锅炉蒸汽温度控制（精选11篇）
锅炉蒸汽温度控制 篇1
一、汽包锅炉过热蒸汽热力系统概述
过热蒸汽温度是汽包锅炉运行中一个重要的监控参数, 是锅炉汽水系统中的温度最高点。过热蒸汽温度过高, 会使过热器管壁金属强度下降, 以致烧坏过热器;过热蒸汽温度偏低, 会降低电厂的工作效率。为了更好地理解汽包锅炉过热蒸汽温度控制系统, 本节以600MW单元机组为例, 介绍其锅炉过热蒸汽热力系统。
1. 锅炉过热蒸汽热力系统简介
该系统的过热器采用辐射一对流组合式, 主要包括顶棚过热器、包覆过热器、低温过热器、屏式过热器和高温过热器。顶棚过热器和包覆过热器 (水平烟道包墙、尾部垂直烟道包覆、尾部烟道顶棚等) 均布置在烟温较低区域, 吸热少, 传热效果较差。低温过热器由水平和立式两部分组成, 水平段采用顺列布置。屏式过热器分前后两排, 悬吊在炉膛的前上方。高温过热器 (末级过热器) 位于水冷壁排管后方的水平烟道内, 属于对流式过热器, 顺流布置。
该系统采用二级喷水减温, 第一级布置在立式低温过热器与分隔屏过热器之间的连接管道上, 第二级布置在后屏过热器与末级过热器之问, 左右各布置一个。减温器的减温水来自锅炉给水泵的出口管路上, 减温器的设计压力为20.59MPa。一级减温器作为粗调手段;二级减温器作为细调手段。过热器的减温器采用笛形管结构。
2. 过热蒸汽被控对象的动态特性
对汽包锅炉来讲, 不论是小型锅炉还是大型锅炉, 其过热蒸汽温度被控对象的动态特性基本上相似, 都是有迟延、有惯性、有自平衡能力的。对大型锅炉, 由于过热器管道比较长, 迟延、惯性相对大一些。关于过热蒸汽温度被控对象的动态特性可参考第六章第五节的相关内容, 这里不再赘述。
二、汽包锅炉过热蒸汽温度控制系统
汽包锅炉过热蒸汽温度控制系统主要有过热蒸汽温度串级控制系统、过热蒸汽温度导前微分控制系统和过热蒸汽温度分段控制系统三种方案。
一、过热蒸汽温度导前微分控制系统
过热蒸汽温度导前微分控制系统如图1所示。
该系统引入了减温器出口蒸汽温度的微分信号, 将其作为调节器的补充信号, 以改善控制质量。因为该信号与锅炉主蒸汽温度信号的变化趋势一致, 且比锅炉主蒸汽温度信号快得多, 所以它能迅速反映锅炉主蒸汽温度信号的变化趋势。动态时, 调节器将根据减温器出口蒸汽温度的微分信号和锅炉主蒸汽温度信号与给定值之间的偏差而动作;静态时, 减温器出口蒸汽温度的微分信号消失, 锅炉主蒸汽温度等于给定值。
过热蒸汽温度导前微分控制系统原理方框图如图2所示。
图2中:GOz (s) 为导前区对象的动态特性;Go, (s) 为惰性区对象的动态特性;Gr) (s) 为微分器的传递函数;GT (s) 为调节器的传递函数;K:为执行器的传递系数;K, 为减温水调节阀的传递系数;K。, 为主变送器的传递系数;K碰为副变送器的传递系数。从图13—3可以看出, 该系统是由两个闭合回路I、Ⅱ组成的。闭合回路I称为主回路, 闭合回路Ⅱ称为副回路 (静态时, 断开) 。该系统的主要特点是:
1. 加入导前微分信号缩短了迟延时间, 等效地改善了控制对象的动态特性。
将图2的控制系统等效变换成单回路控制系统, 如图3所示。
静态时, 微分器输出为零, 所以等效对象的输出01"一乱;动态时, 等效对象的输出中除主蒸汽温度臼, 外, 还叠加了导前汽温岛的微分信号。由于导前汽温晚的迟延、惯性比主蒸汽温度岛小得多, 因而等效对象的输出钟的迟延、惯性比主蒸汽温度凸小得多, 因此加入导前微分信号缩短了对象的迟延时间, 等效地改善了控制对象的动态特性。
2. 加入导前微分信号的控制系统是串级控制系统的特例。
将图13—3的控制系统等效变换成串级控制系统, 如图4所示。
从图4可以看出, 微分器传递函数的倒数1/岛 (s) 相当于串级控制系统主调节器的传递函数, 称为等效主调节器;而调节器与微分器的乘积研 (s) GD (s) 则相当于串级控制系统副调节器的传递函数, 称为等效副调节器, 因此加入导前微分信号的控制系统是串级控制系统的特例。
总结
通过这次对汽包锅炉过热蒸汽温度自动控制系统的研究, 可以使锅炉过热器出口蒸汽温度在允许的范围内变化, 并保证过热器壁温度不超过工作允许的温度, 使其能够正常工作。
摘要：汽包锅炉蒸汽温度自动控制系统是单元机组的主要控制系统之一, 包括过热蒸汽温度控制系统和再热蒸汽温度控制系统。过热蒸汽温度控制系统的主要任务是保证锅炉出口蒸汽温度等于给定值;再热蒸汽温度控制系统的主要任务是保证锅炉再热器出口蒸汽温度等于给定值。本章首先介绍汽包锅炉过热蒸汽热力系统流程、汽包锅炉过热蒸汽温度控制系统的基本方案和600MW单元机组汽包锅炉过热蒸汽温度控制系统, 然后介绍汽包锅炉再热蒸汽热力系统流程、汽包锅炉再热蒸汽温度控制系统的基本方案和600MW单元机组汽包锅炉再热蒸汽温度控制系统。
关键词：汽包锅炉,蒸汽温度,自动控制
参考文献
[1]方康玲, 《过程控制系统》, 武汉理工大学出版社, 2002.
[2]王骥程, 《化工过程控制工程》, 化学工业出版社, 1996.
[3]王树青, 《工业过程控制工程》, 化学工业出版社, 1995.
[4]将慰孙, 《过程控制工程》 (第二版) , 中国石化出版社, 2004.
[5]何衍庆, 《工业生产过程控制》, 化学工业出版社, 2004.
锅炉蒸汽温度控制 篇2
作者： 来源： 发表时间：2013-11-18
燃煤蒸汽锅炉改造为燃气锅炉设计方案
设计单位：廊坊市晋盛节能技术服务有限公司
前言
燃煤锅炉在实际使用运行中，热效率低，能源浪费大，排尘浓度大，煤的含硫量高，对大气污染严重。尤其是近年来，能源供需和环境污染的矛盾日益突出。而燃气锅炉的热效率高，对大气污染又低，有很好的环保性能。发达国家的燃气锅炉占有相当大的比重，俄罗斯占60%，美国占98%，日本占99%，发展燃气锅炉是大势所趋。因此，我国越来越多的大中城市制定了相应的强制性法规，限制燃煤锅炉的使用，例如北京、上海、西安等地不再批准建设新的燃煤锅炉房，原有的锅炉房一律改造为燃气锅炉。根据新的环保法，对产生大气污染的设备要实行监管，严格限定污染物的排放量，实施“碧水蓝天工程”，推荐使用清洁燃料或天然气，各级政府会采取相应措施，推行燃煤全面及燃气化改造。天然气是目前世界上一种最清洁的燃料，它燃烧充分，产生的灰份、含硫量和含氮量比燃煤低的多。同时，气体燃料通过管道输送，可极大的减小劳动强度，改善劳动条件，降低运行成本。国家“西气东输”、“忠气进汉”等工程的实施，为锅炉的煤改气提供了优质、充足、廉价的气源。
一、基本情况
青岛啤酒应城分厂原有10t/h燃煤蒸汽锅炉一台，该锅炉为上海四方锅炉厂生产，型号SHL-1.25-AⅡ型，2000年生产，2003年投入使用。锅炉炉体受压元件基本完好，有继续使用价值；锅炉的给水系统和送、引风系统基本完好，非常适宜改造为燃气锅炉。
1、锅炉参数 ① 额定出力 10t/h ② 额定工作压力 1.25Mpa ③ 给水温度 105ОC ④ 设计效率 ≥90% ⑤ 使用燃料： 燃煤
⑥ 燃料消耗量： 5t标准煤/吨蒸汽 ⑦ 燃烧方式 室燃
⑧ 电能消耗（风系统）96.4Kw
2、改造要求 用户要求将现有的一台10t/h燃煤蒸汽锅炉改造为天然气锅炉。并达到如下目标： 1）保持原锅炉的额定参数（如汽温、汽压、给水温度等不变）2）保持或提高原锅炉的出力和效率 3）通过改造达到消除烟尘，满足环保要求
4）改造方案简单易行，投资少、见效快，工期短，因此改炉时涉及面越小越好。改造时不超出锅炉本体基本结构之外。
二、改造技术方案
1、燃煤锅炉改成燃气锅炉注意要点
1）燃烧器的选型和布置与炉膛型式关系密切，应使炉内火焰的充满度好，不形成气流死角；避免相临燃烧器的火焰相互干扰；低负荷时保持火焰在炉膛中心位置，避免火焰中心偏离炉膛对称中心；未燃尽的燃气空气混合物不应接触受热面，以免形成气体不完全燃烧；高温火焰要避免高速冲刷受热面，以免受热面强度过高使管壁过热等。燃烧器的布置还要考虑燃气管道和风道的布置合理，操作、检修和维修方便。2）燃气锅炉炉膛出口烟气温度不会受积灰和高温腐蚀等限制，一般允许在1300℃左右的较高范围。3）一般燃煤锅炉改造成燃气锅炉后，由于受热面和积灰明显减轻，传热条件改善，不完全热损失也可控制得较小，所以锅炉效率可提高约5%-10%。
2、技术方案总的构思
① 炉膛设计考虑天然气燃烧的火焰直径（φ1500mm）和火焰长度（4500mm），使炉膛空间与火焰的充满度达到最佳。炉膛容积热负荷设计为≤100×104cal/m3h
② 考虑到天然气主要成份为CH4，其燃烧后产生的H2O，蒸汽份额较大，故其辐射能力较强，炉膛受热可适当增加，以充分利用其辐射传热，提高热效率，降低钢材消耗，确保锅炉出力，并可能提高锅炉出力。③ 锅炉炉膛内采用微正压燃烧。要求锅炉的炉墙，密封性能要加强。
