锅炉送引风设计

摘要锅炉燃烧过程自动控制主要包括三项控制内容: 控制燃料量、控制送风量、控制引风量。

为实现对燃料量、送风量和引风量的控制, 相应的有三个控制系统, 即燃料量控制系统、送风量控制系统和引风量控制系统。

以上三个控制系统之间存在着密切的相互关联, 要控制好燃烧过程, 必须使燃料量、送风量及引风量三者协调变化。

锅炉燃烧自动控制系统的基本任务是使燃料燃烧所提供热量适应外界对锅炉输出的蒸汽负荷的需求, 同时保证锅炉的安全经济运行。

在锅炉燃料控制子系统中, 有三种方案控制燃料量, 分别为: 燃料反馈的燃料控制系统、给煤机转速反馈的燃料控制系统和前馈加反馈的燃料控制子系统。

其中, 给煤机转速反馈的燃料控制子系统是目前应用最多的。

送风控制一般采取串级比值控制系统, 辅之以含氧量校正信号。

引风控制系统一般引入送风量前馈信号, 使送风量与引风量相匹配。

锅炉送风机、引风机是锅炉系统的重要设备，对提高介质的燃烧利用率、保证锅炉的正常使用起着关键作用。

本次课程设计主要针对燃煤锅炉燃烧的送、引风系统进行设计。

关键词：锅炉、燃烧、自动控制、送引风目录摘要 (I)1.锅炉燃烧过程分析 (1)1.1磨煤机的工作原理 (1)1.2给煤机的工作原理 (1)1.3空气预热器 (1)1.4一次风机工作原理 (1)1.5送引风机工作原理 (1)1.6燃烧器布置 (3)2.燃烧过程控制任务和调节量 (4)2.1.燃烧过程控制任务 (4)2.2燃烧过程调节量 (4)3.锅炉送、引风机风压及风量的理论计算 (5)3.1送风机风压与风量的确定 (5)3.2引风机的风压与风量的确定 (6)4.锅炉燃烧过程控制基本方案及分析 (8)4.1蒸汽出口压力控制系统分析 (9)4.2燃料量控制系统 (9)4.3送风量控制系统 (12)4.4引风量控制系统 (14)5.控制系统单元元件的选择 (16)5.1变送器的选择 (16)6.控制原理图 (18)7.致谢 (20)参考文献 (20)1.锅炉燃烧过程分析燃烧设备主要有磨煤机、给煤机、燃烧器、风机等，下面分别做简单的介绍。

