工业锅炉热工控制系统-过程控制课程设计报告书

工业锅炉热工控制系统-过程控制课程设计报告书

目录

一、概述

-----------------------------------------------------------------------2 1．1工业锅炉概述

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1．2国内工业锅炉发展状况

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1．3国外工业锅炉发展状况

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1．4工业锅炉的调节任务

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二、工业锅炉控制系统的基本任务和要求--------------------------------------------3

2．1给水控制系统

----------------------------------------------------------------3

2．2过热蒸汽温度的调节系统

------------------------------------------------------3

2．3燃烧调节系统

----------------------------------------------------------------3

2．4锅炉的主要设计参数----------------------------------------------------------4

三、工业锅炉自动控制系统方案的设计----------------------------------------------4

3．1给水控制系统----------------------------------------------------------------4

3．1．1 锅炉汽包给水控制对象的特点

3．1．2锅炉汽包给水控制对象的动态特性

3．1．3测量给水控制系统仪表的选择

3．1．4给水控制系统的设计

3．1．5给水控制系统的工作原理及SAMA图

3．2过热蒸汽温度的调节系统-----------------------------------------------------10

3．2．1过热蒸汽温度的调节系统对象的动态特性

3．2．3过热蒸汽温度的调节系统的设计

3．2．4过热蒸汽温度串级控制系统的工作原理

3．3燃烧调节系统---------------------------------------------------------------12

3．3．1燃烧调节系统的对象动态特性

3．3．2测量燃烧调节系统仪表的选择

3．3．3燃烧调节系统的设计

3．3．4燃烧控制系统的工作原理及炉膛负压子系统的SAMA图

四、锅炉的报警系统-------------------------------------------------------------17

五、工业锅炉热工控制系统流程图-------------------------------------------------17

六、设计小结-------------------------------------------------------------------18

七、参考文献-------------------------------------------------------------------18

八、附页-----------------------------------------------------------------------19

一、概述

1．1工业锅炉概述

锅炉由汽锅和炉子组成。炉子是指燃烧设备，为化石燃料的化学能转换成热能提供必要的燃烧空间。汽锅是指加热设备，为汽水循环和汽水吸热以及汽水分离提供必要的吸热和分离空间。

锅炉作为一种把煤、石油或天然气等化石燃料所储藏的化学转换为水或水蒸气的热能的重要设备，长期以来在工业生产和居民生活中都扮演着重要的角色。它已经有二百多年的历史了，但是锅炉工业的迅速发展却是近几十年的事情。国外的锅炉制造工业50至60年代发展最快，70年代前后达到高峰。我国的锅炉工业是在新中国成立后才建立和发展起来，1953年在上海首创了上海锅炉厂[1]。

锅炉种类很多，按所用燃料分类，有燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉；有利用残渣、残油、池放气等为燃料的锅炉。所有这些锅炉，虽然料种类各不相同，但蒸汽发生系统和蒸汽处理系统是基本相同的。

我国现有锅炉25万台，每年消耗原煤产量的三分之一[1]。随着生产的发展，在相当长的一段时间里，还会有越来越多的工业锅炉投入使用。这些工业锅炉的管理水平，运行水平以及自动化水平大多很低，热效率还远远没有达到制造厂家的设计指标。其中比较突出的原因是管理不完善，设备落后，既没有必要的自动化检测和控制仪表，也缺乏应有的技术力量，其运行水平主要决定于司炉人员的技术水平、生产经验和工作的责任心。

1．3国外工业锅炉发展状况

为了使锅炉设备既能安全可靠地运行、又能最大限度地提高效率，就必须使锅炉设备实现较高水平的自动化。目前国外较大型的锅炉设备[2]，其自动控制系统主要有：自动燃烧控制（ACC）、给水控制（FWC）、过热蒸汽温度控制（STC）、再热蒸汽温度控制（RTC）、炉内压力控制（BSC）等。此外，还有送风机的转速控制、排水的PH控制、燃烧混合控制、空气预热器温度控制等。

1．4工业锅炉的调节任务

工业锅炉的生产任务是根据用户的要求，产生具有一定参数（温度和压力）的蒸汽或热水。为了满足用户的要求以及保证锅炉本身运行的安全性和经济性，工业锅炉主要有以下五项调节任务[2]：

（1）保持汽包中的水位在规定范围内；

（2）保持燃烧的经济性和保证锅炉运行的安全性；

（3）保持炉膛负压在规定范围内；

（4）使锅炉蒸发量迅速适应用户的需要；

（5）稳定蒸汽或热水的温度和压力。

工业锅炉自动控制主要包括以下4个方面：

（1）自动检测自动地检查和测量反映锅炉运行情况的参数和设备状态，如给水流量、蒸汽流量、炉膛负压、蒸汽压力、排烟温度、锅炉水位等。

（2）程序控制使锅炉的起动、停止以及正常运行等一系列操作自动化，程序是根据操作顺序和条件编制的，如燃油锅炉是按先起动鼓风机、再起动油泵、点火和主油阀的顺序进行的。

（3）自动保护可以分为以下几种保护：

（a）联锁保护

（b）限值保护

（c）紧急保护

（d）指示和报警

（4）自动调节锅炉的一些被调参数应自动地适应运行条件的变化，使锅炉保持在所要求的工况下运行。