④ 由于燃气锅炉的空气过剩系数较小，只有1.05~1.2之间，燃烧所需风量较少一些，加上拆除除尘器后，以及烟道系统烟尘较小，所以烟道阻力较小，引风机风量有较多的富余采用档板风门调节，功率损耗较大，建议可考虑采用变频调速方式对引风机进行调控。
⑤ 在炉膛和后烟室看火门处，增加一个至两个防爆门，提高锅炉的抗爆性能。
⑥ 新增加燃烧器控制系统与原有的锅炉控制有机结合在一起，具有燃烧程控功能，能预吹扫自动点火，火焰检测器自检，负荷自动调节，火焰监测故障报警联锁停炉。燃气阀阻检漏，压力高低报警，水位调节水位高低报警，极低水位停炉。蒸汽压力超高炉膛温度超高报警，引风机与燃烧机顺控联锁功能。
3、技术方案简要阐述
① 配置燃气燃烧器：“芬兰”“奥林”GP—700M，DN100一体化全自动燃烧器及包括，组合电磁阀调压阀、过滤器、检漏装置，高压气压开关，气压表及连杆等组成阀组一套，该机输出功率2—8.4MW，火焰尺寸Φ1500X4800 ② 拆除煤斗：在原锅炉基础平面±0.00处以上到锅炉前炉墙面板以前煤斗部分前落灰斗，以及炉排的全轴部分。
③ 拆除炉排：拆除炉排的全炉炉排，以及前后轴和后部老鹰铁。
④ 拆除炉排中间的风箱组成燃烧室空间：根据火焰的尺寸要求，将上下炉排中间的风箱部分拆除，形成一个圆弧形炉膛底部。
⑤ 密封炉排下面的落灰室以及管部的排渣斗，用炉渣将炉排底部的落灰室和后部的渣斗堵住并在炉渣上部放置保温混凝土80mm厚，再在混凝土上放置两层耐火砖（圆弧形放置），最后用耐火混凝土浇注抹面形成耐火保温炉膛底。
⑥ 制作全炉墙及燃烧器的连接面板：用厚度为16mm的钢板在炉座基础平面处以上与锅炉全炉墙平面处进行焊接固定（与钢架相连焊接）根据燃烧头的安装固定尺寸要求，开孔并钻四个固定螺栓孔（攻丝），用耐火砖在钢板内侧砌筑耐火前墙（在钢板与耐火砖之间适当留50—80mm间隙用来填充保温材料）和原有前炉墙，以及新做炉底相连，形成完全密封的新前炉墙。⑦ 用原有左侧和后部的看火门，改成两个防爆门。
⑧ 拆除原有的鼓风机，除尘器，以及空气预热器，将原有的鼓风机及送风道全部拆除（预热器可根据情况考虑），原除尘器被拆除后，钢制烟道将原除尘器卷入口和出口之间空间进行连接。形成完整烟道。⑨ 清除炉内水冷壁管对流管束等受热面上的烟垢，同时将锅炉内水侧的水垢进行清洗，提高锅炉受热面的传热能力。
⑩ 对所有的炉墙及炉门进行密封：由于燃气锅炉在微正压状态运行，为了安全，需要对所有的炉墙及炉门进行密封。
⑾ 安装燃烧机：先将燃烧头拆下，装在前炉墙上的燃烧器连接面板上，并用耐火材料将燃烧筒与炉墙处进行密封；然后按要求依次装上燃气阀组及附件，最后装上燃烧机主体部分。
⑿ 根据燃烧机要求，结合原有的控制系统，设计制作新的控制系统，充分利用原有的系统保留部分的控制器件，新增加部分重新做一个控制柜，将新控制柜与原有控制内保留部分结合，形成新的完整控制系统，能达到如下功能： a.水位自动调节，指示。
b.水位高低报警，极低水位报警联锁停炉。c.炉膛出口温度超高报警，停炉。d.蒸汽压力超压报警，停炉。
e.燃烧负荷自动调节，大、小火自动转接。f.根据压力，工作性自动起停。
g.燃烧程控自动控制，自动实现预吹扫，高压点火，火焰自检，火焰监测，故障熄火报警停炉联锁。h.燃气高、低压报警。i.燃气系统泄漏报警，停炉。j.燃烧机停炉后吹扫。
k.引风机与燃烧机顺控联锁，起动时引风机先开，燃烧器后开，停炉时燃烧器先停，引风机后停。l.所需的电机控制回路，都有短路，缺相，过载等保护功能。
⒀ 调试时要对引风机的风量和压头进行调整：由于改造后引风机有较大富裕量，需要将引风门关小到一定程度，以减少风量和降低风压。
⒁ 引风机改为变频控制：由于引风机功率较大，且改燃气后风量要求较燃煤时少，拆除除尘器和空预器的烟道阻力减小，引风机富裕量较大，采用加挡板调节时，电耗较大，改为变频调节后，能耗会降到原能耗的1/2~1/3，因此节能效果明显。改造工程费用预算
序号 项目名称 型号 数量 金额 备注 1 燃烧器 GP-700M DN100 1 18.90 2 燃气阀组 DN100 1 6.5 3 电控柜 GKF-10-Q 1 3.4 4 锅炉拆除 1 1.6 5 改造材料 8.3 6 改造工费 12.6 7 检验费 1 8 小计 52.30 注:若引风改造为变频控制，加炉膛负压调节控制器, 另增加费用3.4万元整。
三、燃气系统
1、天然气的组份、热性及物理特性 ① 组份（%）CO:0.1 H2:0.2 CH4:95.5 CmHm:1.0 CO2:0.5 N2:2.7 ② 热值 8000kcal/Nm3 ③ 物理特性
a.标态下密度 0.7435kg/Nm3 b.燃烧所需要的空气量 9.64Nm3/ Nm3 c.燃烧产物的烟气含尘量 10.648mg/ Nm3 d.最低着火温度 400ОC e.理论燃烧温度 1700ОC
2、燃烧器对天然气的参数要求：
① 天然气供气压力（动压）1100mmH2O—1500mmH2O ② 热值 ≥8000kcal/Nm3 ③ 流量：80 Nm3/吨蒸汽.h
3、燃气管道流程及设备：
本工程接自市政道路上天然气管道为中压A，为达到锅炉燃烧器前的压力要求，同时又可以防止燃气压力的上下波动，需要在厂区设置一台落地式燃气调压计量柜，该调压柜可完成过滤、调压、稳压、计量、安全切断等功能。为保证向锅炉24小时不间断供气，可采用2+1型式，及双回路加旁通。
4、燃气工程费用预算：
设备材料 规格 数量 造价 调压计量柜 1000 Nm3/h 1台 10万 PE管 DR160 100米 2万 钢管 D159X4.5 30 0.6万 钢管 D89X3.5 20 0.36万 钢管 D57X3.5 20 0.24万 阀门（埋地）D150 1 0.4万 阀门（室内）DN80 2 0.4万 阀门（室内）DN50 2 0.16万 燃气报警系统 3路 0.60万 工程安装 2万 总计 16.76万
四、燃煤锅炉、燃气锅炉使用成本比较
燃煤锅炉如使用煤炭，煤炭的热值为5500Kcal/Kg（按标准煤计算）左右，其市场价每吨460元（煤炭的价格有不断上升趋势，且购销渠道不畅通，为控制目前的能源烂采和浪费严重的形势下，煤炭的价格有继续上升的势头）。10t蒸汽锅炉每吨蒸汽耗煤为0.2吨，价格为92元。天然气的热值为8000kcal/ Nm3，每立方天然气价格为2.0元，按天然气消耗量每吨蒸汽耗气80Nm3计算，价格为160元。以全年生产2000小时计算，两者费用比较详见下表（以1吨蒸汽比较）： 序号 燃煤锅炉 燃气锅炉 1 产生费用项目
消耗量 单价(元)价格(元)消耗量 单价(元)价格(元)燃料耗费 0.2t 660 132 80Nm3 2.9 232 2 电力耗费（风系统、煤系统、灰渣系统）
消耗量 9.6Kwh 2.2Kwh 单价(元)0.58 0.58 价格(元)5.57 1.28 3 灰渣清除(人力、运费)3万元/年 1.5元 0元 4 环保费 10万/年 5元 0元 5 人力成本 6人 2万元/人.年 2万元/人.年
锅炉蒸汽温度控制 篇3
【关键词】锅炉排污率；蒸汽锅炉
1.问题的提出
锅炉热效率的高低，直接影响锅炉的燃料消耗量。长期以来，人们对锅炉的热效率较为关心，而对锅炉排污热损失没有引起足够的重视。尽管在《锅炉房设计规范》中规定了低压蒸汽锅炉的排污率不宜大于10%，但该规定是侧重于对燃煤锅炉，对于燃气锅炉，由于其燃料价格较高（以哈尔滨地区为例，目前，折合到相同热值，天然气的价格约为燃煤价格的5倍左右），若排污量较大会造成燃气锅炉运行费用的增高，规范中的控制值就不一定合适。
本文将通过对锅炉排污率对蒸汽锅炉运行燃料利用率的影响，以及影响蒸汽锅炉排污率因素等分析，提出了减少蒸汽锅炉排污率、提高锅炉运行燃料利用率的措施。
2.锅炉排污率对锅炉运行燃料利用率的影响
2.1锅炉运行燃料利用率的提出。锅炉热效率的高低，直接影响锅炉的燃料消耗量，为简化分析，本文以饱和蒸汽锅炉作为分析对象，并假定无其它用热。蒸汽锅炉热效率可以用下式表示：
η=................（1）
式中：η-锅炉热效率，%；Qr-燃料的低位发热值量，kJ/Nm3；
B一锅炉实际燃料消耗量，Nm3/h；
Dbq—过热蒸汽、饱和蒸汽量，kg/h；
Dps—锅炉机组排污量，kg/h；
ibq—过热蒸汽、饱和蒸汽焓，tJ/kg；
igs—锅炉机组入口给水焓，kJ/kg；
ips—锅炉机组排污水焓，kJ/kg；
从（1）式中可以看出，锅炉的排污热损失被计入了锅炉机组的有效利用热量中，尽管在锅炉房中有时也采取一些利用排污热损失的措施，但均属于二次利用。为真正反映锅炉运行时燃料的利用情况，可用下式表示：
η'=...........................（2）
