《鍋爐手冊 鍋爐工操作控制手冊 鍋爐操作學習資料工業(yè)鍋爐控制手冊》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《鍋爐手冊 鍋爐工操作控制手冊 鍋爐操作學習資料工業(yè)鍋爐控制手冊（27頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、Homewell 目錄 第一章鍋爐自動調(diào)節(jié)的任務………………………………………………………...2 第二章鍋爐給水系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)…………………………………………………...3 第一節(jié) 鍋爐汽包水位調(diào)節(jié)對象的特性………………………………………..5 第二節(jié) 單沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)………………………………………………….…….6 第三節(jié) 雙沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)………………………………………………….…….7 第四節(jié) 三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)………………………………………………….…….8 第三章鍋爐蒸汽過熱系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)…………………………………………….10 第一節(jié) 過熱蒸汽溫度

2、調(diào)節(jié)對象的特性………………………………………10 第二節(jié) 調(diào)節(jié)減溫水的流量控制過熱器出口蒸汽溫度的調(diào)節(jié)系統(tǒng)…………11 第四章鍋爐燃燒系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)………………………………………………….14 第一節(jié) 鍋爐燃燒系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)的任務………………………………………14 第二節(jié) 鍋爐燃燒過程調(diào)節(jié)對象的動態(tài)特性…………………………………15 第三節(jié) 燃煤鍋爐燃燒過程的自動調(diào)節(jié)………………………………………18 第四節(jié) 燃油鍋爐燃燒系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)………………………………………22 第五節(jié) 鍋爐燃燒凋節(jié)系統(tǒng)的整定…………………………………………... 25 參考數(shù)

3、目： 1.《化工自動化叢書－鍋爐設備的自動調(diào)節(jié)》，孫優(yōu)賢、孫紅主編，化學工業(yè)出版社19825 2.《工業(yè)鍋爐自動控制》，張亮明、夏桂娟主編，中國建筑工業(yè)出版社，1987.11 3.《燃油燃氣鍋爐房設計手冊》，燃油燃氣鍋爐房設計手冊編寫組，機械工業(yè)出版社，1998.6 4.《工業(yè)鍋爐節(jié)能技術》，鹿世金編著，兵器工業(yè)出版社， 1993.12 5.《工業(yè)鍋爐熱工檢測與過程控制》，張亮明、夏桂娟主編，天津大學出版社，1992.9 第一章 鍋爐自動調(diào)節(jié)的任務 鍋爐是工業(yè)生產(chǎn)的重要動力設備，工業(yè)鍋爐的生產(chǎn)任務是根據(jù)負荷設備的要求，生產(chǎn)具有一定參數(shù)（壓力和溫度）的蒸

4、汽和熱水。為了滿足負荷設備的要求，保證鍋爐本身運行的安全性和經(jīng)濟性，工業(yè)鍋爐具有以下自動調(diào)節(jié)任務： 一、保持汽包水位在規(guī)定的范圍內(nèi) 鍋爐汽包水位高度，關系著汽水分離的速度和生產(chǎn)蒸汽的質量，也是確保安全生產(chǎn)的重要參數(shù)。隨著科學技術的飛速發(fā)展，現(xiàn)代的鍋爐要向蒸發(fā)量大，汽包容積相對減小方向發(fā)展。這樣，要使鍋爐的蒸發(fā)量隨時適應負荷設備的需要量，汽包水位的變化速度必然很快，稍微、不注意就容易造成汽包滿水，或者燒成干鍋。在現(xiàn)代鍋爐操作中，即使是缺水事故，也是非常危險的，這是因為水位過低，就會影響自然循環(huán)的正常進行，嚴重時會使個別上水管形成自由水面，產(chǎn)生流動停滯，致使金屬管壁局部過熱而爆管。無論

5、滿水或缺水都會造成事故。因此，必須對汽包水位進行自動調(diào)節(jié)，將水位嚴格控制在規(guī)定的范圍之內(nèi) 二、穩(wěn)定蒸汽的溫度 過熱蒸汽的溫度是生產(chǎn)工藝確定的重要參數(shù)，蒸汽溫度過高會燒壞過熱器水管，對負荷設備的安全運行帶來不利因素。因為新型的蒸汽鍋爐，一般金屬強度的安全系數(shù)設計得比較下，超高溫嚴重還會使汽輪機或其他負荷設備膨脹過大，使汽輪機的軸向推力增大而發(fā)生事故。蒸汽溫度過低會直接影響負荷設備的使用，對汽輪機來說，會影響它的效率，一般情況，進汽溫度每降低5℃，效率降低1％。因此，從安全生產(chǎn)和技術經(jīng)濟指標上看，必須對蒸汽的溫度進行自動調(diào)節(jié)，使蒸汽溫度保持在額定值范圍之內(nèi)。 三、控制蒸汽壓力的穩(wěn)定 蒸汽

6、壓力是衡量蒸汽供求關系是否平衡的重要指標，是蒸汽的重要工藝參數(shù)。蒸汽壓力過高或過低，對于金屬導管和負荷設備都是不利的。壓力太高，會加速金屬的蠕變，壓力太低，就不可能提供給負荷設備符合質量的蒸汽。在鍋爐運行過程中，蒸汽壓力降低，表明負荷設備的蒸汽消耗量大于鍋爐的蒸發(fā)量；蒸汽壓力升高，說明負荷設備的蒸汽消耗量小于鍋爐的蒸發(fā)量。因此，控制蒸汽壓力，是安全生產(chǎn)的需要，是維持負荷設備正常工作的需要，也是保證燃燒經(jīng)濟性的需要。 四、控制爐膛的負壓在規(guī)定的范圍內(nèi) 鍋爐極常運行中，爐膛壓力應保持在10～20Pa的負擔范圍之內(nèi)。負壓過大，漏風嚴重，總的風量增加，煙氣熱量損失增大，同時引風機的電耗增加，不利于

7、經(jīng)濟燃燒；負壓偏正，爐膛要向外噴火，不利于安全生產(chǎn)，有害于環(huán)境衛(wèi)生。所以爐膛負壓必須進行自動凋節(jié)。 五、維持經(jīng)濟燃燒 要使鍋爐燃燒過程出現(xiàn)最佳工況，提高鍋爐的效率和經(jīng)濟性，必須使空氣和燃料維持適當?shù)谋壤?。對于燃油鍋爐，現(xiàn)代的運行水平可以將燃燒室里的自由氧控制在0.5～1％之內(nèi)，即過剩空氣為2.4～5％左右。將過?？諝饨档偷浇诶硐胨蕉植怀霈F(xiàn)CO和冒黑煙，這就需要快速而精確地對燃燒過程進行自動調(diào)節(jié)，使空氣和油呈現(xiàn)最佳的配比。否則，勢必增加熱量損失，降低經(jīng)濟技術指標，并造成對周圍環(huán)境的污染。 工業(yè)鍋爐生產(chǎn)是一個復雜的調(diào)節(jié)對象，有許多個調(diào)節(jié)參數(shù)和被調(diào)節(jié)參數(shù)，還存在著錯綜復雜的擾動參數(shù)。這些

8、參數(shù)的相互作 用如圖1－2所示。 燃 管 運 料 路 行 品 阻 狀 質 力 況 鍋爐設備 給水量 汽包水位 減溫水

9、 蒸汽溫度 燃料量 蒸汽壓力 送風量 煙氣含氧量 引風量 爐膛負壓 一次風 蒸汽流量

10、 圖1－2 鍋爐輸入?yún)?shù)與輸出參數(shù)之間的相互影響示意圖 圖中可以看出，鍋爐是一個多輸入，多輸出，多回路，非線性的相互關聯(lián)的對象，調(diào)節(jié)參數(shù)與被調(diào)參數(shù)之間，存在著許多交叉的影響。例如當鍋爐的負荷變化時，所有的被調(diào)量都會發(fā)生變化。而當改變?nèi)我粋€調(diào)節(jié)量時，也會影響到其他幾個被調(diào)量。因此，理想的鍋爐自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)應該是多回路的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。這樣當鍋爐受到某一擾動后，同時協(xié)調(diào)地動作，改變其調(diào)節(jié)量，使所有的被調(diào)量都具有一定的調(diào)節(jié)精度。但這種調(diào)節(jié)十分復雜，要實現(xiàn)這樣的調(diào)節(jié)比較困難。目前根據(jù)鍋爐的運行經(jīng)驗，實際解決鍋爐自動調(diào)節(jié)任務的方法是將鍋爐當作幾個相對獨立的調(diào)節(jié)對象所組成，相應地設置幾個相對獨立的調(diào)節(jié)

