向水傳熱過程 ........................................................................................ 5 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng)設(shè)計 ........................................................................................... 1 鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的任務 ....................................................................................... 1 鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的組成 ....................................................................................... 2 主蒸汽壓力控制系統(tǒng) .................................................................................... 2 爐膛壓力控制系統(tǒng) ........................................................................................ 5 鍋爐燃 燒控制系統(tǒng)中被控變量的選擇 ..................................................................... 6 鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的控制方案 ................................................................................ 7 主蒸汽壓力控制系統(tǒng)方案的確定 .................................................................... 7 爐膛壓力控制系統(tǒng)控制方案確定 ..................................................................14 鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的實施 ......................................................................................17 鍋爐燃燒控制系統(tǒng)控制器規(guī)律的選擇 ...........................................................17 VIII 主蒸汽壓力控制系統(tǒng)控制器規(guī)律的選擇 .......................................................18 爐膛壓力控制系統(tǒng)控制器規(guī)律的選擇 ............................................................19 鍋爐燃燒控制系統(tǒng)中控制器的正、反作用的選擇 ...................................................20 主蒸汽壓力控制系統(tǒng)控制器正、反作用的選擇