定义η为锅炉运行燃料利用率。
2.2锅炉排污率对锅炉运行燃料利用率的影响分析。从（1）和（2）式可以得出锅炉热效率和锅炉运行燃料利用率的关系，
η'=η=nη...............（3）
式中 为排污率
定义n为排污系数，从式（3）中可以看出n是一个不大于1的数，它与蒸汽、锅炉给水、以及炉水的焓值和排污率有关，而焓值是与锅炉运行压力有关，n值的大小决定了锅炉运行燃料利用率的高低，n值越大，锅炉运行燃料利用率越高。排污系数n对锅炉运行燃料利用率的影响程度如何，就可以通过分析不同压力下排污率对n值的影响大小来决定。在同一运行压力下，排污系数n值随排污率的增大而减小，在排污率相同时，运行压力越高，排污系数n越小。由于运行压力是受用户用汽性质决定的，所以应通过降低锅炉的排污率，来提高锅炉运行燃料利用率，节约能源消耗。
3.影响锅炉排污率的因素分析
由于低压锅炉给水中含有多种溶解固形物，当给水进入锅内被蒸发时，除了因蒸汽带出少量溶解固形物之外，绝大部分锅水不断地被蒸发，而给水又不断地补充，锅水中的溶解固形物的含量会越来越大。根据《低压锅炉水质标准》的要求，对锅水的溶解固形物含量和碱度均有严格要求，而运行中是靠排污来满足要求的，假设在运行中锅水中溶解固形物的总量不变，那么排出锅外的溶解固形物的总量必然等于输入锅内溶解固形物的总量。可用下式表示：
QpSg+QzSz=QsSs...................（4）
式中：Qp为锅炉排污量t/h；Sg为每吨锅水中溶解固形物的含量g/t；
Qz为锅炉蒸发量t/h；Sz为每吨蒸汽中溶解固形物的含量g/t；
Qs为锅炉给水量t/h；Ss为每吨给水中溶解固形物的含量g/t。
因蒸汽中携带的溶解固形物很少，与锅水、给水中的溶解固形物的含量相比可以忽略不计，这样式（4）可简化为：
QzSz=QsSs........................（5）
==Kr.........................（6）
Kr为用溶解固形物确定的锅水的浓缩倍率，是锅水中溶解固形物的含量与给水中溶解固形物的含量的比值。
可以得出排污率和用溶解固形物确定的锅水浓缩倍率的关系如下：
同理可以得出，排污率和用碱度确定的锅水浓缩倍率的关系如下：
l=.....................................（10）
Kj为用碱度确定的锅水的浓缩倍率。
式中：Ag为锅水中碱度含量me/L；
At为给水总碱度me/L；
Hf为给水负硬度me/L；
Ht为给水总硬度me/L；
从式（9）和（10）可以看出，Kr（或Kj）越大，锅炉的排污率越小，Kr（或Kj）越小，锅炉的排污率就越大。所以只有给水中溶解固形物的含量和给水负硬度才是影响排污率的主要因素。
根据《低压锅炉水质标准》中规定的锅水中溶解固形物的最大含量（Sgm）和锅水碱度最大含量（Agm）的规定值同时计算锅水的最大允许浓缩倍率，并取其较小值做为锅水的最大允许浓缩倍率，以此确定排污率的大小。锅水的最大允许浓缩倍率可以用下式计算：
式中：Sgm、Agm分别为水质标准中锅水溶解固形物、锅水碱度的最大允许含量。经过对哈尔滨地区几处供水水质的计算发现，Krmax，成倍地大于Kjmax，也就是说，此时锅炉给水的负硬度对锅炉的排污率起了决定性的作用。以哈尔滨某供热厂的水质为例，若采用单钠离子交换器软化原水，那么用溶解固形物确定的锅水最大允许浓缩倍率Kmax=22.1（Sgs，取4000mmol/L）用碱度确定的锅水最大允许浓缩倍率Kjmax=7.1（Ags取22me/L），据此得出锅炉的排污率将达到16.4%。所以，必须对锅炉给水中的溶解固形物和碱度进行合理的控制，以降低锅炉的排污率。
4.控制锅炉排污率的措施分析
通过对锅炉排污率的影响因素分析，必须根据锅炉给水中的溶解固形物和碱度的含量，分析其影响大小，并采取合理的水处理方式，一些常用的水处理方式均可有针对性地降低水中的碱度和硬度或溶解固形物等，如不足量酸再生氢钠串联离子交换系统、石灰钠离子交换系统、铵—钠离子交换系统等。
5.结论与问题
锅炉吹管过程蒸汽温度变化的探讨 篇4
目前对于火力发电工程, 锅炉吹管临时管道的设计和安装参照执行《火电发电建设工程机组蒸汽吹管导则》 (DL/T1269-2013) 的标准和参数。该导则中6.2.4规定吹管采用降压吹管法时, 中压主汽门后临时管道设计压力不小于2.0MPa, 设计温度降压吹管时应不小于450℃。根据《火力发电厂汽水管道设计技术规定》 (DL/T5054-1996) 中要求, 使用温度范围在-20~450℃可选用优质碳素钢;450℃及以上应选择普通低合金钢或耐热钢。综合上述导则和规范, 中压主汽门后临时管道必须选用合金管材。这增加了施工单位锅炉吹管临时管道采购和安装的经济成本。本研究项目以导则为依据, 在吹管管线上合理设置温度、压力测量元件, 并将采集数据引至DCS历史数据库。通过测量的数据来验证导则中参数。该数据对于施工单位锅炉吹管临时管道材料选择和校核有重要的参考价值。对企业经济效益具有重要意义。
2 吹管参数的选择
使用蒸汽吹扫时的携带力和扰动大于BMCR工况时蒸汽的携带力和扰动才是有效的吹扫, 吹管系数是吹管时的携带力与BMCR工况时的携带力之比。
计算公式如下:
式中:W———质量流量kg/sec;
V———比容m3/kg;
purge———吹扫工况;
BMCR———锅炉最大连续出力工况;
DF———吹管系数。
由于现阶段通常采用较简单的差压法来监测其吹管效果 (即通过计算实测吹管时流动的差压与额定工况下流动差压之比, 求出吹管系数) 。此方法虽然简单易行, 但不够完善, 比较粗糙。
现采用基于临界流量概念的计算方法。
2.1 蒸汽在管道内的流动规律
对于等截面水平管道内的气体存在摩擦、绝热、绝功的流动, 导出伍里斯方程:
式中:M-马赫数 (M=c/a) , 无因次量;c-气体流动速度m/s;a-在计算点的声音传播速度m/s;cp-气体质量定压热容J/kg·K;p、T、v-分别为气体压力、温度、质量体积, 单位分别为Pa、K、m3/kg;WL-气体克服摩擦耗散的功J/kg。
尽管吹管时蒸汽参数很高, 由于开始管段流速较低, 一般都是亚音速, 总是在排气口达到音速, 蒸汽在管段末端膨胀到临界压力, 然后排向大气, 并在大气内继续膨胀到大气压力。
2.2 吹管质量流量W2purge值得计算
基于临界流量概念的吹管流量计算中, 气体临界流量:
对于过热蒸汽, 可以近似应用理想气体状态方程式, 则上式可改写为:
因为过热蒸汽K=1.3, R=461.5J/ (kg·K) , 则上式可简化为:
式中:W2purge-吹管时蒸汽流量单位kg/s;P0、v0、T0-分别为管道一截面处的蒸汽压力、温度、质量体积, 单位分别为Pa、K、m3/kg;K-气体绝热指数无因次量;d-管道内径单位mm;u-流量系数, 根据管道实际情况可取u=0.93~0.97;R-气体常数J/ (kg·k) 。
从上式可以看出, 只要测量出排气口不远处的蒸汽参数, 就可求出临界流量, 也就是蒸汽吹管流量。
2.3 基于临界流量概念的吹管系数
吹管效果与蒸汽的动量m.c有关, 因流量W=m/t、流速c=Wv/F, 则蒸汽的动量为m.c=Wvt/F
吹管时的蒸汽动量与额定工况下的蒸汽动量比为吹管系数:
式中:m-吹管蒸汽质量kg;m0-额定蒸汽质量kg;W-吹管蒸汽流量kg/s;W0-额定蒸汽流量kg/s;c-蒸汽流速m/s;v-吹管蒸汽质量体积m3/kg;v0-额定蒸汽质量体m3/kg;F-管道蒸汽流通面积m2;DF-吹管系数。
根据锅炉分离器 (汽包) 至汽机的各管道及各受热面的额定参数, 临时管道的材质的要求, 在保证冲管系数的前提下, 所取的降压冲管压力要合适。降压冲管时分离器 (或汽包) 压力5~5.5MPa (此为暂定值, 可根据实际吹管情况进行调整, 但不得超过吹管临时系统允许值) 。吹管过程中应控制主汽温度在350~428℃范围内, 再热蒸汽温度450℃以下。
3 项目研究对象及数据采集
3.1 研究对象概述
本课题项目, 以攀钢煤矸石综合利用自备电厂工程锅炉蒸汽吹管调试过程为实验对象。攀钢工程1×300MW煤矸石发电工程采用东方锅炉公司DG1025/17.4-Ⅱ19型锅炉, 该锅炉为东方锅炉公司研发的自然循环、平衡通风、一次中间再热、汽冷式旋风汽包、全钢架支吊结构的300MW亚临界循环流化床锅炉。
该型号锅炉工况参数如表1。
吹管方式采用一段吹管, 将过热器、主蒸汽管道和再热冷段蒸汽管道、再热器、再热热段蒸汽管道串联吹扫, 一步完成。在再热冷段蒸汽管道上加装集粒器, 防止过热器和主蒸汽管道中杂物进入再热器。吹管方法采用降压吹管。降压吹管是利用锅炉的蓄热短时释放来进行吹管的方法。其特点为:操作简单, 每次吹管时间较短, 耗水量小, 锅炉各部分参数变化大, 有利于管壁上的金属氧化物及焊渣的剥落。