11、系統(tǒng)，這樣可以適當簡化 自動調(diào)節(jié)的問題。下面主要分別討論鍋爐幾個相對獨立的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)特性，組成方案，調(diào)節(jié)方法和調(diào)節(jié)過程。 第二章 鍋爐給水系統(tǒng)的調(diào)節(jié) 工業(yè)鍋爐的汽包水位是正常運行的主要指標之一，汽包水位是一個十分重要的被調(diào)參數(shù)。由于汽包水位在鍋爐運行中占據(jù)首要地位，所以工業(yè)鍋爐自動化都是從給水自動調(diào)節(jié)開始的。 工業(yè)鍋爐給水自動凋節(jié)的任務，是使給水量跟蹤鍋爐的蒸發(fā)量并維持汽包中的水位在工藝允許的范圍內(nèi)。 鍋爐汽水系統(tǒng)如圖2－1所示。以汽包水位h作為被調(diào)量，以給水調(diào)節(jié)間作為調(diào)節(jié)機構來改變調(diào)節(jié)量，

12、即給水量。達到保持汽包水位在允許范圍的目的。 鍋爐汽包水位的自動調(diào)節(jié)，是根據(jù)汽包水位的動態(tài)特性來設計的。引起水位變化的因素很多，但主要擾動是給水量和蒸汽量的階躍變化，調(diào)節(jié)器就是依據(jù)水位信號、蒸汽流量和給水流量的偏差信號進行調(diào)節(jié)的。 汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)，根據(jù)鍋爐的容量，負荷變化的速度，調(diào)節(jié)的精度要求，可分為三種類型： 1．以汽包水位為唯一凋節(jié)信號的單沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)； 2．以汽包水位為主調(diào)節(jié)信號，以蒸汽流量為補充信號的雙沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)； 3．以汽包水位為主調(diào)節(jié)信號，以給水流量和蒸汽流量為補充信號的三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 鍋爐汽包水位的自動調(diào)節(jié)，根據(jù)使用廠家的條件和要求，可選用電動儀表系列，也可

13、選用氣動儀表系列。 第一節(jié) 鍋爐汽包水位調(diào)節(jié)對象的特性 鍋爐汽包中的水位不僅受到給水量（鍋爐的輸入量）和蒸發(fā)量（流出量）之間平衡關系的影響，同時還受到在汽水循環(huán)管道中汽水混合物內(nèi)汽水容積變化的影響。因為鍋爐汽包中的水位H值不僅反映了汽包（包括水循環(huán)的管路）中的儲水容積，也反映了水面下氣泡的容積。水面下氣泡的容積又與鍋爐的負荷和蒸汽壓力有關。因此，影響鍋爐汽包中水位變化的因素是很多的，概括起來有四個主要方面： 一是給水方面的擾動，包括給水母管壓力的變化和給水閥門和開度的變化；二是蒸汽負荷的變化；三是燃料量的變化，還包括影響燃料發(fā)熱量變化的種種因素；四是汽包壓力變化，壓力變化對

14、汽包水位的影響，是通過汽包內(nèi)部汽水系統(tǒng)的“自凝結”和“自蒸發(fā)”過程起作用的。 在蒸汽發(fā)生過程中，汽包內(nèi)部可以看成由蒸汽空間的蒸汽容積VD、蒸發(fā)面以下的汽水容積，即蒸汽容積VS和水容積VW，三部分組成，如圖2-2所示。根據(jù)物料平衡和熱平衡的關系，考慮到由于燃料量對汽包水位的影響有較大的傳送滯后和容量滯后，影響十分緩慢，可以忽略不計。對于汽包壓力的變化往往是由于蒸汽負荷變化所引起的，因此壓力的變化可歸并到蒸汽負荷中去，所以壓力變化對汽包水位的影響也可以忽略不計。這樣汽包水位調(diào)節(jié)對象的動態(tài)特性方程式，經(jīng)推導和化簡可寫成： （2－1） 式中，h

15、－汽包水位的高度； TW－給水流量項的時間常數(shù)，s； TD－蒸汽流量項的時間常數(shù)，s； KW－給水流量項的放大倍數(shù)； KD－蒸汽流量項的放大倍數(shù)； D－鍋爐蒸汽流量，kg/s； W－鍋爐給水流量，kg/s； ， 通過鍋爐汽包水位的動態(tài)微分方程式可以看出，引起汽包水位變化的主要擾動是蒸汽流量的變化和給水流量的變化。下面我們將著重分析在給水流量（稱為內(nèi)干擾）和蒸汽流量（稱為外干擾）擾動下，汽包水位調(diào)節(jié)對象的動態(tài)特性。 一、包水位在給水流量作用下的動態(tài)特性 如果蒸汽負荷量不變，給水量產(chǎn)生變化時，汽包水位調(diào)節(jié)對象的運動方程式可表示為：

16、 （2－2） 二、汽包水位在蒸汽流量擾動下的動態(tài)特性 在蒸汽負荷增加的時候，雖然鍋爐的給水量小于蒸發(fā)量，可水位不但不下降，反而迅速上升，這種特殊現(xiàn)象稱為“虛假水位”現(xiàn)象。 “虛假水位”產(chǎn)生的原因主要是，蒸汽流量增加，汽包內(nèi)的氣壓下降，爐水的沸點降低，使爐管和汽包內(nèi)的汽水混合物中的汽容積增加，體積膨脹，引起汽包水位上升。因“虛假水位”現(xiàn)象而出現(xiàn)的水位最大偏差，是不可能依靠凋節(jié)來克服的。另外，當鍋爐的負荷突然減小時，則汽包水位變化的情況是相反的，汽包水位先下降后上升。 第二節(jié) 單沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng) 以汽包水位為唯一調(diào)節(jié)信號的鍋爐給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)

17、稱作單沖量水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其凋節(jié)系統(tǒng)示意圖如圖2－5所示。它是汽包水位自動調(diào)節(jié)中最簡單，最基本的一種調(diào)節(jié)形式。調(diào)節(jié)系統(tǒng)由汽包、水位變送器，凋節(jié)器和給水調(diào)節(jié)間組成。當汽包水位發(fā)生變化時，水位變送器發(fā)出信號并輸入調(diào)節(jié)器，水位調(diào)節(jié)器根據(jù)水位的測量與給定值的偏差，經(jīng)過運算放大后輸出調(diào)節(jié)信號，去控制給水閥門，改變給水量來保持汽包水位在允許范圍內(nèi)。上述信號傳遞可用圖2－6的方塊圖表示。 工業(yè)鍋爐的容量一般都在20t/h以下，對于中小型鍋爐，由于汽包相對負荷而言，它的容量較大，水位受到擾動后的反應速度比較慢，“虛假水位”現(xiàn)象不很嚴重，因此，一般采用單沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)就可以滿足生產(chǎn)上的要求。 由于工業(yè)鍋爐對

18、汽包水位控制要求不高，采用比例調(diào)節(jié)規(guī)律能得到較好的效果，所以目前工業(yè)鍋爐水位對象采用比例調(diào)節(jié)規(guī)律很普遍。如果單沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)，采用比例積分調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)汽包水位，則可以實現(xiàn)無差調(diào)節(jié)。 單沖量鍋爐給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)，可用氣動儀表進行調(diào)節(jié)工作，也可選用電動單元儀表組成凋節(jié)系統(tǒng)。不少自動化儀表廠還生產(chǎn)有成套的鍋爐自動控制裝置。如選用 DDZ一II型儀表組成調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其裝置方塊圖如圖2-7所示。 單沖量汽包水位調(diào)節(jié)的優(yōu)點是；系統(tǒng)結構簡單，對汽包容量比較大，水位在受到擾動后的反應速度比較慢，“虛假水位”現(xiàn)象不很嚴重的鍋爐，采用單沖量水位調(diào)節(jié)是能夠滿足牛產(chǎn)要求的。 單沖量汽包水位調(diào)節(jié)存在

