青海大学

过程控制课程设计

实验名称： 锅炉过热蒸汽温度控制系统 姓 名： 才让加 学 号： 1020301025 所在院系： 化工学院化工机械系 专 业： 自动化 指导老师： 王淑钦 实验时间： 2013-12-02——2013-12-15

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摘要

过热蒸汽温度的扰动来源很多，蒸汽流量、燃烧工况、进入过热器蒸汽的热焙、流经过热器的烟气温度和流速等的变化都会使过热蒸汽温度发生变化。而有些扰动间又相互影响，使对象动态过程变得复杂。但归纳起来，主要有三种扰动：蒸汽量、烟气量和减温水量。

本文是针对锅炉过热蒸汽温度控制系统进行的分析和设计。控制系统采用串级控制来控制减温器喷水量以提高系统的控制性能。喷水减温作为调节汽温的手段，根据汽温偏差来改变喷水量。通过使用该系统，可以使得锅炉过热器出口蒸汽温度在允许的范围内变化，并保护过热器营壁温度不超过允许的工作温度。

关键字：扰动来源 过热蒸汽控制 串级控制系统 调节手段

1、生产工艺介绍

1.1 锅炉设备介绍

锅炉是工业过程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，作为动力和热源的过滤，也向着大容量、高参数、高效率的方向发展。

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，常 用的锅炉设备的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。

燃料与空气按照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，经过过热器形成过热蒸汽，在汇集到蒸汽母管。过热蒸汽经负荷设备控制，供 给负荷设备用，于此同时，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，最后经引风送往烟囱排空。

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图1 锅炉设备主要工艺流程图

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供给蒸汽量适应负荷变化需要或保持给定负荷。 ②锅炉供给用汽设备的蒸汽压力保持在一定范围内。 ③过热蒸汽温度保持在一定范围。 ④汽包水位保持在一定范围内。 ⑤保持锅炉燃料的经济性和安全性。 ⑥炉膛负压保持在一定范围。

1.2 蒸汽过热系统的控制

蒸汽过热系统则是锅炉系统安垒正常运行，确保蒸汽品质的重要部分。本设计主要考虑的部分是锅炉过热蒸汽系统的控制。

过热蒸汽温度的控制任务是维持过热器出口汽温在允许范围内，并且保护过热器使管壁温度不超过允许的工作温度.过热蒸汽温度是锅炉给水通道中温度最高的地方.过热器正常运行时的温度一般接近于材料所允许的最高温度.因此，过热蒸汽温度的上限一般不应超过额定值5℃(额定值为450℃ ).如果汽温偏低，则会降低全厂的热效应和影响汽轮机的安全运行，因而过热蒸汽温度的下限一般不低于额定值10℃。

过热蒸汽温度控制的主要任务就是：

① 克服各种干扰因素，将过热器出口蒸汽温度维持在规定允许的范围内，从而保持 蒸气品质合格：

②保护过热器管壁温度不超过允许的工作温度。

本次设计以控制减温水流量的变化来阐述对过热蒸汽温度的自动调节。

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