3.2 数据采集
为了全面准确测量锅炉吹管过程中蒸汽的温度、压力变化。分别在临冲门前、中压联合气阀后排汽母管和消音器入口前临时管道上安装临时温度、压力测量元件。过热器、主蒸汽、再热器、再热蒸汽的温度、压力测点用系统中正式元件。
临时安装的压力、温度元件精度等级和测量量程满足测量要求, 在安装前校验合格, 安装后通过计算机电缆和补偿导线将信号引至DCS系统历史数据库。
临时管道保温会影响蒸汽温度真实数据, 为了准确测量临时管道蒸汽温度变化, 临时管道的保温技术要求与正式管道保温一致。
4 数据分析
为了全面分析整个吹管过程参数变化, 选取了2015年12月18日14时25分25秒至2015年12月18日14时32分32秒这个时间段的数据进行分析, 该时间段包含了临时控制门开启前及关闭后吹管参数变化。本次吹管在高温过热器出口蒸汽压力为5.22MPa时开启临时控制门, 开启时间为14时26分37秒;在高温过热器出口蒸汽压力为1.88MPa时关闭临时控制门, 关闭时间为14时30分08s。高温再热出口、中压联合阀门后和消音器入口前吹管参数如下。
(1) 高温再热器出口参数
在本时间段高温再热器出口蒸汽温度最大值为:459.096℃, 时间14时25分25秒。
(2) 中压联合气阀前后及排汽母管参数
在本时间段排汽母管蒸汽温度最大值为:436.998℃, 时间14时30分54秒;壁温最大值:429.598℃, 14时32分24秒。
(3) 消音器入口前临时管道参数
在本时间段消音器入口前蒸汽温度最大值为:430.268℃, 时间为:14时30分44秒。
(4) 各测点综合数据见附文档, 上述测点数据分析如表2。
(5) 吹管系数计算:
(1) 吹管时最大蒸汽流量计算
吹管蒸汽流量W2purge=0.0244ud2p0[1/T0]1/2
(其中:u=0.95;d=700mm=0.7m;p=0.703×106Pa;T=399+273=672K) 。
吹管蒸汽流量W2purge=0.0244×0.95×0.72×703000×[1/672]1/2=307.97kg/s=1108.71t/h。
(2) 过热器出口处的吹管系数
(3) 再热器出口处的吹管系数
通过实测及计算结果, 在控制过热器出口主蒸汽温度和再热器出口再热蒸汽温度控制在450℃左右的情况下, 能满足蒸汽吹管导则的要求及达到吹管效果;并且临时吹管门后及中压主汽门后的蒸汽温度均小于450℃。
5 经济效益分析
(1) 以一台600MW超临界机组吹管为例:临冲门后采用合金钢管道及管件的材料总价为168万元, 由于需要焊前预热、焊后热处理、金属检测等工序, 安装费为23万元;临冲门后采用20G钢管道及管件的材料总价为100万元, 安装费为10万元。
材料价差:168-100=68万元, 材料费价差按3台机组吹管均摊为68/3=22.7万元;安装费价差:23-10=13万元。
(2) 采用优质碳素钢钢管, 一台600MW机组吹管成本可降低费用:22.7+13=35.7万元。
6 结论
(1) 根据锅炉再热器出口和排汽母管温度测点数据分析, 再热器出口蒸汽温度达到452.287℃, 而中压主汽阀后排汽母管的蒸汽温度为437.7℃, 吹管时蒸汽温度在管道内流动而下降。这是因为再热热段蒸汽管道距离长、管径大, 蒸汽在金属管壁内流动时, 由于金属管道热容、支吊架管部件传热和保温效果等原因造成不可避免的热能损耗。
(2) 在控制过热器出口主蒸汽温度和再热器出口再热蒸汽温度控制在450℃的情况下, 能满足蒸汽吹管导则的要求及达到吹管效果;并且临时吹管门后及中压主汽门后的蒸汽温度均小于450℃。
(3) 排汽母管和消音器入口前临时管道蒸汽温度和管道壁温都没有超过450℃, 考虑经济成本, 排汽母管临时管道设计和校核时, 材质可选用优质炭素钢。
(4) 对于火力发电机组, 采用降压吹管时, 排汽母管临时管道材质选用优质炭素钢并在锅炉吹管过程中, 注意监视过热器出口温度, 控制出口蒸汽温度在450℃及以下。
参考文献
[1]《电力建设施工质量验收及评价规程第2部分:锅炉机组篇》 (DL/T5210.2-2009) .
[2]《火力发电建设工程机组蒸汽吹管导则》 (DL/T1269-2013) .
蒸汽锅炉操作规程2 篇5
一、交班前的检查
1、检查热水罐水位与管线阀门开闭情况.2、检查盐罐及离子交换罐附件良好。
3、检查锅炉给水泵阀门开闭情况及排污管完好，看火孔完整.4、检查锅炉各部保温完整无损，各种部件、零件齐全，梯子、栏杆完好，通道无杂物堆积，照明设备完好
5、检查两侧水位计水位指示一致，无泄漏，显示液位清楚，照明充足，各管道支架、吊架完整牢固，保温层完整。
6、压力表、温度表、电脑控制面板显示各参数正常，各种仪表完整、灵活、准确，照明充足。
7、检查天燃气压力是否稳定并符合使用要求。
二、交接班制度
1、交接人员在交班前对水处理设备和化验结果进行检查，具备下列条件方能交班：
①水处理设正常，软水主要指标合格
②锅炉碱度、PH值、氯根等项指标合格
2、工作场所清洁卫生，物品摆放整齐
3、设备运行与记录填写正确、完整，严禁弄虚作假。
4、交接人员向接班人员介绍设备运行情况，以及水质化验和锅炉开启状态、蒸汽压力、排污等情况。
5、接班人员应按规定时间到达工作岗位，查阅交班记录，听取交接情况介绍。接班人员未按时接班，交班人员应向有关领导报告，但不能离开工作岗位。
交班时，如遇事故或重大操作项目，应待事故处理完毕后或操作告一段落后方交接班，接班人员应积极协同处理事故和完成操作项目。
三、锅炉点火
1、检查各系统设备处于待启动状态，各阀门开关位臵正确，燃气符合要求，各仪表指示正确。然后按启动键启动锅炉，此时电脑操作面板左下方显示“运行”二字时，表示锅炉已开启，否则处于待命状态，要再按一下启动键启动。点火时应观察通风机是否先吹扫后，燃烧器再点火燃烧。
2、点火应注意监视燃烧情况，若点火不着或发生灭火时，应立即停止供应燃气，停止点火，检查灭火原因并处理后，再按规定通风后重新点火。
3、锅炉燃烧运行时，烟气冷凝泵应开启循环，直到燃烧停止。
四、运行中的调整
1、当炉内汽压接近工作压力，准备向外供汽，供气前炉内水位应保持在正常水位，供汽时炉膛内炉火燃烧稳定。
2、供汽时将总汽阀微微开启，让微量蒸汽进行暧管，同时将管路上的泄水阀开启，泄出冷凝水，暧管时间根据管道长度、直径、蒸汽温度等情况决定，一般不少于10分钟，暧管时应注意管道的膨胀和管道支架是否出现异常情况，如发现异常要停止暧管，检查并排除故障，待管路已热，管路上冷凝水逐步减少后，方可完全开启总汽阀，开启时宜缓慢进行，同时注意锅炉各部件是否有异响，如有应立即检查，必要时停炉检查。总汽阀完全开启后，将总汽阀手轮退回半圈，以防热胀后不能转动。锅炉供汽后，要再一次检查附属零件、阀门、仪表连接部有无漏水、漏汽等情况，工作是否正常。在任何情况下勿使水位过高或缺水，同时总汽阀不应开得过大，一般控制在1.5～2圈之间，在正常燃烧情况下，即可达到额定压力.五、正常运行
锅炉正常运行的要求：炉内水位正常，蒸汽压力稳定，保持锅炉房整洁，做好交接班工作，加强对设备和仪表的监察确保安全可靠，防止事故发生，锅炉工要定期总结操作经验，不断提高运行管理水平。
1、给水要求
① 锅炉给水需要进行处理，给水必须符合GB1576—85《低压锅炉水质标准》的要求，锅炉正常运行时要求采用自动给水方式，避免因手动补水操作不当，而造成锅炉满水或缺水事故。
②每天白班必须做一次水质化验检查，软水总硬度≤4mmol/L:
给水PH值（25℃）≥7锅水PH值（25℃）在10-122、炉内水位
经常注意炉内水位变化，使其保持在正常水位±25毫米的范围内不得高于最高或低于最低水位，水位表内水位一般有微微晃动现象如水面静止不动，则水位表内可能有堵塞情况，应立即进行冲洗。
3、水位计
每班至少应冲洗水位计一次，使水位计保持经常性清洁，确保水位清晰可见。如发现玻璃板垫子漏水、漏汽时应上紧填料,如水位模糊不清或水位线看不清楚，冲洗仍没有效果时应予以更换。锅炉装有两具水位计，若其中一具损坏，要立即进行修理，如两具同时损坏，应立即临时停炉，直至一具水位计恢复正常后方可继续运行。
4、给水设备
交接班时要检查所有给水泵工作是否正常，如有故障立即进行修理。锅炉给水要求自动给水，采用自动给水来调节锅炉内水位。
5、蒸汽压力
尽可能保持工作压力的稳定，汽压不得超过额定工作压力。
6、压力表
压力表弯曲管每班冲洗一次，并检查压力表是否正常，压力表每半年校验一次，如读数相差一个大气压，须进行修理或更换。
7、安全阀
为了防止安全阀的阀盘和阀座粘住要定期抬起安全阀杠杆，作排汽试验，每隔2—4星期升高气压一次，作排汽试验以检验安全阀的作用。
