锅炉出口蒸汽压力控制系统设计

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1、1热电厂的生产工艺11.1锅炉简介11.2工艺流程简介12锅炉蒸汽出口压力控制重要性22.1控制重要性22.2控制要求23锅炉出口压力控制系统的设计33.1蒸汽出口压力分类33.2蒸汽出口压力控制系统分析43.3燃烧控制基木控制方案43.4控制系统方框图54控制方案及仪表的选型64.1蒸汽压力变送器选择64.2燃料流量变送器的选用64.3含氧量检测常74.4控制阀的选择85系统参数整定和仿真95.1PID参数对控制性能的影响95.2用试凑法确定PID控制器参数95.3系统的仿真106课程设计总结12参考文献1热电厂的生产工艺1

2、.1锅炉简介锅（汽水系统）：由省煤器、汽包（汽水分离器）、下降管、联箱、水冷壁，过热器和再热器等设备及其连接管道和阀门组成。炉（燃烧系统人由炉膛、燃烧器、点火装置、空气预热器、烟风道及炉墙，构架等组成.锅炉是工业生产过程屮必不可少的重要动力设备。它通过煤、油、天然气的燃烧释放出的化学能，通过传热过程把能量传递给水，使水变成水蒸气。这种高压蒸汽即可以作为蒸憎、化学反应、干燥和蒸发过程的能源，乂可以作为风机、压缩机、大型泵类的驱动透平的动力源。随着石油化学工业生产规模的不断扩大，生产过程不断强化，生产设备的不断更新，作为全厂动力和

3、热源的锅炉，亦向着高效率，犬容量发展。为确保安全，稳定生产，对锅炉设备的自动控制就显得十分重要1.2工艺流程简介热电厂是利用煤和天然气作为燃料发电，产汽的，这也是目前世界上主要的电能生产方式。给水经给水泵、给水控制阀、省煤器进入锅炉的汽包，燃料和热空气按一定的比例送入燃烧室内燃烧，生成的热量传递给蒸汽发生系统，产生饱和蒸汽Ds。然后经过热器，形成一定气温的过热蒸汽D,汇集至蒸汽母管。压力为Pm的过热蒸汽，经负载设备控制供给负荷设备用。与此同时，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

4、预热空气，最后经引风机送往烟囱，排到大气。图1.2给出了一个20T/h工业燃煤锅炉工艺流程图。汽包•过也器I护/*%「>«*H—弁«i器、•;“预/抱越<—蜡柏川翰加*鮒-冷空F由送風机杓•iru曲号Ikmtttfflih图1.220T/h工业燃煤锅炉工艺流程图2锅炉蒸汽出口压力控制重要性2.1控制重要性压力是热电厂的一个重要的参数，因为热电厂是靠蒸汽推动汽轮机转动，汽轮机是将蒸汽的能量转化为机械功的旋转式动力机械，又称蒸汽透平。蒸汽的压力会影响后面的整个工序，如果蒸汽的压力不够的话将是汽轮机无法正常工作。势必会影响到蒸汽机

5、的寿命和厂子的效益。压力过高将可能导致锅炉超压运行。动力锅炉主要为炼油装置提供生产用蒸汽，若装置因紧急情况而突然减少或切断进汽，锅炉便会出现瞬时超压情况。在锅炉生产过程中，过热蒸汽温度是整个汽水通道中最高的温度。过热器温度过高将导致过热器损坏，同时还会危及汽轮机的安全进行，其至出现爆炸等极端的事故。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，形成一点观其文的过热蒸汽，再汇集到蒸汽母管。过热蒸汽经负荷设备控制，供给符合设备使用，与此同时，燃烧过程中产生的烟气，除将饱和蒸汽变成过热蒸汽外，

6、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，排入大气。蒸汽压力对象的主要干扰是燃料量的波动与蒸汽负荷的变化。当燃料流量和蒸汽负荷变动较小时，可采用利用蒸汽压力来调节燃料量的单冋路控制系统，主蒸汽压力控制系统的主要目的是维持主蒸汽压力恒定，因此主蒸汽压力能否准确测量直接关系到控制质量的优劣。合理的选择压力变送器在设计中有关键作用蒸汽压力变送器将测量信号转换为标准统一信号DC4〜20mA电流输出送到控制器。2.2控制要求锅炉是全厂重要的动力设备，其要求是供给合格的蒸汽，使锅炉发热量适应负荷的需要。为此，生产过程

7、的各个主要工艺参数必须严格控制。锅炉设备的主要控制要求如下。（1）供给蒸汽量适应负荷变化需求或保持给定负荷。（2）锅炉供给用汽设备的蒸汽压力应保持在一定范围内。（3）过热蒸汽温度应保持在一定范围内。（4）汽包水位保持在一定范围内。（5）保持锅炉燃烧的经济性和安全运行。（6）炉膛负压保持在一定范围内。锅炉设备是一个复杂的控制对象，如图2.2所示，主要输入变量是锅炉给水量、燃料量、减温水量、送风量和引风量等；主要输岀变量是汽包水位、蒸汽压力、过热蒸汽温度、炉膛负压、过剩空气（氧气含量等）。给水量减温水燃料量送风量引风量锅炉设备A汽

8、包水位蒸汽温度>蒸汽压力»过剩空气>炉膵负压图2.2锅炉控制对彖3锅炉出口压力控制系统的设计3.1蒸汽出口压力分类锅炉按其出口蒸汽压力分类：（1）低压锅炉出口蒸汽压力小于或等于2.45MPa的锅炉，其蒸汽温度多为饱和温度或不高于400°Co（2）中压锅炉出口蒸汽压力为2.94