6 锅炉设备的控制.ppt

北京科技大学自动化学院 锅炉设备的控制 概述 锅炉汽包水位控制 蒸汽过热系统的控制 燃烧控制系统 火电站锅炉和发电机组的协调控制 电站锅炉及其辅助设备系统简图 ①─煤斗；②─给煤机；③─磨煤机；④─空气预热器；⑤─排粉风机；⑥─燃烧器； ⑦─炉膛；⑧─水冷壁；⑨─屏式过热器；⑩─高温过热器；⑾─低温过热器； ⑿─省煤器；⒀─除尘器；⒁─吸风机； ⒂─烟囱；⒃─送风机；⒄─汽包； ⒅─下降管；⒆─顶棚过热器；⒇─排渣室 锅炉机组的工作过程 原煤破碎→原煤干燥→磨制煤粉→输送煤粉→组织燃烧； 空气加热→燃料燃烧配风； 锅炉给水由省煤器受热面加热升温→由蒸发受热面 水冷壁）吸热将给水转变为汽水混合物或直接转变为蒸汽→由过热器受热面将蒸汽进一步加热达到过热状态； 排渣、清灰、除灰、烟气排放。 锅炉机组的系统 制粉系统 燃烧系统 给水系统 除渣、除灰和清灰系统 烟气排放系统 制粉系统和燃烧系统 制粉系统：原煤输送系统将破碎后的原煤送入原煤仓→给煤机→磨煤机→煤粉分离→合格的煤粉→由空气送入炉内燃烧。 燃烧系统 燃烧所需要的空气 → 送风机 → 空气预热器 → → 燃烧器二次风喷口→燃烧室。 →两路热风管道→ →制粉系统输送煤 粉→燃烧器一 次风喷口→燃烧室。 给水系统 给水 凝结水和少量补给水 →水处理设备除去大部分杂质 →汽轮机低压蒸汽抽汽加热并经除氧器去除给水中的氧和不溶解性气体 →由给水泵提高给水压力 →汽轮机高压蒸汽抽汽加热→锅炉省煤器加热 →水冷壁蒸发 →过热器升温至汽机要求的进汽温度。 除渣、除灰和清灰系统 燃烧产生的大块熔渣（约占总灰量的5~10%），经水冷壁冷却形成固态渣由炉底排放 →经碎渣机破碎； 烟气中携带的细灰粒（约占总灰量的90~95%），经除尘器将细灰从烟气中分离出来，由除灰系统送往灰场； 锅炉运行中沉积到受热面上的细灰由吹灰器清除进入除灰系统。 烟气排放系统 燃烧产生的烟气由锅炉尾部的空气预热器出口排出后，经过除尘器，将烟气中的大部分细灰分离出来，排往除灰系统，以防止粉尘粒子对大气产生污染。 概述 燃料和空气按一定比例进入燃烧室燃烧，产生的热量传给蒸气发生系统，产生饱和蒸汽，然后经过热器，得到过热蒸汽，供给生产负荷设备使用。 锅炉设备的主要控制要求 汽包的液位、蒸汽的压力：保持在一定范围内，适应用户负荷的变化 过热蒸汽温度：保持在一定范围内 炉膛负压：保持在一定范围内 燃烧完全：根据经济性和环保的要求 运行安全：液位、炉膛负压、过热度、蒸汽压力等在安全运行范围内 锅炉设备的主要控制系统 给水自动控制系统：保持物料的平衡（给水和蒸汽） 被控变量：汽包液位 操纵变量：给水量 锅炉燃烧的自动控制系统：满足经济性、安全性和环保要求 被控变量：蒸汽压力 操纵变量：燃料量 被控变量：烟气含氧量 操纵变量：送风量 被控变量：炉膛负压 操纵变量：引风量 过热系统的自动控制系统：满足过热度、壁温等要求 被控变量：过热蒸汽温度 操纵变量：喷水量 6.1 锅炉汽包水位的控制 设置锅炉水位控制的必要性 锅炉汽包水位的动态特性 锅炉汽包水位的控制 应用示例 设置锅炉水位控制的必要性 水位稳定是保证锅炉、汽轮机锅炉安全运行的必要条件之一，是锅炉正常运行的重要指标 水位过高：汽包内水汽分离差，蒸汽带水，造成 过热蒸汽的温度下降 损坏蒸汽透平叶轮片 过热器管壁结垢，传热效率下降 水位过低：在用户负荷大时，水会全部汽化，造成 设备损坏 在急冷时，引发锅炉的爆炸 锅炉汽包水位的动态特性 给水流量W对汽包水位H的动态特性 蒸汽流量D对汽包水位H的动态特性 给水流量W对汽包水位H的动态特性 初始段，进入的冷水吸收水位以下饱和汽水中的热量，减少了饱和汽水中的气泡容积，补充气泡的空间，水位上升缓慢； 当水位以下气泡容积不再变化时，水位呈线性升高。 近似于一个积分环节和一个纯滞后环节的串联： 蒸汽流量D对汽包水位H的动态特性 蒸汽用量D增大，如给水量W不变，水位线性下降 蒸汽用量D增大，汽包内气压下降，水呈沸腾状，水位下气泡增加，水位以一阶惯性特性上升，在一定气压下达到饱和汽水状态 合成特性是反向特性，汽包水位呈虚假液位，使控制困难。 扰动分析 影响汽包水位的因素： 汽包（包括循环水管）中的储水量 水位下的气泡容积 影响水位下的气泡容积的因素： 锅