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过程控制课程设计(论文)-锅炉给水控制系统设计.doc

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过程控制课程设计(论文)-锅炉给水控制系统设计.doc

内蒙古科技大学过程控制课程设计论文题目锅炉给水控制系统设计学生姓名学号专业测控技术与仪器班级20081指导教师2011年9月6日内蒙古科技大学课程设计论文1目录前言....................................................................................................2第一章锅炉的工艺流程.................................................................31.1锅炉的组成..............................................................................31.2锅炉的工作过程......................................................................31.3锅炉的分类.............................................................................4第二章锅炉控制系统的整体设计思路.........................................62.1汽包水位的控制.....................................................................62.2蒸汽温度的控制.....................................................................62.3锅炉燃烧的控制.....................................................................6第三章锅炉给水控制系统设计.....................................................73.1锅炉水位动态特性..................................................................73.2单冲量控制系统.....................................................................73.3双冲量控制系统......................................................................83.4三冲量控制系统....................................................................103.4.1锅炉给水控制系统............................................................................113.4.2前馈控制系统.....................................................................................12第四章设计心得...........................................................................15参考文献..........................................................................................16内蒙古科技大学课程设计论文2前言电力是以电能作为动力的能源。发明于19世纪70年代,电力的发明和应用掀起了第二次工业化高潮。成为人类历史18世纪以来,世界发生的三次科技革命之一,从此科技改变了人们的生活。20世纪出现的大规模电力系统是人类工程科学史上最重要的成就之一,是由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电力生产与消费系统。它将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电力,再经输电、变电和配电将电力供应到各用户。火力发电是利用燃烧燃料煤、石油及其制品、天然气等所得到的热能发电。火力发电的发电机组有两种主要形式利用锅炉产生高温高压蒸汽冲动汽轮机旋转带动发电机发电,称为汽轮发电机组燃料进入燃气轮机将热能直接转换为机械能驱动发电机发电,称为燃气轮机发电机组。火力发电厂通常是指以汽轮发电机组为主的发电厂。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。内蒙古科技大学课程设计论文3第一章锅炉的工艺流程1.1锅炉的组成锅炉设备包括锅炉本体设备和锅炉辅助设备。锅炉本体设备主要由燃烧设备、蒸发设备、对流受热面、锅炉墙体构成的烟道和钢架构建等组成。锅炉的燃烧设备包括燃烧室、燃烧器和点火装置。蒸发设备主要由汽包、下降管和水冷壁等组成。对流受热面是指布置在锅炉对流烟道内的过热器、省煤器和空气预热器。锅炉的辅助设备主要包括通风设备、给水设备、燃料运输设备、制粉设备、除尘设备、除灰设备、锅炉辅机等,如给水泵、送风机、引风机、磨煤机、除尘器、烟囱、灰渣泵、安全阀、水位计等。如图1.1所示。图1.1锅炉的组成1.2锅炉的工作过程煤斗中的煤通过给煤机送至磨煤机,在磨煤机中对煤进行干燥(利用空气预内蒙古科技大学课程设计论文4热器引来的热空气进行干燥)和磨碎。磨成的煤粉进入粗粉分离器,经分离后,合格的煤粉进入煤粉仓或排粉机,然后由给粉机或排粉机将煤粉送往炉膛燃烧。不合格的煤粉经回粉管送回磨煤机再重新磨制。空气由进风道引入送风机,经送风机升压后送入空气预热器,被加热成热空气,然后通过热风道将其中一部分送至磨煤机,进入制粉系统用以干燥和输送煤粉,另一部分热空气直接送至燃烧器。煤粉与空气通过燃烧器进入燃烧室,进行燃烧放热,燃烧产生的高温火焰和烟气在燃烧室加热水冷壁中的水,然后高温烟气依次流过过热器、省煤器和空气预热器,加热这些受热面内的工质(汽、水和空气),在传热过程中烟气的温度逐渐降低。此后利用除尘器清除烟气中携带的大量飞灰,最后由引风机将烟气送往烟囱,排入大气。燃料燃烧后生成的灰渣,一部分落入燃烧室下部的灰渣斗中另一部分被烟气带走,在除尘器中大部分飞灰被分离出来,落入除尘器下部的灰斗中,然后由除尘装置将灰渣和细灰送往储灰场。给水由给水泵送至锅炉房,先进入省煤器,在省煤器中加热提高温度后进入汽包,然后沿着下降管流至水冷壁下联箱,再进入水冷壁管。在水冷壁管内水吸收燃烧室中高温火焰和烟气的辐射热,一部分水汽化为蒸汽,在水冷壁内成为蒸汽和水的混合物,汽水混合物沿水冷壁上升又进入汽包。在汽包中利用汽水分离设备对汽水混合物进行汽水分离,分离出来的水沿着下降管进入水冷壁继续吸热,如此循环。分离出来的蒸汽从汽包顶部的饱和蒸汽引出管引致过热器,在过热器中饱和蒸汽被加热成为过热蒸汽,然后经主蒸汽管道送往汽轮机做功。1.3锅炉的分类按蒸发量的大小,锅炉有小型、中型、大型之分,但它们之间没有固定的分界。一般来讲420t/h以下的锅炉为小型锅炉,420t/h以上至1000t/h以下为中型锅炉,1000t/h以上为大型锅炉。按照蒸汽压力的高低,锅炉可以分为低压、中压、高压、超高压、亚临界压力、超临界压力和超超临界压力锅炉。按照燃料的燃烧方式锅炉一般分层燃炉、室燃炉和循环流化床锅炉。内蒙古科技大学课程设计论文5按照水的循环方式分为自然循环锅炉、强制循环锅炉和直流锅炉。内蒙古科技大学课程设计论文6第二章锅炉控制的整体设计思路2.1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。首先,水位过高会影响汽包内的汽水分离,饱和水蒸气将会带水过多,导致过热器管壁结垢并损坏,使过热蒸汽的温度严重下降。如以此过热蒸汽被用户用来带动汽轮机,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,尤其对大型锅炉,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。2.2蒸汽温度的控制过热蒸汽温度过高或过低,对锅炉运行及蒸汽用户设备都是不利的。过热蒸汽温度过高,过热器容易损坏,汽轮机也因内部过度的热膨胀而严重影响安全运行过热蒸汽温度过低,一方面使设备的效率降低,同时使汽轮机后几级的蒸汽湿度增加,引起叶片磨损。所以必须把过热器出口蒸汽的温度控制在规定范围内。2.3锅炉燃烧的控制锅炉燃烧过程的好坏,不仅直接关系到锅炉的生产能力和生产过程的可靠性,而且在很大程度上决定了锅炉运行的经济性。进行燃烧调节的目的是在满足外界电负荷需要的蒸汽数量和合格的蒸汽品质的基础上,保证锅炉运行的安全性和经济性。具体可归纳为1保证正常稳定的汽压、汽温和蒸发量2着火稳定、燃烧安全,火焰均匀充满炉膛,不结渣、不烧损燃烧器和水冷壁,过热器不超温3使机组运行保持最高的经济性4减少燃烧污染物排放。

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