1.1磨煤机的工作原理球磨机主体是一个大圆筒形式, 筒内装有大量钢球。

筒身两端是架在大轴承上的空心轴颈, 一端是热空气和原煤的进口, 另一端是气粉混合物的出口。

圆筒由电动机通过减速器拖动旋转, 筒体转动时, 将筒内钢球带到一定高度, 这时波浪形护甲起着带动钢球、避免滑落的作用, 钢球从一定高度落下将煤击碎。

所以球抹机主要是以撞击作用磨制煤粉的, 同时也兼有挤压、碾压作用。

球磨机内干燥与磨煤是同时进行的, 一般均采用热空气作为干燥剂, 磨好的煤粉由干燥剂气流从筒体内带出。

干燥剂气流在筒内的速度为1~ 3m/ s, 速度越大, 带出的煤粉越粗, 磨煤出力越大。

1.2 给煤机的工作原理给煤机工作原理比较简单, 原煤仓落煤经给煤机进口, 由皮带驱动滚轮动皮带滚动,将皮带上原煤输送至给煤机出口进入磨煤机进行碾磨。

给煤机给煤量调节是通过电磁调速电动机控制启动滚轮转速来实现的。

电子称重式给煤机给煤量的称重原理是通过负荷传感器测出的单位长度皮带上煤的重量G,再乘以由编码器测出的皮带转速v, 就得到了给煤量B, 即B= Gv。

1.3 空气预热器空气预热器是利用锅炉尾部烟气热量来加热燃烧所需空气的一种热交换装置。

1.4 一次风机工作原理一次风机为前弯式离心风机, 由叶轮组、机壳、进风口、调节门、传动组组成。

其工作原理为当风机运转时, 充满叶轮的气体被叶片带动一起旋转, 旋转的气体因自身的质量产生了离心力。

在离心力作用下, 使气体沿叶片流道从叶轮四周出口处冲出, 获得能量, 同时, 叶轮中心形成负压。

进口侧气体在大气压力作用下不断的吸入, 风机不停的旋转, 气体就不断的被吸入、排出。

1.5送、引风机工作原理送、引风机为动叶可调轴流风机, 它的工作原理是基于机翼型理论。

气体以一个攻角进入叶轮, 在翼背上产生一个升力, 同时必定在翼腹上产生一个大小相等方向相反的作用力, 使气体排出叶轮呈螺旋形沿轴向向前运动。

与此同时, 风机进口处由于差压的作用, 使气体不断地被吸入。

而动叶可调轴流风机, 攻角越大, 翼背的周界越大, 则升力越大, 风机的压差越大,风量则小。

当叶片攻角达到临界值时, 气体将离开翼背的型线而发生涡流, 此时风机压力大, 风量下降, 产生失速现象。

1.6 燃烧器布置自然循环煤粉炉采用四角布置切圆燃烧方式的直流式摆动燃烧器。

在炉膛下由八层二次风喷嘴、五层一次风喷嘴和两层三次风喷嘴组成。

2.燃烧过程控制任务和调节量2.1 燃烧过程控制任务(1)满足机组负荷要求，维持主蒸汽压力稳定；燃烧过程控制任务与机组运行方式有关。

(2)保证燃烧过程经济性；使燃料得以充分燃烧(3)保证燃烧过程稳定性。

维持锅炉炉膛压力稳定2.2 燃烧过程调节量根据控制任务，主要调节以下三个物理量：1．燃料量调节调节燃料量使入炉燃料燃烧所产生的量能与锅炉外部负荷需求的量能相适应。

2．送风量调节燃料量改变时，送风量也应改变，以保证燃料的完全燃烧和排烟热损失最小。

调节送风量的目的是保证锅炉燃烧过程的经济性。

3．引风量调节调节引风量的目的是使引风量与送风量相适应，以保持炉膛压力在要求范围内，以保证燃烧过程稳定性。

3.锅炉送、引风机风压及风量的理论计算锅炉送风机、引风机是锅炉系统的重要设备，对提高介质的燃烧利用率、保证锅炉的正常使用起着关键作用。

送风机以控制锅炉进风量为目标；引风机是以控制炉内压力为目标，通常为控制炉膛负压。

因此，对锅炉风量、压力受控制参数的调节极其重要。

3.1送风机风压与风量的确定按理论要求，在锅炉房的烟风系统中，送风机的风压用于克服从风道入口到进入炉膛（包括通过空气预热器、燃烧设备和燃料层）的全部阻力。

送风机风压值可按下式表示：H=1.1(h1+h2+h3-h4-h5) (1)式中h1———燃烧设备和燃烧层的阻力；h2———空气预热器空气侧的阻力；h3———送风道的阻力（包括摩擦阻力和局部阻力）；h4———风道自生风；h5———炉膛入口处真空度；1.1———风压储备系数。

在（1）式中，h1值变化范围较大，它受燃煤特性、燃煤厚度、燃煤粒度的影响。

其次与锅炉操作人员管理水平有关。

送风机风量可按下式确定：V=1.05abc(273+t)/273X101325/d (2)式中a———炉膛过量空气系数；1.05———风量储务系数；b———计算燃煤量；c———理论空气量；d———当地大气压；101325———标准大气压；t———冷空气温度。