8、锅炉运行时要求气压稳定，交接班要交得彻底，接班要接得认真，同时要做好交接班记录。
9、锅炉运行时，如有异响应立即检查，必要时停炉检查，应立即查明原因，待排除故障后方可继续运行。
六、排污
（一）锅炉给水内含有或多或少的矿物质，给水进入锅炉汽化后，矿物质留在炉内，浓缩到一定程度后，就在炉内沉淀下来，蒸发量越大运行时间越长，沉淀物就越多，为了防止由于水垢、水渣而引起锅炉损坏，必须保证炉水质量，炉水碱度应不超过26毫克当量/升，超过上述范围时，应对炉水进行排污。
（二）本着“勤排、少排、均匀排”的原则，每班至少排污一次。
（三）排污时应注意下列事项：
1、排污时排污管端处严禁站人，以免发生事故。
2、排污应在低负荷，高水位时进行。排污时应密切注意炉内水位，排污阀全开时排污不得超过30秒。
3、排污具体操作如下：
在锅炉的每个排污管路上，一般都串联安装二只排污阀。排污程序是：排污时将第二只（离锅炉远的一只）全开，然后微开第一只排污阀（离锅炉近的一只）以便预热排污管道，待管道预热后再缓缓开大第一只排污阀。排污完毕后，把靠近锅炉的排污阀慢慢关闭，然后再关闭第二只排污阀。如此操作的目的是用第一只控制排污，以保证第二只的严密性，当第一只渗漏时仍可使用第二只。排污时如发现排污管道内有冲击声，应立即将第一只排污阀关小至冲击声消失为止，然后再缓缓开大，排污不宜长时间连续进行，以免影响水循环。
4、定期排污的间隔时间，应根据锅炉水水质来决定。水渣较多时，间隔时间应短些；水质较好时，间隔时间可长些。每班至少排污一次。
5、排污要在锅炉处于待命状态和低压低负荷时进行。这时锅炉渣垢容易沉积，排污效果好，又不影响锅炉运行。
6、排污时要密切监视水位，防止因排污而造成锅炉缺水，并且不得离开排污现场。
7、排污完毕关闭排污阀后，应检查排污阀是否严密，检查的方法是：一是看排污端是否还有污水排出;二是关闭排污阀过一些时间后，在第二只排污阀的管道上用手试摸，是否冷却，如并不冷却则排污阀关闭不严。
8、排污应缓慢进行，防止水冲击，如管道发生严重振动，应停止排污，待故障排除后进行排污。
9、在排污过程中，如锅炉发生事故，应立即停止排污，但水位过高和汽水共腾时除外。
七、紧急停炉
紧急停炉是当锅炉发生事故，或出现事故隐患有可能危及人参与设备安全时，采取的紧急处理措施，紧急停炉也叫事故停炉。
（1）锅炉运行中，遇到下列情况之一时，应立即停炉：
①锅炉水位降低到水位计的下部可见边缘；
②不断加大向锅炉给水及采取其他措施，但水位仍继续下降；
③锅炉水位已超过最高可见水位（满水），经放水仍不能看到水位；④给水机械全部失效，不能向锅炉内给水；
⑤水位表或安全阀全部失效；
⑥锅炉元件损坏，危及运行人员安全；
⑦其他异常情况危及锅炉安全运行。
（2）紧急停炉的注意事项：
紧急停炉操作的目的是为了防止事故的进一步扩大，尽量减少事故损失和危害。因此，在采取紧急停炉操作时，应保持镇静，先判明原因，再针对直接原因采取措施。
(3)几项典型事故的处理：
（1）缺水事故：水位低于正常水位或看不见水位；低水位警报器发出低水位信号；给水流量不正常地小于蒸汽流量；严重时可嗅到焦味，根据上列现象迅速查明是轻微缺水还是严重缺水，用“叫水法”判断是轻微缺水还是严重缺水；①打开水位表的放水旋塞。②关闭水位表的汽旋塞；③反复开、关水位表的放水旋塞；如水位表仍不出现水位，说明严重缺水，严禁向锅炉上水,立即停炉；如水位表出现水位，说明是轻微缺水，可缓慢向锅炉上水，待水位恢复正常后，恢复正常燃烧。
（2）满水事故：水位计水位高于正常水位；高水位警报器动作；蒸汽温度突然下降；给水流量不正常地大于蒸汽流量，严重时蒸汽管道发生水冲击，法兰处向外冒气，发现上列现象时一定要注意判断是缺水还是满水，否则容易发生误操作而使事故扩大。然后采取关小给水或将自动给水转换为手动给水，停止锅炉运行。
（3）汽水共腾事故：汽包水位计水面发生剧烈波动，看不清水位，蒸汽温度下降，蒸汽管内发生水冲击，法兰处向外冒汽。但应注意汽水共腾与满水现象比较相近，汽水共腾时汽包水位计面并不消失，只是剧烈波动。采取的措施是降低锅炉负荷，加强连续排污放水，开启蒸汽管道疏水门疏水。
（4）锅炉爆炸事故，应立即停炉处理。
（5）锅炉水冲击：首先应查明是蒸汽管内水击还是给水管或排污管内发生水击，或者是锅炉内水击，然后分别采取措施消除。
锅炉蒸汽温度控制 篇6
关键词：蒸汽锅炉；保护系统；日常操作维护
1 蒸汽锅炉的保护系统
1.1 锅炉的水位保护
蒸汽锅炉配有二台水泵，运行和备用。锅炉一般都有一只或二只板式的水位计配套使用，应该时常相互对比，如果发现水位计的指示不相同，就必须及时地校正。水位計应每班进行冲洗，以确定其真实水位。同时，还配备了电极点水位平衡筒，能够精准地采集水位变化的信号而自动发出报警或者控制给水泵。
1.2 锅炉的压力保护
蒸汽压力保护 ：锅炉压力超过额定值时，需进行连锁保护：方法是停炉，燃烧系统停止工作；也可改变火嘴，单段或双段燃烧，亦可调节油量，从而降压，确保锅炉安全运行。燃油（气）蒸汽锅炉压力保护与水位一样，采用多重保护：
（1）压力控制器
通常选择使用二个压力控制器，把压力信号转变成电气信号的一种机电转换设备，它特有的功能就是把高低不相同的压力信号传送到电气开关，然后再对外线路实行连锁保护或自动控制。一般采用电接点压力表和压力控制器，可以让蒸汽压力超出指标后自动报警，从而在达到极限值时就自动断开燃烧器；压力控制器按照实际运行时的压力及时调节双火或单火燃烧；对于一些大型的燃烧器，能够按照压力的大小来调整燃油量的大小，使压力一直保持稳定的状态运行。
（2）安全阀
安全阀其实是锅炉的保护系统中的最后一道防线，当锅炉内的压力大于规定值时，按照安全阀在设计时的整定压力，能够排汽减压，确保了锅炉运行正常。
1.3 锅炉的温度保护
温度保护就是锅炉在安全运转时的一个很重要的程序，因此对蒸汽锅炉内的温度进行及时地保护和调节是特别重要的；同时，当热水锅炉的温度超标时，该程序就可以起到自动调节保护的作用。锅炉中应用较普遍的温度保护装置就是双金属温度控制器。
1.4 锅炉的熄火保护
避免炉膛发生爆炸等危险事件，蒸汽锅炉一定要安装熄火自动保护的装置，其功能主要是监测炉膛内的燃烧状况，以便及时作出反应。它由控制装置和火焰监测器两部分组成。火焰监测器主要就是把控制装置中产生火焰中断或存在的信号，其主要的组成部分是光电池、光敏电阻、和光电倍增管，它们均是红外型或紫外型。控制装置主要是由一组光电互相转换的元件组成，其工作原理就是把光照辐射的强弱转化为对应的强弱不同的电流，并且在输出时呈线性状态，偶尔感应电流会过弱，此时就要经过放大，才可以对控制器有作用。
1.5 锅炉的停电自锁保护
如果电源突然发生中断，锅炉内的工作就马上停炉自锁，假如电流恢复再次通电，就可以随时启动，一定要经过复位来解除自锁，才可以重新点火启动。
2 蒸汽锅炉的日常维护保养浅析
主要使用是光电倍增管、光敏电阻和光电池，它们都有紫外型或红外型，一种光电转换元件，工作原理将光照辐射强弱转变成相应强弱电流。并呈线性状态输出，有时感应电流弱，放大，才能对控制器产生作用。防止炉膛爆炸事件的发生，燃油（气）锅炉必须设置熄火保护装置，功能是监测炉膛内燃烧情况包括点火，当点火失败或燃烧中途熄灭时，一般在5秒内重新点火，关闭进油（气）电磁阀，并接通和发出声光报警信号，这时鼓风机继续运转，吹扫炉膛内残余的可燃气体，经过20～30秒钟的吹扫后，自动切断鼓风机及各种辅机电源，锅炉停止运行。由火焰监测器和控制装置组成。火焰监测器的作用是将控制装置发出火焰存在或中断的信号。
蒸汽锅炉中安装的安全阀有着十分重要的作用，在使用产品时除了要考虑到它的性能外和功能之外，再就要对它的安全问题引起足够的重视了。只有正确合理的使用产品，才会避免点一些不必要的事情的发生。
锅炉的日常维护和保养主要注意以下四点：
（1）锅炉蒸汽阀、水位表、压力表、排污装置、安全阀、给水阀等，严格检查它们的性能是否达到相关的要求，以及其它阀门的开关状态是否保持良好；
（2）锅炉内的自动控制系统，有报警装置、火焰检测器、水温水位检测以及各种类型的显示控制系统、联锁装置等性能是否依然保持良好的运行状态；
（3）锅炉给水系统，有储水水箱的给水温度、水位、水处理设备等是否运转良好；
（4）锅炉通风系统，有调节门、引风机、鼓风以及通风管道、闸板的开度等状态是否仍然良好。
3 总结
总之，蒸汽锅炉中的保护系统时一个结构比较复杂的装置，在其中涉及到了很多技术问题，这就要求工作人员要有足够扎实的专业技能，以便及时解决锅炉中突发的安全事故。此外，还要加强电子自动化在锅炉保护系统中的应用，使锅炉能始终处在一个全自动监视的状态，随时解决出现的问题。
参考文献
[1] 谢红卫；锅炉汽包水位的测量研究与PLC在水位保护的应用[D]；武汉大学；2004年.