19、著一些缺點，主要有：（1）這種調(diào)節(jié)方案只根據(jù)水位信號調(diào)節(jié)給水量，在鍋爐負荷變化大，即階躍擾動很大時，由于鍋爐的“虛假水位”現(xiàn)象，例如負荷蒸汽增加時，水位一開始先上升，調(diào)節(jié)器只根據(jù)水位作為調(diào)節(jié)信號，就去關小閥門減少給水量，這個動作對鍋爐流量平衡是錯誤的，它在調(diào)節(jié)過程一開始就擴大了蒸汽流量和給水流量的波動幅度，擴大了進出流量的不平衡。（2） 從給水擾動下水位變化的動態(tài)特性可以看到，由于給水壓力改變等原因造成給水量變化時，調(diào)節(jié)器要等到水位變化后才開始動作，而在調(diào)節(jié)器動作后又要經(jīng)過一段滯后時間τ才能對汽包水位發(fā)生影響，因此必將導致汽包水位波動幅度大，調(diào)節(jié)時間長。由于單沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)存在這些缺點，對于虛假

20、水位現(xiàn)象嚴重及水位反應速度快的鍋爐，為例改善調(diào)節(jié)品質，滿足運行的需要，常采用雙沖量或三沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 第三節(jié) 雙沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng) 雙沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)，是以鍋爐汽包水位信號作為主凋節(jié)信號，以蒸汽流量信號作為前饋信號，構成的鍋爐汽包水位自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。雙沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)如圖2－8所示，其方塊圖如圖2－9所示。 雙沖量汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特點是：（1）引入蒸汽流量前饋信號可以消除“虛假水位”現(xiàn)象對調(diào)節(jié)的不良影響。當蒸汽量變化時，就有一個給水量與蒸汽量同方向變化的信號，可以減少或抵消由于“虛假水位”現(xiàn)象而使給水量與蒸汽量相反方向變化的錯誤動作。使調(diào)節(jié)閥一開始就向正確的方向動作。因而能大大

21、減小給水量和水位的波動，縮短過渡過程的時間。（2）引入了蒸汽流量前饋信號，能夠改善調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性，提高調(diào)節(jié)質量。 雙沖量汽包水位控制可用氣動單元組合儀表組成水位自控系統(tǒng)，也可選用電動單元組合儀表組成水位自控系統(tǒng)。目前，電動單元組合儀表使用較為廣泛。 雙沖量自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)存在的問題是：調(diào)節(jié)作用不能及時地反映給水方面的擾動。當給水量發(fā)生擾動時，要等到汽包水位信號變化時才通過調(diào)節(jié)器操作執(zhí)行器進行調(diào)節(jié)，滯后時間長，水位波動大。因此，如果給水母管壓力經(jīng)常有波動，給水調(diào)節(jié)閥前后壓差不能保持正常時，不宜采用雙沖量調(diào)節(jié) 第四節(jié) 三沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng) 三沖量鍋爐汽包給水自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，是以汽包

22、水位H為主調(diào)節(jié)信號，蒸汽流量D為調(diào)節(jié)器的前饋信號，給水流量W為調(diào)節(jié)器的反饋信號組成的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。三沖量水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成原理如圖2－11所示。 近代鍋爐都向大容量高參數(shù)的方向發(fā)展，一般講鍋爐容量越大，汽包的容水量相對就越小，允許波動的蓄水量就更少。如果給水中斷，可能在很短時間內(nèi)就會發(fā)生危險水位；如果僅僅是給水量與蒸汽量不相適應，也可能在幾分鐘也可能在幾分鐘內(nèi)就會出現(xiàn)缺水和滿水的事故。因此，對汽包水位的控制要求將越來越高。 三沖量汽包給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)，采用蒸汽流量信號對給水流量進行前饋調(diào)節(jié)，克服外擾影響，用給水量信號作為反饋信號，克服內(nèi)擾影響，可以使給水調(diào)節(jié)能量大大提高。 三沖量給水單級

23、調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用電動組合儀表，如圖2-12所示。 裝有三沖量調(diào)節(jié)裝置的鍋爐在運行時，由于引進了蒸汽流量和給水流量的調(diào)節(jié)信號，調(diào)節(jié)系統(tǒng)動作及時，抗干擾能力較強，當蒸汽負荷突然發(fā)生變化，蒸汽流量信號使給水調(diào)節(jié)閥一開始就向正確方向動作，即如蒸汽流量增加，給水調(diào)節(jié)閥開大。抵消了由于虛假水位引起的反向動作，減小了給水流量的波動幅度，如果給水流量減少，則調(diào)節(jié)器立即根據(jù)給水流量減少的信號開大給水閥門，使給水流量維持不變。這樣，汽包水位很少受到影響。再者，給水流量信號也是調(diào)節(jié)器動作后的反饋信號，使調(diào)節(jié)器及早知道調(diào)節(jié)效果，能較好地控制水位的變化，改善調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質。

24、 第三章 鍋爐蒸汽過熱系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié) 蒸汽過熱系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)任務是維持過熱器出口蒸汽溫度在允許范圍之內(nèi)，并保護過熱器，使過熱器管壁溫度不超過允許的工作溫度。蒸汽過熱系統(tǒng)包括一級過熱器、減溫器、二級過熱器等。 在鍋爐生產(chǎn)中，整個汽水通道中溫度最高的是過熱蒸汽溫度。過熱器正常運行時的溫度一般要接近于材料所允許的最高溫度，如果過熱蒸汽溫度過高，則過熱器容易損壞，也會使汽輪機內(nèi)部引起過度的熱膨脹，嚴重影響生產(chǎn)運行的安全；過熱蒸汽溫度過低，則設備的效率將會降低．一一般蒸汽溫度每降低5～10℃，效率約要降低1％，同時使通過汽輪機最后幾級的蒸汽濕度增加．引起葉片的磨損。因此必須調(diào)節(jié)

25、過熱器出口蒸汽溫度，使它不超出規(guī)定的范圍。對于中高壓鍋爐，過熱蒸汽溫度的偏差不應超出額定值的10℃。 過熱蒸汽溫度的自動調(diào)節(jié)是鍋爐自動化的重要任務之一，它的調(diào)節(jié)干擾因素多．調(diào)節(jié)的困難較大，主要影響因素有下列方面： 1．過熱器作為調(diào)節(jié)對象來看，它的特點是滯后時間比較大。在發(fā)生擾動后，溫度往往不會立即變化。另外，測量溫度的感受元件也有較大的慣性，在動態(tài)過程中不能即使地發(fā)出測量和調(diào)節(jié)信號。 2．設備的結構設計與自動調(diào)節(jié)的要求存在矛盾。從調(diào)節(jié)的角度說，減溫設備應裝在過熱蒸汽出口的地方，這樣可以使調(diào)節(jié)左右的滯后時間小一些，使輸出的蒸汽溫度波動下。但從設備安全方面來講，則減溫設備應安裝在過熱

26、器的人口，以最有效地保護過熱器的本體。 3．造成過熱器出口蒸汽溫度變化的擾動因素很多，而且各種擾動之間又互相影響，使對象的動態(tài)過程十分復雜。能使過熱器出口蒸汽溫度改變的因素有；蒸汽流量的變化、燃燒工況的變化、鍋爐給水溫度的變化、進人過熱器蒸汽熱爛的變化、流經(jīng)過熱器的煙氣溫度及流速的變化、鍋爐受熱面結垢等。歸納起來主要有以下三種： （1）蒸汽流量（即負荷）的變化。蒸汽流量變化對不同的過熱器型式其影響是很不相同的。一般輻射過熱器的蒸汽溫度，隨著蒸汽流量的增大而降低。這是因為爐膛溫度隨鍋爐負荷的增加而升高不多，輻射傳熱量正比于ΔT4（ΔT即爐膛溫度的增量），它的增加不足以滿足流過

27、輻射過熱器蒸汽量增加所需的熱量；對流式過熱器的蒸汽溫度，隨著蒸汽流量的增加而升高，這是由于燃燒生成物與鍋爐負荷成正比地增加，即煙氣流速隨鍋爐負荷成正比地增大，因此對流傳熱系數(shù)隨著煙氣流速的增大而增大，對流傳熱量隨著傳熱系數(shù)的增大而增加，由于對流傳熱量增加的熱量超過蒸汽流量增加所需要吸收的熱量，使蒸汽溫度升高。 （2）減溫水量的變化。改變減溫水量，實際上是改變過熱器進口蒸汽的熱焓，亦即改變進口蒸汽溫度。減溫水量增加時，進口蒸汽溫度降低，在其他條件不變的情況下，二級過熱器出口蒸汽溫度也隨之降低。 （3）煙氣方面的熱量變化，如過量空氣系數(shù)α變化，使燃燒產(chǎn)物的數(shù)量改變，從而改變了煙