由（2）式可知，影响风量大小的因素主要是燃煤特性、锅炉负荷、炉膛过量空气等因素。

3.2引风机的风压与风量的确定引风机用于克服从炉膛出口到烟囱出口（包括炉膛出口负压、锅炉防渣管以后的各部分受热面和除尘设备）的全部烟道阻力。

引风机的风压值可按下式确定：H=1.2（h1+h2+h3+h4+h5-h6） (3)式中h1———炉膛负压值；h2———锅炉阻力，DC；h3———除尘器阻力；h4———烟道阻力；h5———烟囱阻力；h6———烟道自生风。

在上式中，各项阻力值的变化范围与锅炉的容量、结构形式有关，其中h2、h3是主要因素。

当锅炉结构不同时h2值不同；当除尘器结构不同时h3不同。

引风机风量可按下式确定：V=1.1B(V1-aV2) (4) 式中B———计算燃煤量；V2———锅炉尾部受热面后的排烟容积；a———锅炉尾部受热面后烟道的漏风系数；1.1———风量储备系数。

综上所述，应该按照锅炉系统的有关阻力和保证锅炉正常运行所需空气量，来确定锅炉送、引风机的风量、风压，同时考虑一定的储备系数。

特别指出的是，对风机采用常规的风阀调节风量法，虽然风量减小了，但系统阻力却增加了。

风机所需功率没有减小或减小的很少，电机的能耗没有节省，不能达到节能的目的。

而且可能因为满足了炉膛负压值要求而不能满足风量要求，进而造成锅炉出力不足的结果。

采用变频调速控制风量，不仅可以调节风机的风量和风压，减小系统的噪声，而且可以达到节能的目的。

变频调速控制风量法是一种有效的节能控制方法。

4.锅炉燃烧过程控制基本方案及分析锅炉燃烧自动控制系统的基本任务是使燃料燃烧所提供的热量适应外界对锅炉输出的蒸汽负荷的要求，同时还要保证锅炉安全经济运行。

一台锅炉的燃料量、送风量和引风量三者的控制任务是不可分开的，但彼此之间应互相协调，才能可靠工作。

对给定出水温度的情况，则需要调节鼓风量与给煤量的比例，使锅炉运行在最佳燃烧状态。

同时应使炉膛内存在一定的负压，以维持锅炉热效率、避免炉膛过热向外喷火，保证了人员的安全和环境卫生。

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回路控制系统；当燃料流量波动较大时，可采用蒸汽压力对燃料流量的串级控制系统。

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。

4.1 蒸汽出口压力控制系统分析锅炉的燃烧控制对于锅炉的安全、高效运行和节能降耗都具有重要意义，其控制和管理随之要求也越来越高。

燃料控制的任务在于进入锅炉的燃料量随时与蒸汽压力要求相适应。

因为蒸汽压力是衡量锅炉热量平衡的标志，燃料又是影响蒸汽压力的主要因素，因此蒸汽压力可以作为燃料控制系统的被调量。

（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℃。

（2）中压锅炉出口蒸汽压力为2.94——4.90MPa的锅炉。

（3）高压锅炉出口蒸汽压力为7.84—10.8MPa的锅炉。

锅炉蒸汽压力是燃烧过程调节对象的主要被控量，引起蒸汽压力变化的因素有很多，如燃料量、送风量、给水量、蒸汽流量以及各种使燃烧工况发生变化的原因。

它受到的主要扰动分为内扰(燃料的变化)和外扰(蒸汽流量的改变)。

4.2 燃料量控制系统燃料控制子系统的作用是燃料量适应负荷变化的需要, 保证压力在允许范围内变化。

该系统用给煤机转速表示燃料量( 锅炉燃烧率) 的大小,被调量是机前压力P T , 调节量是各给煤机的给煤量B0 , 反馈量是给煤机转速总和n, 构成串级控制系统。

燃料控制子系统是由给煤机转速测量回路、燃料发热量修正回路、燃料调节回路构成。

给煤机转速测量回路的作用是提供给煤量的反馈信号; 燃料发热量修正回路的作用是保证燃料变化时发热量不变化; 燃料调节回路的作用是通过调节给煤量来适应外界负荷的需求。