工业蒸汽锅炉自动化控制的探析 篇7
锅炉微机控制, 是近年来开发的一项新技术, 它是微型计算机软件、硬件、自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物, 我国现有锅炉每年耗煤量占我国原煤产量的1/3, 目前大多数工业锅炉仍处于能耗高、浪费大、环境污染严重的生产状态。提高热效率, 降低耗煤量, 降低耗电量, 用微机进行控制是一件具有深远意义的工作。
2 锅炉控制系统的一般结构与工作原理
锅炉微机控制系统, 一般由以下几部分组成, 即由一次仪表、现场机、上位机、手自动切换操作、执行机构及阀、电机等部分组成, 一次仪表将锅炉的温度、压力、流量、氧量、转速等量转换成电压、电流等送入微机。控制系统包括手动和自动操作部分, 手动控制时由操作人员手动控制, 用操作器控制变频器、滑差电机及阀等, 自动控制时对微机发出控制信号经执行部分进行自动操作。微机对整个锅炉的运行进行监测、报警、控制以保证锅炉正常、可靠地运行, 除此以外为保证锅炉运行的安全, 在进行微机系统设计时, 对锅炉水位、锅炉汽包压力等重要参数应设置常规仪表及报警装置, 以保证水位和汽包压力有双重甚至三重报警装置, 以免锅炉发生重大事故。
微机控制系统由工控机、显示器、打印机、手操器、报警装置等组成, 能完成对给水、给煤、鼓风、引风等进行自动控制, 使锅炉的汽包水位、蒸汽压力保持在规定的数值上, 以保证锅炉的安全运行, 平稳操作, 达到降低煤耗、提高供送汽质量的目的, 同时对运行参数如压力、温度等有流程动态模拟图画面并配有数字说明, 还可对汽包水位、压力、炉温等进行越限报警, 发出声光信号, 还可定时打印出十几种运行参数的数据。以形成生产日志和班、日产耗统计报表, 有定时打印、随机打印、自定义时间段打印等几种方式。
3 锅炉控制系统中各控制回路的介绍
锅炉控制系统, 一般有蒸汽压力、汽包液位、炉膛负压、除氧器水位、除氧器压力等控制系统。锅炉的燃烧控制实质上是能量平衡系统, 它以蒸汽压力作为能量平衡指标, 不断根据用汽量与压力的变化调整燃料量与送风量, 同时保证燃料的充分燃烧及热量的充分利用。
3.1 锅炉给水控制回路
给水自动调节的任务是使给水流量适应锅炉的蒸发量, 以维持汽包水位在允许的范围内。给水自动调节的另一个任务是保持给水稳定。在整个控制回路中要全面考虑这两方面的任务。在控制回路中被调参数是汽包水位, 调节机构是给水调解阀, 调节量是给水流量。 对汽包水位调节系统产生扰动的因素有蒸发量、炉膛热负荷 (燃料量) , 给水量。
由于给水调节对象没有自平衡能力, 又存在滞后。因此在一般锅炉控制系统中汽包液位回路采用闭环三冲量调节系统。所谓三冲量调节系统就是把给水流量, 汽包水位, 蒸汽流量三个变量通过运算后调节给水阀的调节系统。
锅炉给水系统中还有一个比较重要的控制回路是给水压力回路, 因为汽包内压力较高, 要给锅炉补水必须提供更高的压力, 给水压力回路的作用是提高水压, 使水能够正常注入汽包。但在蒸汽流量未达到满负荷时, 对给水流量的要求也不高。在老式的锅炉系统中一般采用给水泵一直以工频方式运转, 用回流阀降低水压防止爆管, 现在一般采用通过变频器恒压供水的方式控制水压, 具体实现方式是:
系统下达指令由变频器自动启动第一台泵运行, 系统检测给水管的水压, 当变频器频率上升到工频时, 如水压未达到设定的压力值, 系统自动将第一台电机切换至工频直供电, 并由变频器拖动第二台水泵运行, 如变频器运行到工频状态时供水母管压力仍未达到设定压力值系统自动将第二台水泵切换至工频直供电, 再由变频器拖动第三台运行, 依次类推, 直至压力达到设定值。若锅炉需要的给水量减少, 变频控制系统可自动降低变频器的运行频率, 如变频器的频率到零仍不能满足要求, 则变频器自动切换至前一台水泵进行变频运行, 依次类推。变频恒压供水控制系统的实质是:始终利用一台变频器自动调整水泵的转速, 切换时间以管网的实际压力和设定压力的差值决定, 同时保证管网的压力动态恒定。值得注意的是为了防止变频器报警停机或其他故障造成水泵不转会引起锅炉缺水, 所以应该加反馈装置确保变频器正常工作。
除此之外锅炉的供水系统中还包括除氧器压力控制和除氧器水位控制, 除氧器压力控制主要是为了保证除氧器口有足够的蒸汽压力用于将软化水除氧, 这是一个单闭环控制回路, 输入参数是除氧器压力输出参数控制除氧器进汽阀。除氧器水位控制主要是为了保证除氧器内有足够的水提供给锅炉, 这是一个单闭环控制回路输入参数, 是除氧器水位输出参数控制除氧器进水阀。
3.2 锅炉燃烧调节系统
燃烧过程自动调节系统的选择虽然与燃烧的种类和供给系统、燃烧方式以及锅炉与负荷的联结方式都有关系, 但是燃烧过程自动调节的任务都是一样的。归纳起来, 燃烧过程自动调节系统有三大任务:
① 维持汽压恒定。汽压的变化表示锅炉蒸汽量和负荷的耗汽量不相适应, 必须相应地改变燃料量, 以改变锅炉的蒸汽量。
② 保证燃烧过程的经济性。当燃料量改变时, 必须相应地调节送风量, 使它与燃料量相配合, 保证燃烧过程有较高的经济性。
③ 调节引风量与送风量相配合, 以保证炉膛压力不变。
燃烧调节系统一般有三个被调参数, 汽压、烟气含氧量和炉膛负压。一般有3个调节量, 他们是燃料量, 送风量和引风量。燃烧调节系统的调节对象对于燃料量, 根据燃料种类的不同可能是炉排电机, 也可能是燃料阀。对于送风量和引风量一般是挡板执行机构或变频器。
系统各回路中都设置了手自动两种操作方式, 为了实现无扰动切换, 系统引入了各控制对象的反馈值, 在手动操作时PLC输出会自动跟踪控制对象的反馈, 当切换到自动状态时可以进行无扰动切换, 使系统平稳的过渡到自动状态。
4 锅炉控制系统组成结构
上面我们针对锅炉控制系统的各控制回路原理的做了简要分析, 依据以上分析, 我们知道构建一个可靠的、智能随动的智能控制系统是保证锅炉安全生产的基础。锅炉控制系统是典型的多变量、纯滞后、强耦合的控制系统, 如果不能在控制策略和软件实现上很好地解决多变量解偶关系和滞后响应问题, 那么, 实施智能锅炉控制系统改造后同样也将无法实现预期的目标。
在控制系统设计上我们采用集中控制分散驱动的集散控制思想, 把控制系统分为三层:
(1) 信息管理层:完成系统关键技术数据的设定、实时数据和运行状态的监视与控制、历史数据的查看、数据报表的记录与打印、报警与故障的提示处理等功能;主要由上位工控机、组态开发软件、应用程序、通讯模块等组成;
(2) 控制层:主要完成各种控制动作命令、实时数据的采样与处理、连锁动作的关联表达、控制算法的实现、异常现象的自动处理等功能;主要由可编程逻辑控制器的开关量模块、模拟量模块、智能PID调节仪、变频器、可编程逻辑控制器应用程序等组成;
(3) 设备层:主要接受来自的控制器控制命令, 执行相应的动作或提供相应的检测数据。主要由断路器、交流接触器、压力变送器、温度变送器、流量变送器、电动开关阀、模拟信号隔离分配器等组成。
5 结束语
综上所述, 锅炉控制系统改造具有很好的市场发展空间和投资收益前景, 值得广泛地推广。它不仅能够通过自动化控制技术实现安全生产的目的, 还能够节煤节电并能使排放更环保, 总之锅炉的计算机自动化控制是锅炉行业发展的大势所趋, 也是一项利国利民的发展方向。
摘要：锅炉控制系统改造具有很好的市场发展空间和投资收益前景, 值得广泛地推广。它不仅能够通过自动化控制技术实现安全生产的目的, 还能够节煤节电并能使排放更环保。
蒸汽锅炉计算机控制系统设计 篇8
1 锅炉的计算机控制系统
某染织厂有两台10 T/h蒸汽锅炉进行自动控制系统改造, 我们应用一台工业PC工控机进行集散控制, 以PLC为控制核心, 下位系统由若干路智能调节器构成。系统包括:水位控制、炉压控制、燃烧控制、事故监控四大部分。构成一个调度管理, 操作监控, 控制核心, 现场仪表系统。实现分散控制和集中管理。系统对鼓引风电机、上水水泵和补水水泵全部采用变频调速控制, 质量可靠, 控制稳定, 节电显著。
2 系统控制特点和方法
该系统是一套多输入, 多输出, 多回路的控制系统和非线性时变系统。如给水自动控制, 鼓引风机自动控制, 蒸汽压力, 温度自动控制等。还是一个大惯性、大滞后且互相影响的复杂系统。负荷的频繁变化, 煤种、温度的不同等因素, 要建立起精确的数学模型是很困难的, 经典的控制方法很难获得良好的动态和静态性能。且易使锅炉运行不稳定, 不安全。
为此我们进行了大量的调研和查阅资料工作, 根据美国加利福尼亚大学扎德教授, 提出的模糊理论, 利用模糊数据, 模糊逻辑推理和模糊语言, 进行控制系统的设计和编程。近些年来, 模糊理论已成功地应用于许多国际先进企业的复杂控制系统中, 它是先对系统被调量进行采样, 得到精确的实际信号量, 再转化为模拟量, 查表得出模糊决策, 然后将其转化为精确的控制信号送到执行机构去控制调节。模糊控制的质量取决于决策表的编制。它是总结了高级熟练专业技术人员的经验和模糊思维反复试验得出的。使锅炉运行符合我们的控制要求, 易于操作, 安全稳定。
3 燃烧自动控制
锅炉最重要的参数是蒸汽压力。燃烧控制是使燃烧产生的热量适应锅炉蒸汽负荷, 即蒸汽流量。燃烧控制即是控制进风量, 进煤量。协调好风煤比, 使系统在符合变化煤种, 温度等干扰因素作用下, 保持希望的蒸汽压力, 煤膛负压和合适的烟气排放量, 是保证锅炉安全经济运行的控制核心, 我们根据不同负荷分成不同区段, 不同区段对应不同的调节参数, 并允许人工干预, 进行模糊控制方式, 针对锅炉的具体燃烧, 参考多年从事锅炉燃烧经验丰富的高级司炉人员和专业技术人员, 做出具体的控制模型如下:
根据蒸汽压力P, 蒸汽流量D的变化。控制给煤和鼓风的模式为:
其中K1, K2, ……K8为经验模糊参数, 其值可调。