28、氣的溫度和流動速度，也改變了對流傳熱和輻射傳熱的比例。過?？諝饬繉^熱蒸汽溫度的影響也與過熱器的型式有關。對于大多數(shù)現(xiàn)代鍋爐，對流部分吸收的熱量大于輻射部分吸收的熱量，因此，過熱蒸汽溫度將隨過剩空氣量的增加而增大。 對于不同的擾動，過熱蒸汽溫度的動態(tài)特性是各不相同的，下面分別討論蒸汽流量、減溫水量、煙氣量三種擾動下蒸汽溫度對象的動態(tài)特性。 第一節(jié) 過熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)對象的特性 一、減溫水量擾動下蒸汽溫度對象的動態(tài)特性 減溫水量擾動時，其擾動地點（過熱器入口，即減溫器的安裝位置）與測量蒸汽溫度的地點（過熱器出口）之間有著較大的距離，此時過熱器是一個有純滯后的多容對象。當擾動發(fā)生后，

29、要隔較長時間才能使蒸汽溫度發(fā)生顯著變化，滯后時間比較大。滯后時間產(chǎn)生的原因有：（1）由于擾動地點至測量被調(diào)量地點之間的距離造成傳遞滯后（或稱純滯后）；（2）由于過熱器管壁儲熱量和表面?zhèn)鳠嶙枇υ斐傻娜萘繙蟆＿^熱器管壁的熱容量愈大，則傳遞 滯后與時間常數(shù)T的數(shù)值都愈大。 二、煙氣側熱量擾動下蒸汽溫度對象的動態(tài)特性 煙氣側熱量擾動，包括煙氣流速和煙氣溫度的擾動。在這種擾動下，煙氣與蒸汽之間的換熱條件發(fā)生了變化，由于這個變化是在全部過熱器中同時發(fā)生的，因此過熱器吸收熱量的改變應該沒有傳遞滯后，當燃料或空氣量發(fā)生擾動時的蒸汽溫度飛升曲線如圖3-2所示。 三、蒸汽流量擾動下蒸汽溫度對象

30、的動態(tài)特性 蒸汽流量變化時，過熱器的動態(tài)特性與煙氣側熱量擾動下的動態(tài)特性是相似的，具有較小的滯后，較小的時間常數(shù)。 綜合上述可以歸納得出下列幾點： 1. 蒸汽溫度調(diào)節(jié)對象不管在哪一種擾動下都有自平衡能力。而且改變?nèi)魏我粋€輸入?yún)?shù)（擾動），其他的輸入?yún)?shù)都可能直接或間接地影響過熱蒸汽，這使得調(diào)節(jié)對象的動態(tài)過程十分復雜。 2. 在減溫水流量擾動下，蒸汽溫度對象具有較大的傳遞滯后和容量滯后，縮短減溫器與蒸汽溫度控制點之間的距離，可以改善其動態(tài)特性。 3. 在煙氣側熱量和蒸汽流量輯放下，蒸汽溫度調(diào)節(jié)對象的動態(tài)特性比較好。 第二節(jié) 調(diào)節(jié)煙氣側熱量控制過熱器出口汽溫的調(diào)節(jié)系統(tǒng) 從過熱蒸汽溫度

31、調(diào)節(jié)對象的動態(tài)特性上看，采用煙氣側熱量作為調(diào)節(jié)參數(shù)，是蒸汽溫度調(diào)節(jié)較好的一種調(diào)節(jié)方法，它可以用改變穿過過熱器的煙氣量或煙氣溫度來實現(xiàn)。 一、改變煙氣量的調(diào)節(jié)方法 改變煙氣量的調(diào)節(jié)方法如3-3所示。調(diào)節(jié)機構為特殊的擋板，裝在與過熱器煙道并聯(lián)的旁通煙道中。根據(jù)過熱器出口蒸汽溫度調(diào)節(jié)旁通煙道中擋板的開度．來控制經(jīng)過過熱器的煙氣量，使過熱器出口蒸汽溫度保持在允許的范圍。這種調(diào)節(jié)方法的主要缺點是調(diào)節(jié)擋板處在高達 9 0 0～10 0 0℃的高溫下，擋板的材料和冷卻都比較困難。 二、改變煙氣溫度的調(diào)節(jié)方法 改變煙氣溫度通常是須明膛中的燃燒中心，以改變輻射受熱面和對流受熱面的吸熱量分配比

32、例，從而改變進入過熱器煙道的煙氣溫度。具體實現(xiàn)的方法是利用可旋轉的噴燃器，當噴燃器上下移動時，可使過熱器蒸汽溫度改變20～30℃，這種調(diào)節(jié)會影響到蒸汽壓力發(fā)生變化，而且結構也比較復雜。 第二節(jié) 調(diào)節(jié)減溫水的流量控制過熱器出口蒸汽溫度的調(diào)節(jié)系統(tǒng) 用改變減溫水量來調(diào)節(jié)過熱器出口蒸汽溫度如圖3－4所示。從動態(tài)特性上看，這種調(diào)節(jié)方法是最不理想的，但由于設備簡單，因此應用得最多。減溫器有表面式和噴水式兩種，減溫器應該盡可能地安裝在靠近蒸汽出口處，但一定要考慮過熱器材料的安全問題，這樣能夠獲得較好的動態(tài)特性。 過熱蒸汽溫度是火力發(fā)電廠鍋爐設備的重要參數(shù)，要求比較嚴格，但作為調(diào)節(jié)對象的過熱器．由于

33、管壁金屬的熱容量很大，使之有較大的熱慣性，加上管道較長有一定的傳遞滯后。入采用圖3-4所示調(diào)節(jié)系統(tǒng)，調(diào)節(jié)器接受過熱器出口蒸汽溫度θ1信號，去調(diào)節(jié)減溫水閥，當發(fā)生入口蒸汽或減溫水的擾動時，要經(jīng)θ變化后，調(diào)節(jié)器才開始動作，去控制減溫水流量QW，QW的改變又要經(jīng)過一段時間，才能影響蒸汽溫度θ1。這樣，既不能及早發(fā)現(xiàn)擾動，又不能及時反映調(diào)節(jié)效果，將使蒸汽溫度θ發(fā)生不能允許的動態(tài)偏差，影響鍋爐的安全和經(jīng)濟運行。 解決上述存在問題的辦法是選擇一些輔助信號，組成比較復雜的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。比較好的方法是采用串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)由于副回路的存在，它可以看作一個閉合的副回路代替了原來的一部分對象，起了改

34、善對象特性的作用。與單回路系統(tǒng)相比，除了克服落在副環(huán)內(nèi)的擾動外，還提高了系統(tǒng)的工作效率，加快了過渡過程。 第四章 鍋爐燃燒系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié) 第一節(jié) 鍋爐燃燒系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)的任務 鍋爐燃燒系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)的基本任務，是使燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量，適應蒸汽負荷的需要，同時還要保證經(jīng)濟燃燒和鍋爐的安全運行。具體調(diào)節(jié)任務可概括為三個方面： 一、維持蒸汽母管壓力不變 維持蒸汽母管壓力不變，這是燃燒過程自動調(diào)節(jié)的第一項任務。如果蒸汽壓力變了，就表示鍋爐的蒸汽

35、生產(chǎn)量與負荷設備的蒸汽消耗量不相一致，因此，必須改變?nèi)剂系墓浚愿淖冨仩t的燃燒發(fā)熱量，從而改變鍋爐的蒸發(fā)量，恢復蒸汽母管壓力為額定值。這項調(diào)節(jié)任務就稱為汽壓調(diào)節(jié)或熱負荷調(diào)節(jié)。此外，保持汽壓在一定范圍內(nèi)，也是保證鍋爐和各個負荷設備正常工作的必要條件。 維持蒸汽母管壓力不變，對于單獨運行的鍋爐相對來說要簡單些，對于并列運行鍋爐，在一個母管上同時有幾臺鍋爐，因而保持母管蒸汽壓力不變，還必須解決好幾臺并列運行鍋爐之間的負荷分配問題。 二、保持鍋爐燃燒的經(jīng)濟性 鍋爐燃燒過程的經(jīng)濟性是鍋爐燃燒過程自動調(diào)節(jié)的第二個任務。 燃燒的經(jīng)濟性指標難于直接測量，常用煙氣中的含氧量或者燃料量與送

