1.1.1 概述 锅炉是石油化工、 发电等工业过程中必不可少的重要动力设备 它所产生的高压蒸汽既可作为驱动透平的动力源又可作为精馏、干燥、反应、加热等过程的热源。随着工业生产规模的不断扩大作为动力和热源的锅炉也向着大容量、高参数、高效率方向发展。如某装置中的一个废热锅炉能产生 10.8MPa 的高压蒸汽蒸发量为 181t/h水在汽包的停留时间为 10min。另一个辅助锅炉能每小时产生 200t 3.8MPa 的高压蒸汽水在汽包的停留时间只有 1min。 锅炉设备根据用途、燃料性质、压力高低等有多种类型和称呼工艺流程多种多样为了...

　　1.1.1 概述 锅炉是石油化工、 发电等工业过程中必不可少的重要动力设备 它所产生的高压蒸汽既可作为驱动透平的动力源又可作为精馏、干燥、反应、加热等过程的热源。随着工业生产规模的不断扩大作为动力和热源的锅炉也向着大容量、高参数、高效率kaiyun体育官网方向发展。如某装置中的一个废热锅炉能产生 10.8MPa 的高压蒸汽蒸发量为 181t/h水在汽包的停留时间为 10min。另一个辅助锅炉能每小时产生 200t 3.8MPa 的高压蒸汽水在汽包的停留时间只有 1min。 锅炉设备根据用途、燃料性质、压力高低等有多种类型和称呼工艺流程多种多样为了了解对锅炉的控制图 1119 列出了常见的锅炉设备的主要工艺流程其蒸汽发生系统是由给水泵、给水控制阀、省煤器、汽包及循环管等组成。 由图 1119 可知燃料与热空气按一定比例送入锅炉燃烧室燃烧生成的热量传递给蒸汽发生系统产生饱和蒸汽 Ds然后经过热器形成一定气温的过热蒸汽 D再汇集到蒸汽母管。压力为mp 的过热蒸汽经负荷设备控制供给负荷设备用。与此同时燃烧过程中产生的烟气 除将饱和蒸汽变成过热蒸汽外 还经省煤器预热锅炉给水和空气预热器预热空气最后经引风机送往烟囱排入大气。 锅炉设备的控制任务是根据生产负荷的需要 供应一定压力或温度的蒸汽 同时要使锅炉在安全、经济的条件下运行。按照这些控制要求锅炉设备将有如下主要的控制系统。 ①锅炉汽包水位控制。被控变量是汽包水位操纵变量是给水流量。它主要是保持汽包内部的物料平衡使给水量适应锅炉的蒸汽量维持汽包中水位在工艺允许的范围内。这是保证锅炉、汽轮机安全运行的必要条件是锅炉正常运行的重要指标。 ②锅炉燃烧系统的控制。有 3 个被控变量蒸汽压力或负荷 、烟气成分经济燃烧指标和炉膛负压。可选用的操纵变量也有 3 个燃料量、送风量和引风量。组成的燃烧系统的控制方案要满足燃烧所产生的热量 适应蒸汽负荷的需要 使燃料与空气量之间保持一定的比值保证燃烧的经济性和锅炉的安全运行使引风量与送风量相适应保持炉膛负压在一定范围内。 ③过热蒸汽系统的控制范围。被控变量为过热蒸汽温度操纵变量为减温器的喷水量。使过热器出口温度保持在允许范围内并保证管壁温度不超过工艺允许的温度。 ④锅炉水处理过程的控制。 这部分主要使锅炉给水的水性能指标达到工艺要求 一般采用离子交换树脂对水进行软化处理。 通常应用程序控制 确保水处理和树脂再生正常交替运行。 1.1.2 锅炉汽包水位的控制 汽包水位是锅炉运行的重要指标 保持水位在一定范围内是保证锅炉安全运行的首要条件水位过高、过低都会给锅炉及蒸汽用户的安全操作带来不利影响。首先水位过高会影响汽包内的汽水分离饱和水蒸汽将会带水过多导致过热器管壁结垢并损坏使过热蒸汽的温度严重下降。如以此过热蒸汽带动汽轮机则将因蒸汽带液损坏汽轮机的叶片造成运行的安全事故。然而水位过低则因汽包内的水量较少而负荷很大加快水的汽化速度 使汽包内的水量变化速度很快 若不及时加以控制 将有可能使汽包内的水全部汽化尤其是大型锅炉 水在汽包内的停留时间极短 从而导致水冷壁烧坏 甚至引起爆炸 所以必须对汽包水位进行严格的控制。 ⑴汽包水位的动态特性 图 1119 的锅炉汽水系统可以图 1120 来简化其图形结构。 决定汽包水位的除了汽包中包括循环水管储水量的多少外也与水位下汽包容积有关。而水位下汽包容积与锅炉的负荷、 蒸汽压力、 炉膛热负荷等有关。 在影响汽包水位的诸多因素中 以锅炉蒸发量 蒸汽流量 D和给水量 W 为主。下面侧重讨论给水流kaiyun体育官网量与蒸汽流量作用下的水位变化的动态