燃烧控制是根据炉排电机转速, 鼓风电机转速跟踪蒸汽压力, 蒸汽流量的变化经模糊运算实现控制好, 当燃烧状况发生变化时, 我们可以调整一下修正值△Y。做到给煤, 鼓风, 引风的合理匹配。控制燃烧的充分经济与合理的烟气排放。炉膛负压稳定, 保证了锅炉运行的适应性, 经济性及安全性, 并达到了节能环保稳定的多重效果。
4 水位自动控制
水位自动控制就是使锅炉给水量适应锅炉蒸发量的变化, 是给水量与蒸发量始终保持平衡, 使锅炉内水位保持在一定范围之内。
我们采用目前较成熟的三冲量给水调节方案。水位信号作为被调量主信号输入, 当锅炉水位偏离正常水位时, 输出发生变化。通过控制器, 改变给水流量, 恢复水位正常水平, 蒸汽流量信号作为反馈信号输入。当蒸汽流量变化时, 给水流量随蒸汽流量变化作相应变化, 抵消蒸汽流量变化时“虚假水位”造成的调节。给水流量信号的输入作为提前反映调节效果的反馈, 信号输入。当给水流量发生自发性扰动时, 给水流量信号改变, 使输出改变。消除给水流量的自发性扰动, 使锅炉水位稳定。另外, 在水位调解过程中, 由于给水流量信号能够较水位信号提前反映调节效果, 从而可以防止水位超调, 在实际实施中, 还有一个“虚假水位”现象。单纯靠增加辅助冲量分流系数效果并不理想。为此我们在三冲量系统基础之上, 增添了非线性控制方案。在水位偏差不同的区间自动选取了不同调节参数和输出限负值, 以得到不同的调节效果对系统稳定起到良好作用。
给水的三冲量自动调节模式:水位H、蒸汽流量D、给水流量G
K9……K1 7为经验模糊参数, 其值可在线设定与修改
5 结论
经改造后的蒸汽锅炉计算机集控系统, 实现了对锅炉燃烧和水位控制, 锅压控制, 事故监控和计算机管理等的自动控制。使系统的可靠性, 先进性, 适应性, 节能环保达到了完美的统一。为最大限度地节约能源, 系统对炉排电机, 鼓引风电机给水泵电机全部应用了变频调速技术, 使锅炉各运行参数都处于最佳状态, 取得了明显的节电, 节煤, 环保的效果。提高了锅炉的热效率, 经济效益十分明显。由于采用了PLC控制和模糊控制, 使是炉排转速鼓, 引风量, 给水水泵转速自动跟踪负荷变化, 按最佳调整量稳定运行, 无忽高忽低现象, 烟气排放, 炉渣排出都达到了理想效果, 大大提高了蒸汽质量, 实现了系统经济、实用、安全、可靠、操作简单、自动化程度高的改造效果。
摘要：本文应用了先进的工业PC控制机, 实现了对中小型燃煤热水蒸气锅炉的自动控制设计和改造。系统包括:水位控制、炉压控制、燃烧控制、事故监控等控制环节, 提出了模糊控制模型。使工业热水蒸气锅炉系统具有抗干扰能力强, 运行安全稳定, 使用简便, 经济节能, 自动化控制程度高, 适应性强等优势。改造后的系统可使燃料燃烧充分, 降低污染, 提高了蒸汽质量。
关键词：蒸汽锅,计算机控制,系统设计
参考文献
[1]魏庆福.S T D总线工业控制机的设计与应用.科学出版社.1 9 9 1
锅炉蒸汽温度控制 篇9
1 超调量是如何引起的
锅炉是一个复杂的多变量非线性系统,各通道之间存在强耦合; 蒸汽压力、温度过程都具有较大的惯性和滞后,这些特点不利于锅炉的控制。此外,为提高发电机组的整体效率,机组向着高参数、大容量的方向发展,这时过大的超调就会给机组控制系统带来很多的难题与不便之处[3]。
这里需要考虑最初是为何会引起超调的。在PID控制中,时间域中用以下公式来表明:
式中,MV是操作量; E是偏差值; SP是设定值; PV是设备状态值; P是比例增益; D是微分增益; I是积分增益。
在如图1所示的PID控制中,从有偏差的状态到收敛为目标值之间较容易发生超调量。尤其对于控制对象,若在存在延迟时间与延时元件的情况下进行强制的控制,容易引起超调现象[4]。
2 超调量防止型混合模糊控制
在图1中的开环传递函数H( s) 在拉普拉斯空间中用下式表示:
式中,Kp是比例增益; Ki是积分增益; Ta是时间常数; s是拉普拉斯算子。
在式( 3) 中,若假设Kp= KiTa,可以得到下式:
图1中的整体传递函数I( s) 用下式表示:
在图1中的模型虽然为二次延时系统,但因实际的设备在一般情况下阶数更高,所以变得复杂,下面介绍把二次延时与延迟时间做等价来表示。该等价模型的传递函数G( s) 用下式表示:
式中,T1= Ta/ Ki; T2= 1 / Ki; T3= 1; L是延迟时间。从该模型的阶跃响应Y( s) 导出超调V的公式为:
这里如果假设:
则式( 7) 将变为如下公式:
若式( 8) 的分子为N( s) ,分母为D( s) ,由展开定理,拉普拉斯逆变换用下式表示:
式中,I = 1 ~ n的正数; si是Y( s) 的极点; u( t) 是阶跃函数。因为式( 8) 、式( 9) 的第一项为0,故可以展开为下式所示:
式中,s2与s2*为共轭复数的关系。根据存在复极点情况的展开定理,用下式表示:
在式( 11) 中各项的分母为:
正如以上所述,式( 11) 如下式所示:
在式( 14) 中应用拉普拉斯变换中在时间域里的转移定理进行延迟时间的处理,若用式( 8) 、式 ( 9) 并整理则可得到下式:
将衰减系数γ = ζ/ω的关系代入式( 15) 中整理得到:
式( 16) 中超调量V可以由下式表示:
在式( 17) 中,使γ =1 ~0的变化时的V - γ曲线如图2所示。另外,改变γ时的响应Y( t) 如图3所示。
从式( 17) 、图2、图3可看到,若γ值小,则上升比较快,超调量会变大。
由式( 8) 、式( 9) ,γ如下式所示:
前面已经叙述过的Kp= KiTa与式( 4) 、式( 5) 、式( 18) 中γ如下式所示:
这里,因为,以减小比例增益Kp,增大积分增益Ki而使γ值增大,从而能够抑制超调量。基于这个基本考虑,混合模糊控制器适用于在PID控制器的参量中采用模糊信号添加补偿信号的方法。
3 补偿系统模型
3. 1 模糊 PID 控制器的结构
模糊控制器是以被调量与定值之间的误差E和误差变化率EC作为控制器的输入变量,所以它的作用与常规PD控制器相类似。积分控制的作用可以消除静态误差,所以,将PID控制策略加入到模糊控制中,构成模糊PID控制是改善模糊控制器稳态性能的一种途径[5]。
PID参数模糊参数自整定是找出PID三个参数与误差E、误差变化率EC之间的模糊关系,在运行中通过不断检测E和EC,根据模糊控制原理对参数进行在线修改,以满足不同E和EC,对控制参数的不同要求而使对象有良好的动、静态性能[6]。模糊PID控制器调整PID三个参数的计算公式如下:
其中,Kp'、Ki’、Kd' 为初始设定的PID参数,而ΔKp、ΔKi、ΔKd为模糊控制器的三个输出,用来根据被控对象的状态在线调节PID的三个控制参数。
模糊PID控制系统结构如图4所示。
3. 2 超调量防止型补偿系统模型
超调量防止型混合模糊控制是在锅炉主蒸汽温度控制系统中新增加的补偿控制部分,由在锅炉负荷变化时为使控制性能提高而进行先行补偿控制的补偿模糊控制系统构成[7]。
补偿系统模型如图5所示,对于误差E而增加模糊输出功率的SV补偿型。
4 仿真实例分析
基于模糊控制规则来调节PID控制器的参数。模糊规则如表1所示输入输出的隶属函数以等间隔的三角形而设计的。在这个混合模糊控制中,表1的模糊规则中的输出功率可以作为PI控制器的P成分与I成分中的补偿信号。
在这个混合模糊控制中,表1的模糊规则中的输出可以作为PI控制器的P成分与I成分中的补偿信号加进去。虽然误差的绝对值很大,但变化率的绝对值较小。在SV中加入补偿信号则可以很好地进行控制响应[8]。
比例增益P的变化范围由其他模糊规则得到的信号作为SV补偿值被输入给PI控制装置时,由于P = 0因而存在无响应的可能性。另外,若允许P < 0,则存在发生逆动作的可能性,顾使P > 0。
若积分增益I≤0,则会出现偏移,由于不能收敛到目标值而使I > 0。
在图6的模糊部分加入了Ke,Kec和Ku,因此调节就变得方便了很多,根据延时的不同,这三个参数也需要进行相应的调节。延迟10s和20s时模糊PID与PID控制的仿真比较如图7 - 8所示。
两种算法的仿真结果的数值比较如表2所示。
以上两个仿真图分别是延迟时间为10s和20s时PID控制与模糊PID智能控制的仿真结果。从仿真的结果看,利用模糊控制,在PI调节器的P、I参量中添加补偿,可以知道调整控制系统的增益的控制回路有防止超调的效果[9]。
5 结束语
在电力系统中,强化网厂协调,提高电力系统安全稳定运行水平已是智能电网研究的热点。运用智能方法可以优化电源结构和电网结构,对实施节能发电调度,提高常规电源的利用效率有很大的指导作用[10]。
通过研究,提出了超调防止型混合模糊控制方式并做了相应的设计,即在锅炉蒸汽温度主控制系统中加入一个模糊PID补偿控制环节,根据导出的时间常数补偿表达式,设计了模糊控制补偿器,使得该智能环节能在负荷变化较大、需要利用锅炉蓄热时发挥作用[11]。针对锅炉蒸汽温度控制系统的大惯性、大时滞的问题,为了进一步提高协调控制系统的性能,在该协调方式的基础上进行了改进,增加了模糊PID控制器。通过仿真可以看出该模糊PID控制系统在抑制系统超调量的方面明显优于传统PID控制,并且取得了更好的动态性能和稳定性[12]。
锅炉蒸汽温度控制 篇10
关键词：煤气锅炉,过热蒸汽,温度偏低,处理
0 引言
从上世纪80年代以来, 我国的煤气锅炉多数基于纯烧高炉煤气来进行设计。随着社会的发展, 科技的进步, 我国相继建成和投运了C6—3.43/1.27抽凝式汽轮发电机组, 原先过热蒸汽的温度因多数因低于400 ℃而达不到汽轮机对进汽参数的高要求, 对汽轮机的安全稳定运行造成极大的不利影响;基于此, 以下结合150 t/h煤气锅炉的原始设计数据及主要技术经济指标, 就煤气锅炉过热蒸汽温度偏低原因及相应的处理措施进行一些探讨。
1 关于150 t/h煤气锅炉的介绍