36、鳳量的比值來表示。圖4-l是過?？諝鈸p失和不完全燃燒損失示意圖。如果能夠恰當?shù)乇３秩剂狭颗c空氣量的正確比值，就能達到最小的熱量損失和最大的燃燒效率。反之，如果比值不當，空氣不足，結果導致燃料的不完全燃燒，當大部分燃料不能完全燃燒時，熱量損失直線上升；如果空氣過多，就會使大量的熱量損失在煙氣之中，使燃燒效率降低。一般說來，對于燃氣鍋爐，在燃氣中保持2％的氧或10％的過?？諝馐亲钸m宜；對于燃油鍋爐，在燃油中保持3.5％的氧和20％的過?？諝饬渴亲詈线m的，這樣熱量損失最小。 三、維持爐膛負壓在一定范圍內(nèi) 爐膛負壓的變化，共映了引風雖與送風量的不相適應。通常聯(lián)爐膛負壓保持在20～40Pa的范圍內(nèi)。

37、這時燃燒工況，鍋爐房工作條件，爐子的維護及安全運行都最有利。如果爐膛負壓太小，爐膛容易向外噴火，既影響環(huán)境衛(wèi)生，又可能危及設備與操作人員的安全。負壓太大，爐膛漏風量增大，增加引風機的電耗和煙氣帶走的熱量損失。因此，需要維持爐膛壓力在一定范圍之內(nèi)。 這三項調(diào)節(jié)任務是相互關聯(lián)的，它們可以通過調(diào)節(jié)燃料量、送風量和引風量來完成。對于燃燒過程自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求是：在負荷穩(wěn)定時，應使燃料量、送風量和引風量各自保持不變，及時地補償系統(tǒng)的內(nèi)部擾動，這些內(nèi)部擾動包括燃料的質量變化，以及由于電網(wǎng)頻率變化引起燃料量、送風量和引鳳量的變化等。在負荷變化的外擾作用時，則應使燃料量、送風量和引風量成比例地改變，既要適應

38、負荷要求，又要使三個被調(diào)量：蒸汽壓力 （熱水溫度）、爐膛負壓和燃燒經(jīng)濟性指標保持在允許范圍內(nèi)。 綜上分析、使燃料量與空氣量之間保持一定的比值關系，是確保經(jīng)濟燃燒的根本問題。這就需要正確地測量燃料量和空氣量。對于空氣和氣體、液體燃料流量的正確測量下雖然也存在著一些具體問題，但是，選用合適的方法是可以實現(xiàn)的。在不少場合，用容積消耗量測量氣體和液體燃料的流量，是完全可行并正確可靠的。 對于燃煤鍋爐，直到目前為止，還無法正確測量固體燃料的給煤量，因而也無法連續(xù)地正確地測量固體燃料所產(chǎn)生的熱量。雖然產(chǎn)生的熱量與給煤量成正比，但是由于固體燃料顆粒的機械結構和化學成份都不一致，所以用一般的容積消耗量測

39、量流量的方法就失去了意義。再加上煤粉流動性的變化、煤倉中粉煤的搭橋、給粉機間隙的增大、粉煤濕度的改變等，都可能導致容積消耗量測量給煤量的很大誤差，在現(xiàn)代過程控制中失去實用價值。 由于固體燃料不易測量，所以，在不測量燃料量的條件下，實現(xiàn)燃燒系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)，通常有兩種方法： 1. 把鍋爐設備看成是一只熱量計，用測量鍋爐內(nèi)蒸發(fā)量的變化，來間接地監(jiān)視和控制燃燒系統(tǒng)。這樣進行控制，雖然有一定困難，調(diào)節(jié)誤差比較大，但它是有效和可行的。 2. 測量煙氣中的含氧量 O2％，比較直接地監(jiān)視和控制燃燒系統(tǒng)。以往人們曾經(jīng)用煙氣中的CO2％和CO＋H2％來監(jiān)視燃燒過程。大家知道，當燃煤的化學組分一定時，CO2％分

40、與過?？諝庀禂?shù)α成單值對應關系，而在一般情況下，CO2％與空氣過剩系數(shù)α沒有一定的單值對應關系，所以靜態(tài)誤差較大，加之測量儀表可靠性很差和容量滯后很大，所以這種方法目前已基本上趨向淘汰。煙氣中含氧量O2％與過?？諝庀禂?shù)α存在著較好的單值對應關系，靜態(tài)誤差比測CO2％的方法小好幾倍。實際上，爐膛中的過剩空氣，在評價整個燃燒過程質量時，并不起決定性作用，起決定性作用的是燃料在剩余氧氣中的燃燒條件／即取決于自由氧的相對數(shù)量，所以選擇煙氣中的含氧量來調(diào)節(jié)空氣和燃料之比，從而控制燃燒過程，是比較合理而可行的，也是大有前途的。 第二節(jié) 鍋爐燃燒過程調(diào)節(jié)對象的動態(tài)特性 鍋爐汽包蒸汽壓力是燃燒過程調(diào)節(jié)

41、對象的主要被調(diào)量，分析燃燒過程調(diào)節(jié)對象的動態(tài)特性，是確定燃燒系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)方案的主要依據(jù)。為此，下面分析一下在主要擾動作用下，汽包蒸汽壓力變化的動態(tài)特性。以蒸汽壓力作為被調(diào)量的燃燒調(diào)節(jié)對象的生產(chǎn)過程如圖4-2所示。 引起蒸汽壓力變化的因素是很多的，如燃料量、送風量、給水量、蒸汽流量以及各種使燃燒工況變化的原因。它的主要擾動是燃料量的改變（稱為內(nèi)擾動）和蒸汽流量的改變（稱為外擾動）。 一、燃料量改變時蒸汽壓力變化的動態(tài)特性（內(nèi)擾動性） 鍋爐在正常運行時，若進入爐膛的燃料量發(fā)生變化，則爐膛發(fā)熱量立即改變，幾乎沒有遲延和慣性，即為比例環(huán)節(jié)。而蒸發(fā)福分可以看做是一個儲熱量的容積，反映儲熱量多少的主

42、要參數(shù)是汽包壓力P。 蒸汽壓力變化的動態(tài)特性與鍋爐的供汽條件有關。 二、蒸汽流量改變時蒸汽壓力變化的動態(tài)特性（外擾動性） 蒸汽流量改變時對蒸汽壓力擾動稱為外擾。外擾有兩種情況，一種是負荷設備的蒸汽閥門開度改變，另一種是負荷設備用汽量的突然增加（或減少）所產(chǎn)生的。下面就分析兩種情況的擾動下，蒸汽壓力變化的動態(tài)特性。 如果負荷設備的蒸汽調(diào)節(jié)鬧開度M。突然改變，鍋爐的汽壓也隨即改變，其反應曲線如圖4-5所示。當MD突然開大，則從汽包中流向負荷設備的蒸汽流量D立即增加 ΔD。但是，由于燃料量沒有增加，因此汽包蒸汽壓力逐漸下降，從汽包中流出的蒸汽量也逐漸減少，最后蒸汽流量只能恢復原值。也就是

43、說燃料量不改變，在平衡狀態(tài)時，鍋爐供應的蒸汽流量也不會改變。至于閥門開度MD增大后，短時間增加的蒸汽量是依靠鍋爐蒸發(fā)部分儲熱量減少（壓力降低）放出來的。 外擾的另一種情況，當負荷設備蒸汽用量突然增加時，汽包蒸汽壓力的反應曲線如圖 4-6所示。從圖中可以看出，汽包蒸汽壓力隨蒸汽流量的增加而下降。如果蒸汽流量繼續(xù)保持增大后的數(shù)值，由于燃料量沒有增加，熱量不能平衡，所以蒸汽壓力一下降，直到改變?nèi)剂狭渴蛊洚a(chǎn)生的熱量與蒸汽流量相平衡時，才能恢復保持鍋爐的蒸汽壓力。 爐膛負壓和燃燒經(jīng)濟性指標是通過改變引鳳量和送風量進行調(diào)節(jié)。當送風調(diào)節(jié)閥門和引風調(diào)節(jié)閥門開度改變后，這兩個被伯立即改變，它的動態(tài)

44、特性可以認為是比例特性。燃燒經(jīng)濟性指標的測量較困難，如果采用煙氣成分分析的方法來測量，滯后時間比較長，近年來采用氧化鋁來測量煙氣中的含氧量，則滯后時間較短。） 以上分析了單臺鍋爐蒸汽壓力在燃料量和負荷蒸汽量擾動下的動態(tài)特性，當幾臺鍋爐并列運行時，每臺鍋爐的蒸汽流量與本臺鍋爐汽包壓力（PB）及公共母管壓力（PM）有關。因為每臺鍋爐的工況都有相互聯(lián)系，它的汽包壓力和蒸汽流量不僅與負荷設備的用汽量有關，而且與任一臺鍋爐的燃燒率有關。 在負荷擾動時，并列運行鍋爐汽壓變化的動態(tài)特性，與一臺鍋爐單獨運行時的動態(tài)特性相似。當負荷發(fā)生突然改變時，母管蒸汽壓力也有階躍變化。負荷階躍變化，并列運行的鍋爐數(shù)目越

45、多，則母管壓力PM的階躍量越小，氣壓變化的反應速度越慢。 在燃料變化時，如果每臺鍋爐同時變化，而且變化量相同，那么蒸汽壓力PM的變化的動態(tài)特性與一臺鍋爐單獨運行時相同。如果所有的并列鍋爐中，只有一臺或少數(shù)幾臺鍋爐的燃料量發(fā)生變化，則各臺鍋爐汽壓的變化過程就各不相同。假如有三臺鍋爐并列運行時，其中一臺鍋爐的燃料量發(fā)生了變化，那么首先這臺鍋爐汽包壓力升高，蒸汽流量Dl增大，就引起了母管蒸汽壓力PM增加，通往負荷設備的總蒸汽流量D＝Dl＋D2＋D3亦相應增加。對于其余兩臺燃料量不變的鍋爐，由于母管蒸汽壓力PM升高后，它的汽包壓力與母管壓力的壓差ΔP＝PB－PM減小，所以蒸汽流量D2、D3反而先少。

46、但是這兩臺鍋爐燃燒供給的熱量并沒有改變，D2、D3減少后，汽包壓力由于儲熱量增加而逐步升高，這時蒸汽流量D2、D3又要回升，最后D2、D3回復到原理的數(shù)值，這一過程使另兩臺鍋爐的汽包壓力都有升高，這樣母管壓力也平衡在更高的數(shù)值。所以并列運行的鍋爐，一臺鍋爐燃料量改變，使 所有并列運行鍋爐的汽包壓力都升高，母管蒸汽壓力也升高，而 燃料量增加的那臺鍋爐承擔了較多的負荷。母管壓力PM的變化，與并列運行的鍋爐臺數(shù)及發(fā)生燃料量變化的鍋爐臺數(shù)有關。如果 發(fā)生燃料量變化的鍋爐臺數(shù)與并列運行的鍋爐臺數(shù)之比越小，則母管蒸汽壓力PM變化的幅度越小，反應速度越慢。 以上分析的只是主要被調(diào)參數(shù)蒸汽壓力的動態(tài)特

47、性，至于燃燒系統(tǒng)另外兩個被調(diào)參數(shù)，燃燒經(jīng)濟性指標α和爐膛負壓ST，是保證良好燃燒和安全操作的內(nèi)部參數(shù)，只要送風量、引風量隨時與燃料量在變化時保持適當比例，就能使燃燒經(jīng)濟性指標α和爐膛負壓ST不會有較大變化。當送風量V和引風量G名單獨改變時，爐膛負壓 ST的容量滯后很小，可近似限成為一個比例環(huán)節(jié)。當燃料量B或送風量V單獨改變時，燃燒經(jīng)濟性指標α也立即成比例地發(fā)生變化，所以亦可看成是一個比例環(huán)節(jié)。這樣的動態(tài)特性可控性是比較好的，主要的問題是在于如何測量燃燒經(jīng)濟性指標。。 綜上所述，可得到如下結論： 1.在燃料量改變時，對于一臺鍋爐的汽壓對象，它的動態(tài)特性為單容積分環(huán)節(jié)與具有傳遞滯后的一階滯后環(huán)

48、節(jié)的串聯(lián)，等效純滯后（傳遞滯后）時間不長，一般為10～20s左右，因此，根據(jù)蒸汽壓力的變化，去調(diào)節(jié)燃料量能夠及時而有效地控制蒸汽壓力，并適應負荷的需要。在改變?nèi)剂狭康耐瑫r，應協(xié)調(diào)地改變送風量和引風量。 2.并列運行的鍋爐中，一臺鍋爐在燃料量產(chǎn)生變化時，若不及時消除，會產(chǎn)生并列運行鍋爐自發(fā)地產(chǎn)生負荷和蒸汽壓力的不規(guī)則變動，因此必須及時消除燃料量的自發(fā)性擾動，以穩(wěn)定各臺鍋爐的負荷分配和蒸汽壓力的平穩(wěn)。 3.在并列運行的鍋爐中，如果并列運行的鍋爐臺數(shù)或帶變動負荷的鍋爐臺數(shù)發(fā)生變化（在并列運行鍋爐中，往往有幾臺鍋爐帶固定負荷，有幾臺鍋爐帶變動負荷），都會使蒸汽壓力對象的動態(tài)特性發(fā)生變化，因此在調(diào)整

49、時，必須考慮鍋爐當時的運行條件。 4.蒸汽壓力調(diào)節(jié)對象的動態(tài)特性，隨著負荷大小而變，因而平穩(wěn)操作是使燃燒系統(tǒng)運行良好的重要條件，否則需要考慮負荷變化的動態(tài)校正。 5.為例使鍋爐承擔規(guī)定負荷，必須正確而又快速地測量燃燒率（燃料量和風量）為了保證經(jīng)濟燃燒，必須準確而又快速地測量反映燃燒的經(jīng)濟性指標。這些測量問題的妥善解決，是實現(xiàn)燃燒系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)的關鍵。 第三節(jié) 燃煤鍋爐燃燒過程的自動調(diào)節(jié) 工業(yè)鍋爐根據(jù)采用的燃料不同，通常分為燃煤、燃油和燃氣三種。這三種鍋爐的燃燒過程自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)基本相同十只是燃料兩的調(diào)節(jié)手段有所區(qū)別。燃油、燃氣鍋爐的油量和氣量的調(diào)節(jié)都采用調(diào)節(jié)閥，而燃煤鍋爐的煤量調(diào)節(jié)是通

50、過改變爐排的移動速度或給煤機的轉動速度進行的。我國工業(yè)鍋爐中燃煤鍋爐較為普遍、數(shù)量較大，這里先介紹燃煤鍋爐燃燒過程的自動調(diào)節(jié)。 燃煤鍋爐自動調(diào)節(jié)的關鍵問題是燃料量的測量，在目前條件下；要實現(xiàn)準確測量進入爐膛的燃料量還很困難，為此，目前常采用按“燃料一空氣”比值信號、氧量信號、熱量信號控制燃燒過程。下面分別介紹其調(diào)節(jié)方案和過程。 一、“混料一空氣”燃燒過程的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng) “燃料一空氣，燃燒過程的自動調(diào)節(jié)，就是用給煤調(diào)節(jié)機構的位置（或速度）來代表給煤量（燃料量 B）調(diào)節(jié)系統(tǒng)的方塊圖如圖4-7所示。其中燃料調(diào)節(jié)裝置執(zhí)行調(diào)節(jié)汽壓的任務；送風量調(diào)節(jié)裝置執(zhí)行燃燒經(jīng)濟性調(diào)節(jié)的任務；負壓調(diào)節(jié)裝置（即引風

51、量調(diào)節(jié)裝置）執(zhí)行負壓（ST）調(diào)節(jié)任務。 在“燃料一空氣”調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，壓力信號輸人燃料調(diào)節(jié)器，直接帶動給煤調(diào)節(jié)機構調(diào)節(jié)給煤量，同時送出與調(diào)節(jié)燃料的執(zhí)行機構的位置（代表給煤量的多少）成比例的信號，與送風量信號一起輸入風量調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)送風量。在這一系統(tǒng)中，負壓調(diào)節(jié)是作為獨立的調(diào)節(jié)任務來完成的，但實際上，負壓的擾動主要是由于風量調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動作而引起的。 這種調(diào)節(jié)系統(tǒng)最簡單，它可以用標準的液壓式或電氣機械式調(diào)節(jié)裝置來實現(xiàn)凋節(jié)任務，但有較大的缺點，即燃料調(diào)節(jié)器以給煤調(diào)節(jié)機構的位置作為反饋信號，雖然能夠對燃料調(diào)節(jié)過程起著有效的穩(wěn)定作用，但不能消除燃料內(nèi)部的擾動，如當給煤機發(fā)生故障（內(nèi)部擾動）時，