锅炉的相关指标:额定蒸发量150 t/h, 过热蒸汽出口压力8.82 MPa, 过热出口温度540 ℃, 给水温度130 ℃。
锅炉煤气特性:CO (一氧化碳) 23.5%, CO2 (二氧化碳) 17.5%, CH4 (甲烷) 0.3%, W (水分) 56.43 g/m3, H2 (氢气) 1.8%, N2 (氮气) 56.93%, 低位发热量3.558 kJ/m3, 含尘量10～20 mg/m2
有关锅炉额定负荷下主要技术经济指标:设计效率85.3%, 锅炉煤气耗量28.661 m3/h, 排烟温度150 ℃, 炉膛容积热负荷2.213 105 kJ/m3.h, 炉膛截面热负荷6.579 106 kJ/m3.h。
2 煤气锅炉过热、蒸汽温度偏低的原因分析
进行高炉煤气的纯烧, 这是锅炉的最开始设计, 而高炉以及转炉混合煤气, 这是锅炉在实际运行过程中所采用的燃料, 因而燃料性质出现了完全的改变。有关转炉混合煤气与高炉这二者的比值为1∶2, 通过实践可知, 其低位发热量大致等于7.512 Kj/m3。由于大大减少了煤气的消耗量, 因而大大提高了其发热量, 致使炉膛里的煤气在着火燃烧方面更为容易, 故诸如出现煤气断火等不利于燃烧的现象就不易在煤气着火燃烧过程中出现, 其燃烧状况极为稳定, 具有提升速度比较快的热负荷。这种混合煤气, 主要是经过加压机加压后的煤气, 故具有比较稳定的压力, 以及比较容易控制的热负荷变化速度。所以, 在负荷条件相同情况下, 转炉或高转混合煤气消耗量要比煤气低得多, 改造炉为高转混合煤气以后, 每立方米煤气的发热量要比高炉煤气高得多, 根据相关计算可知, 前者的发热量约为后者的两倍多。
把高炉以及在不同配比下的混合煤气热力学的相关计算结果进行对比, 把锅炉改成燃烧混合煤气以后, 从各个受热面来看, 不管是煤气温度, 还是煤气速度或者传热量, 很明显都出现了极大的改变;尤其是在对高焦炉煤气配比进行改变后, 煤气温度、煤气速度及传热量等参数都出现了极为明显的变化。把锅炉从高炉煤气向烧混合煤气改变以后, 大大提高了各受热面烟气的出口温度, 虽然把煤气速度降低下来, 但却极大地增大了各受热面的热交换数量, 却大为降低了排烟温度, 从而达到了提高锅炉热效率的效果。对于这种混合气体 (2∶1) , 通过理论计算, 可以发现其过热蒸汽的温度可以高达540 ℃, 但在实际运行过程中, 可以发现其过的蒸汽温度往往比400 ℃这个温度来得低;通过相关试验、分析, 并根据锅炉具体运作状况, 可以得出主要是由以下这几个原因造成的:
1) 因为锅炉的设计标准是基于纯烧高炉煤气来进行操作的, 这种煤气成分就使得它的炉膛不仅要具有比较大的容积, 而且还要具有比较高的相对高度;改成以燃烧混合煤气以后, 由于相对延长了高温煤气在炉膛的停留时间, 以理论计算出来的数值就要比炉膛的受热面 (水冷壁吸热量) 来得低, 这就在一定程度上提高了蒸发量, 但从理论上计算出来的数值都要比过热器处烟温、过热器胃部其他受热面烟温以及炉膛出口烟温来得高, 故不管是尾部各个受热面吸热量, 还是炉膛出口的吸热量, 都大为降低, 因而也就降低了过热蒸汽的温度。
2) 因锅炉气体具有比较高的可燃成分, 故在从炉膛进入以后非常容易出现着火并快速燃烧起来, 但不管是炉膛出口的烟温, 还是炉膛火焰中心的温度, 相对来说都要降低, 因而也就降低了过热蒸汽的温度。
3 处理措施
1) 敷设围燃带。
这个围燃带敷设于火焰中心区域内的炉膛水冷壁管上, 其高度约为2.5 m左右;敷设围燃带, 可促使水冷壁的吸热量大为减少, 促使炉膛出口温度的提高, 从而实现了过热器吸热量的增加, 最终实现了促使过热蒸汽温度提高的效果。
2) 增设蓄热稳燃器。
这个稳燃器的增设是在基于炉膛结构改变的基础上实施的;把水冷壁下联箱 (位于锅炉后侧) 由前侧向后侧移动, 再把后侧水冷壁下联箱垂直向上与后侧水冷壁进行直接相连;进行这样改造, 可产生一定温度场来保障低热值煤气的燃烧温度, 不仅可加快其燃烧速度, 还可缩短其燃尽时间, 再加上一部分煤气碰到蓄热稳燃器能迅速燃烧, 促使热效率的提高, 从而最终实现了过热蒸汽温度的提高。
4 结语
综上, 锅炉主蒸汽温度偏低是个不争的事实, 它的存在对汽轮机的安全运行产生了极大不利影响;在实际生产中, 深入研究气锅炉过热蒸汽温度偏低的原因, 并采取相应措施加以处理, 这对于确保汽轮机的稳定运行及使用寿命的延长均具有重要的作用。
参考文献
[1]宗仰伟.电厂锅炉高炉煤气燃烧器改进实验研究[J].冶金能源, 2009 (2) .
锅炉蒸汽温度控制 篇11
从现状看, 在我国有三种干度测试方法, 第一种是利用电导率测量的方法, 简单地说就是去测量炉水电导率和注汽锅炉进水电导率。运用注汽锅炉蒸汽干度测试这种方法在不标定的情况下就可以实现在线的检测。因为它是根据调到率的不同来计算电阻率, 并且不需要对承压部件进行改动。第二种是运用标准的孔板去测量差压。它是根据以往总结出来的经验的公式去进一步的判断出蒸汽的干度。但是由于这个方法的出发点是流动的模型理论, 而且在测量的过程中需要大量的设备费用。因此在一定程度上它还是存在一些漏洞。第三个是通过蒸汽焓不变的原理去测量干度。它的局限性在于它只能在蒸汽压力在2MPa以下和蒸汽干度大于95的情况下采用。
以上三种方法中第一种方法最实用, 但是还存在着一些弊端。例如:运用电导率的测量计算干度的系统中, 对于一些刚安装的仪器运行的稳定性不是那么的精准, 并且在长期的运用传感器过程中, 它会不断的出现结垢现象, 这会直接影响到数据的准确性。而且对传感器的清洁需要时间这样就在一定程度上影响着使用。还有一个问题是电导率在测量过程中的误差, 因为电导率会随着测量介质温度的变化发生一定的变化, 给水温度和炉水温度的不同导致的误差降低了电导率测量的精准度。另外一个是因为摸索不定的气候和进水水源的不稳定导致进水电导的不稳定性。
了解了以上的几个问题后, 为了研制出高标准, 高精度的在线干度测试仪, 本论文设计出油田注汽锅炉蒸汽干度控制系统。
二、油田注汽锅炉蒸汽干度控制系统
1. 注汽锅炉蒸汽干度控制系统具备的设备
(1) 控制系统中的传感器具有抗干扰性能强, 工作起来相当稳定还具备多种报警功能等优点。
(2) 注汽锅炉蒸汽干度控制系统中使用的换热器为不锈钢材料, 这样可以保证其效率高, 体积小还有抗腐等多方面的优点, 在一定程度上带来了巨大的效益。
(3) 为了能够更精准, 对于计算的控制部分使用了可编程控制器, 它源于著名公司的sle500。这个设备具备着操作简单易懂, 运算能力超强并且它的工作稳定性强等好处。
(4) 触摸屏采用的是Rockwell公司的Panel View Plus.这种先进的设备可以适应现场的各种不好的工作环境并且可以独立完成显示记录。
(5) 这种方案它具备四种运行数据的工作状态分别是给水流量、蒸汽的温度、蒸汽的压力、火量。利用停止, 启动报警等状态量可以提供大量的参考数据。
2. 关于油田注汽锅炉蒸汽干度控制系统的运作原理
(1) 在初期, 换向干度显示会屏蔽。因为在换向阀的初期管道里及换热器中炉水与进水的混合在一定程度上影响检测的精准性。在以往大量的调试经验中它只花费屏蔽显示时间是10到15分钟。但是注汽锅炉一般运作的时间不会过于频繁, 所以可以利用启炉的同时去切换换向阀以便减少屏蔽的显示时间。
(2) 干度测试系统流程主要包括五个, 电导传感器、人机界面的组成、换热装置、电动阀及电导控制器。利用这五个去计算炉水和进水的电导率然后进一步的去计算它的干度值。这种方法完全不用标定装置便可以单独实现在线测量。
(2) 在换向阀的控制过程中要把注汽锅炉启动开始的时间到发出信号驱动电动阀换向所设定的时间控制在两到三周的时间。如果太长它会使换热器运用中结垢过多以至于清洗不利。如果太短的话它的操作过程就会过于冗长从而直接影响到设备的使用寿命。因此可以在程序中去设定炉水与进水的数据更换, 使得在短时间内仍可以正常的操作。
(3) 在干度闭环控制的参考范围内, 在热采工艺和注汽锅炉这两个特定条件下, 可以使用调整较小的范围方式来达到微调效果。而且在达到稳定的需要条件下它可以适当的去延长时间常数。如果超出调整后的数据可以利用声光进行报警, 依次做好记录。
(4) 对于进水与炉水在时间上滞后的问题可以考虑在程序上去加数据来拖后时间有利于使干度的计算变得更加的精准。它就是利用数据堆积的方法来延长进水的电导数据, 来达到在同时间炉水和进水的电导率的比较。
3. 分析油田注汽锅炉蒸汽干度控制系统的效果
第一在操作的过程中会产生大量的结垢, 它通过不断的去溶解并及时的冲洗达到系统构件的清洁。并且通过调整系统前端的电动阀门的方式来达到炉水与进水之间的互换效果。
第二由于炉水与进水之间会有老化和结垢等问题, 这种方案可以使炉水与进水之间巧妙的交换, 然后不断的探索出问题的关键所在。结合相应的一些硬件来合理的优化系统的配置。这种简单方式有利于操作人员的使用。
第三是运用换热装置去调整注汽锅炉的炉水与进水的温度差所造成的电导率的测量偏差。在换热装置情况下, 注汽锅炉的炉水与进水运用对流换热。
第四是利用先进稳定的操作系统和控制技术、优秀的工业级产品, 使得在操作过程中性能强结构稳定, 以至于在非常恶劣的环境下也能够工作。并且油田注汽锅炉蒸汽干度控制系统具有多方面的声光报警的功能, 给复杂的操作简单化。
结语
在辽河油田锦州采油厂成功的运用油田注汽锅炉蒸汽干度控制系统这种方案。运用这个方案后一年之内暂未出现因探头的污染使监测精度下降。并且在运用过程中它的测量误差有所减少, 大大降低了现场监测的劳动。油田注汽锅炉蒸汽干度控制系统给社会带来了很大的影响。
参考文献
[1]于亚明.油田注汽锅炉蒸汽干度控制系统解决方案[J].中国仪器仪表, 2013, 05:53-55.
[2]牛占涛.浅谈油田注汽锅炉蒸汽干度控制系统[J].化工管理, 2013, 12:163.