52、只有等到這個擾動影響到汽包蒸汽出口壓力時，才能使燃料調(diào)節(jié)器動作。另外，燃料與空氣的比例關系也不好保證。當燃料方面經(jīng)常發(fā)生擾動時（數(shù)量、質量）這種調(diào)節(jié)系統(tǒng)不能自動保證正常工作。 二、采用熱量信號的燃燒過程自動調(diào)節(jié)系統(tǒng) 在燃燒過程自動調(diào)節(jié)中，如何準確迅速地測定爐膛的燃燒燃料量是一個重要的問題，這是因為在燃燒經(jīng)濟性調(diào)節(jié)中，燃料量信號與空氣量信號的比例可以間接地表示燃燒的經(jīng)濟性。但煤粉或煤塊的測量既有困難，又不易測量準確，而且因其質量（水分、灰分、發(fā)熱量等）很不一致，對燃燒過程都有很大影響，所以上述的“燃料一空氣”燃燒過程調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在燃料量干擾影響下，系統(tǒng)的穩(wěn)定性受到一定程度的影響。為了消除這一影

53、響，就采用一種間接測量爐膛燃燒發(fā)熱量的方法來表示固體燃料（煤）的消耗量、這就是“熱量信號”的概念。 熱量信號常用符號Q表示，它是同時測量蒸汽流量D和汽包壓力P的變化速度，然后將兩個信號加起來實現(xiàn)的。其表達式為： （4－2） 因為在鍋爐燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定過程中，汽壓、汽溫恒定，這時蒸汽流量是燃料發(fā)熱量的正確度量。在燃料量擾動后的動態(tài)過程中，有一部分熱量儲存在鍋爐內(nèi)部的汽水中，表現(xiàn)為汽包壓力的變化。所以熱量信號要用蒸汽流量D加上汽包壓力的變化率來代表燃料量的測量信號。必須注意，

54、熱量信號只應反映燃料量的變化，而不應反映用汽量的變化。就是說，當鍋爐燃料量改變時，熱量信號應該基本上成比例變化；而當蒸汽負荷變化時，只要進人爐膛的燃料量不變，熱量信號就應該沒有變化，即蒸汽流量D的變化應該被汽包壓力的變化所抵消。因而在時間應用熱量信號時，應使蒸汽流量信號D和汽包壓力變化速度這兩個信號恰當配合，使兩者之和只反映燃料量的變化。 采用熱量信號進行燃燒過程自動調(diào)節(jié)的優(yōu)點是能及時消除由于煤質變化、爐排轉速以及煤層厚度不均勻等原因引起的燃料方面的內(nèi)部擾動。當燃料發(fā)生自發(fā)變化即有內(nèi)擾時，爐膛燃燒發(fā)熱量也有變化，此時向調(diào)節(jié)器發(fā)出的熱量信號也立即改變，調(diào)節(jié)器立即調(diào)節(jié)燃料量使它恢復正常值。這個過

55、程在較短時間（30s）內(nèi)就能完成，這樣，就不會由于燃料擾動引起過大的汽包壓力變化。 采用熱量信號的燃燒過程自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)方塊圖如圖4-8所示。為了取得汽包壓力變化速度，采用了微分器DFD，微分器輸出的信號就是汽包壓力變化速度。蒸汽流量D與汽包蒸汽壓力變化速度通過加法器二組合起來成為熱量信號，送入燃料調(diào)節(jié)器。當某臺鍋爐發(fā)生燃料內(nèi)擾時，汽包蒸汽壓力立即隨之變化，其變化速度是一個導前的和加強作用的信號，使燃料調(diào)節(jié)器及時調(diào)整爐排轉速，改變給煤量，迅速克服燃料內(nèi)擾，使汽包蒸汽壓力穩(wěn)定，同時送鳳量調(diào)節(jié)器亦隨之動作，使燃料量與送風量相匹配。 當負荷蒸汽量變化時，主調(diào)節(jié)器接受蒸汽壓力信號P，輸入燃料

56、調(diào)節(jié)器，及時調(diào)節(jié)燃煤量以適應負荷的變化。同時，燃料調(diào)節(jié)器將負荷變化的信號輸入鳳量調(diào)節(jié)器，以保持適當?shù)娘L煤比例。由于風量調(diào)節(jié)器與負壓調(diào)節(jié)器之間有動態(tài)補償信號，此時負壓調(diào)節(jié)器也同時動作，這樣就保證了燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)動作，以保證正確的風煤比例和適合的爐膛負壓。風量調(diào)節(jié)器又接收煙氣中含氧量信號O2作為維持風煤比的校正信號。同時，風量 調(diào)節(jié)器還接受起反饋作用的送風信號Va，及時反映送風量的變化，以提高調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性。負壓調(diào)節(jié)器也接受爐膛負壓信號ST作為靜態(tài)時對爐膛負壓的校正作用。 由此可見。采用熱量信號的燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)能及時地消除燃料 量內(nèi)擾。同時也能適應蒸汽負荷的外擾。故得到了廣泛的應用。 三、采

57、用氧量計的燃燒過程自動調(diào)節(jié)系統(tǒng) 采用熱量信號的燃燒過程自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，燃燒的經(jīng)濟性要用兩個流量（燃料量與送風量、熱量與送風量，蒸汽量與送風量）的比值作間接指標。但在運行中，如直接采用過剩空氣系數(shù)α較能正確地反映燃燒經(jīng)濟性的指標。因此，測量煙氣中的成分可以更正確地表示燃燒的經(jīng)濟性。 怎樣分析煙氣中的成分進行燃燒過程自動控制呢？以前人民常在鍋爐運行中應用CO2分析器，分析煙氣成分，判斷爐膛燃燒工況。但是CO2分析儀表的測量滯后太大，根本不能作為自動調(diào)節(jié)的信號使用，而且煙氣中CO2的含量和過剩空氣系數(shù)α之間的關系也不是固定不變的，通過實踐認識到，比較好的方法是利用氧化鋯直接測量煙氣中的含氧量，一

58、則氧化鋯氧量計滯后實踐和慣性較小，二則氧氣中的含氧量和α之間的關系比較穩(wěn)定，應用氧量計的調(diào)節(jié)系統(tǒng)如圖4-9所示。當負荷變化時，汽包壓力（P）改變，發(fā)出增減負荷的信號，送風調(diào)節(jié)器使送風量（V）首先適應負荷變化。送風量改變后，煙氣中的含氧量（O2）發(fā)生變化，使燃料調(diào)節(jié)器去改變?nèi)剂狭恳跃S持煙氣中的含氧量。在送風量變化的同時，爐膛負壓ST發(fā)生變化，引風調(diào)節(jié)器去改變引風量L，以位置爐膛負壓ST。在這個調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，送風調(diào)節(jié)器首先應負荷要求，燃料調(diào)節(jié)器保證經(jīng)濟燃燒。當然，如果含氧量的測量滯后較大時，燃料的改變將顯著落后于送風量，不僅在調(diào)節(jié)過程中燃燒的經(jīng)濟性不好，也不能很好的適應負荷的變化。再分析一下內(nèi)擾的情

59、況，如當燃料增加時，則煙氣中含氧量減少，燃料調(diào)節(jié)器就去減少燃料量，消除擾動，使煙氣中的含氧量恢復正常，這就要求氧量計的滯后和慣性很小，否則，內(nèi)擾就不能及時消除。所以采用上述調(diào)節(jié)系統(tǒng)的條件是要求氧量計能夠迅速地反映出煙氣中含氧量的變化。 圖4-9所示調(diào)節(jié)系統(tǒng)有一個很大的缺點，即當爐膛漏風增加時，爐膛負壓降低，引風調(diào)節(jié)器就增加引鳳量，煙氣中的含氧量增加，于是燃料調(diào)節(jié)器動作，增加燃料量。這樣，在負荷沒有發(fā)生變化的情況下，因為漏風量增加而增加了爐膛的熱負荷，這是很不經(jīng)濟的。為了克服這個缺點，可采用圖4-10所示的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 整個調(diào)節(jié)系統(tǒng)是由送風調(diào)節(jié)器維持爐膛負壓，而由引風調(diào)節(jié)器接受汽包壓力

60、與引風量信號，這兩個調(diào)節(jié)器與圖4-9調(diào)節(jié)系統(tǒng)相比，恰恰對換了位置。習慣上稱圖4-9系統(tǒng)為“正系統(tǒng)”，而稱4-10系統(tǒng)為“反系統(tǒng)”。如何保證燃燒的經(jīng)濟性往往成為調(diào)節(jié)系統(tǒng)的主要特點。在分析調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作情況時，主要采用定性分析的方法。在外擾時，能否使燃料量、送風量、引風量協(xié)調(diào)動作，較快地適應負荷變化又能保證燃燒的經(jīng)濟性；在內(nèi)擾時，能否及時自動補償內(nèi)擾，使擾動不要擴大到影響汽包壓力。 以上分析了燃煤鍋爐單獨運行時燃燒系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)情況，對于并列運行的鍋爐，有負荷分配問題，這就需要再加一個主調(diào)節(jié)器，具體方案將放到下一節(jié)燃油鍋爐燃燒系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)中加以介紹。 第四節(jié) 燃油鍋爐燃燒系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié) 燃油

61、鍋爐燃燒系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)，有單獨運行鍋爐燃燒系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和并列運行鍋爐燃燒系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，下面分別進行介紹。 一、單獨運行鍋爐的調(diào)節(jié) 單獨運行鍋爐燃燒系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)，不存在負荷分配問題，哪不需要主調(diào)節(jié)器。根據(jù)燃油鍋爐燃燒系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)的要求的須盡快消除燃料方面的各種頻繁的自發(fā)性擾動；保持蒸汽母管壓力恒定；燃料、送風、引風三個調(diào)節(jié)系統(tǒng)應當緊密配合、協(xié)調(diào)動作，可設計圖4-1l 所示的方案。 這個調(diào)節(jié)方案，可以實現(xiàn)帶變動負荷或固定負荷的切換。當帶變動負荷時，蒸汽壓力調(diào)節(jié)器根據(jù)母管壓力PM的變化，發(fā)出改變?nèi)剂狭亢退惋L量的信號，這是一個串級和比值復合的調(diào)節(jié)系輸。調(diào)節(jié)過程結束時，蒸汽母管壓力PM和

62、煙氣含氧量O2分別等于給定值，而燃料量則與新的負荷相適應。當帶固定負荷時，負荷要求信號 No由操作人員給定．燃料一量與送風量都和給定負荷相適應，燃料h逆風方面的擾動由各自的調(diào)節(jié)器分別消除。 在工業(yè)鍋爐生產(chǎn)中，對蒸汽壓力要求較高的情況下，可采用圖4-12所示的調(diào)節(jié)方案。 這個方案引入了汽。包壓力作為微分信號，可達到提前采取措施，消除燃料方面的擾動，更好的穩(wěn)定蒸汽的壓力。另外把蒸汽壓力信號PM，直接作用于燃料調(diào)節(jié)器，組成了帶有微分信號的雙回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)；而由送風調(diào)節(jié)器來保證燃料量和送風量的適當比值，單獨組成由氧量信號校正的比值調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 二、并列運行鍋爐的調(diào)節(jié) 并列運行鍋爐，即幾臺鍋爐聯(lián)

63、合工作，把生產(chǎn)的蒸汽都輸送到蒸汽母管，再分配到用汽設備。為此，各臺鍋爐的生產(chǎn)有負荷分配問題，并列運行鍋爐燃燒系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)可按圖4-l3所示。 圖中，主調(diào)節(jié)器根據(jù)母管蒸汽壓力的變化，對各臺并列運行鍋爐按規(guī)定比例，發(fā)出增、減負荷的信號。主調(diào)節(jié)器只對各臺鍋爐發(fā)出負荷要求信號No1、No2、No3…、，它本身不帶執(zhí)行機構。如果需要某臺鍋爐帶固定負荷，只需切除主調(diào)節(jié)器送來的變動信號，而代之以操作人員確定的固定負荷要求信號 No。 鍋爐生產(chǎn)運行過程中，燃料調(diào)節(jié)器接受負荷要求信號No1和燃料信號B，其凋節(jié)目的是使燃料量與負荷要求信號相適應；送風調(diào)節(jié)器接受負荷要求信號No1和送風量信號V，調(diào)節(jié)的目標是使

64、送風量與負荷要求信號相適應，從而間接地使送風量與燃料量成適當?shù)谋壤?，進而保證經(jīng)濟燃燒。引風調(diào)節(jié)器接受爐膛負壓信號ST，它調(diào)節(jié)引風量使爐膛負壓保持在一定的范圍之內(nèi)。 所有調(diào)節(jié)器都采用比例積分作用，因而在靜態(tài)平衡時，母管壓力PM等于給定值PM0；爐膛負壓ST等于給定值ST0 ；而燃料調(diào)節(jié)器的總輸人信號N。一；送風調(diào)節(jié)器的總輸入信號，從而間接地保證了燃料量與送風量成一定比例： 或 當負荷發(fā)生變化時，母管蒸汽壓力PM暫時偏離給定值，使主調(diào)節(jié)器輸出的負荷要求信號發(fā)生變化，再通過燃料調(diào)節(jié)器和送風調(diào)節(jié)器，同時改變每臺鍋爐的燃料量與送風

65、量，送風量的改變使爐膛負壓ST偏離給定值，再由引風調(diào)節(jié)器動作去改變引風量。調(diào)節(jié)過程結束時，母管蒸汽壓力恢復到給定值，主凋節(jié)器輸出的負荷要求信號穩(wěn)定在某一新的數(shù)值，爐膛負壓回復到給定值，而燃料量與送風量都與新的負荷要求信號成比例。 當負荷不變時，或者鍋爐帶固定負荷時，負荷要求信號不變，此時燃料調(diào)節(jié)器和送風調(diào)節(jié)器分別消除可能發(fā)生的燃料量和送風方面的擾動，使鍋爐穩(wěn)定地承擔所分配到的負荷。 上述調(diào)節(jié)方案是利用間接的方法保證燃料量與送風量成比例的，這在燃料調(diào)節(jié)器工作不完善，燃料量不能適應變動負荷時，要準確地保證燃料量和送風量成一定的比例比較困難，在這種情況下可采取、圖4-14所示調(diào)節(jié)方案。 這

66、個調(diào)節(jié)方案中，燃料量與送風量之間的比例關系是由送風調(diào)節(jié)器來單獨完成的，這樣就能夠比較好的確保燃料量與送風量的比值，保證鍋爐的經(jīng)濟燃燒。 分析這個調(diào)節(jié)方案也存在一些缺點：其一是負荷發(fā)生變化時，送風量的變化必然落后于燃料量的變化，而且在燃料量發(fā)生擾動時，也會引起送風調(diào)節(jié)器的不必要動作；二是當送風量改變時，引風量只有在爐膛負壓產(chǎn)生偏離時，才由引風調(diào)節(jié)器去改變，這樣引鳳量的改變落后于送風最，必然造成爐膛負壓的較大波動。 為了克服上述兩個調(diào)節(jié)方案中存在的不同缺點，設計了圖4-15所示的調(diào)節(jié)方案。在這個方案中，用負荷要求信號引入送風調(diào)節(jié)器，克服上述送風量變化落后于燃料量變化的缺點；用煙氣推含氧量作為送風量的校正信號，解決燃料量與送風量準確配比的問題；用送風凋節(jié)器的輸出作為引風調(diào)節(jié)器的前繞信號，來校正引風量落后于送風量的偏差，使引風送風協(xié)調(diào)動作。 這個調(diào)節(jié)方案，當負荷發(fā)生變化時，燃料量和送風量都與負荷要求信號成比例，進而做到使這兩個流量基本上保持適當比例；煙氣中的氧量信號，只是在此基礎上再來校正送風量，進一步進行協(xié)調(diào)。當煙氣中氧量高于給定值時，通過氧量校正調(diào)節(jié)器發(fā)出校正信號，使送風