第五章锅炉蒸汽温度控制系统
锅炉汽温的控制和调节
燃料性质的变化
锅炉运行中，经常会碰到燃料品质发生变化的情况，当燃烧品质发生 改变时，燃烧的发热量、挥发分、灰分、水分和灰渣特性等都会发生 变动，因而对锅炉工况的影响比较复杂。当燃料中的灰分或水分增大 时，其可燃物质含量必然减少，因此燃料的发热量及燃烧所需要的空 气量和燃烧生成的烟气量等均将降低。这一变化，可以从燃料量及风 量未变时炉膛出口氧量增大这一现象上反映出来。在燃料量不变的情 况下当灰分或水分增大时，由于燃料的发热量降低，将使燃料在炉内 总放热量下降，其后果相当于总燃料量减少，在其它参数不变的情况 下，必将造成过热汽温的下降。如需保持过热汽温和锅炉出力不变， 必须增加燃料量保持炉膛出口氧量不变方能达到。 当燃煤的水份增加时，水份在炉内蒸发需吸收部分热量，使炉膛 温度降低，同时水份增加，也使烟气体积增大，增加了烟气流速，使 辐射式过热器的吸热量降低，对流式过热量增加。必须指出，燃料中 的水分增大时，如通过增加燃料量保持炉膛出口氧量不变，则炉膛温 度、辐射受热面的吸热量可保持不变，但由于烟气的容积和重度是随 水分相应增加的，所以烟气的对流放热将增大。 当煤粉变粗时，燃料在炉内燃烬时间延长，火焰中心上移、汽温 将升高。
锅炉受热面的传热特性
锅炉的受热面，按传热方式一般可分为辐射受热面、半辐射受热面和对流受热面三种类型。水冷壁蒸发 受热面，前屏及包复管受热面等，由于辐射换热量占主要成份，一般属辐射受热面；后屏过热器一方面 吸收烟气的对流传热，另一方面又吸收炉膛中和管间烟气的辐射传热，属半辐射受热面；省煤器及对流 烟道中的过热器、再热器等受热面由于对流换热量占主要成份，一般属对流受热面。 随着锅炉负荷的变化，炉内辐射传热量和对流传热量的分配比例将发生变化。当锅炉负荷增加时， 对流受热面的传热份额将增加，辐射受热面的传热份额相对减少，而半辐射受热面则影响较小，见图42-1。 锅炉负荷增加时，炉膛温度及炉膛出口烟气温度均将升高，由于炉膛温度的提高，总辐射传热量将 增加；但是炉膛出口烟温的升高，又表示了每千克燃料在炉内辐射传热量的相应减少。所以锅炉负荷增 加时，辐射吸热量增加的比例将小于工质流量增加的比例。也就是说，随着锅炉负荷的增加，辐射受热 面内单位工质的吸热量将减少，使锅炉辐射传热的份额相对下降。 锅炉负荷增加时，一方面由于燃料量、风量相应增加，烟气量增多，使流经对流受热面的烟气流速 增加，从而增大了烟气对管壁的对流放热系数；另一方面由于炉膛出口烟温升高，使烟温与管壁温度的 平均温差增大，导致对流吸热量增加的比例大于负荷增加时工质流量增加的比例，使对流受热面内单位 工质的吸热量增加，锅炉对流传热份额上升。 此外，对流受热面内工质的负荷一汽温特性变化率还与受热面所处烟气温度的高低有关。受热面布 置在远离炉膛出口处时，汽温随锅炉负荷增高而上升的趋势将更加明显。对于布置在高烟温区的对流受 热面，由于烟气辐射吸热所占比例较大，使其在负荷变化时汽温变化较小，特性曲线近似于半辐射受热 面而显得比较平坦。 对于半辐受热面，由于它同时以辐射和对流两种方式传热，锅炉负荷升高时辐射传热减少而对流传 热增加，负荷降低时则反之，因而总的传热量将变化不大，使锅炉负荷变化时半辐射受热面内工质温度 的变化比较平稳。 为改善过热汽温的变化特性，目前大容量高参数锅炉过热器的布置大多采用联合式过热器，即整个 过热器由若干级辐射、半辐射和对流过热器串联组成，例如本锅炉采用一级屏式过热器和二级过热器串 联而成，前者为辐射受热面，后者为半辐射受热面。由于布置得当，当负荷在较大范围内变化时均可得 到相当平稳的汽温变化特性，在30％MCR至100％时 MCR时，过热汽温仅从535℃升至540℃，变化相 当小。 再热器根据其特性，以往大多采用对流布置型式。为了改善低负荷(尤其是机组热态启动阶段)及变工 况时的再热汽温特性，本锅炉的再热器采用半辐射和对流受热面串联组成的联合型式，结合再热汽温的 调节手段，再热汽温在50％MCR至100％MCR之间均能稳定在540℃的设计值。
锅炉出口蒸汽温度控制系统
锅炉出口蒸汽温度控制系统一，热电厂简介1，概述电力工业是国民经济发展的基础工业，电力工业的发展水平和电能供应的数量和质量是衡量工业、农业、国防和科技现代化水平的重要标准。
发电能源的种类很多，如火力发电、水力发电、核能发电、风力发电、太阳能发电、低热发电、潮汐发电等。
当前，世界上主要有三类发电形式：火力发电、水力发电和核能发电。
而从总体上讲，火力发电仍然是世界电能什产的主要形式，我国有与能源构成的特点更是如此。
2，工艺流程热电厂的工艺流程如图一所示。
水经过处理后经过省煤器进入锅炉加热变成蒸汽推动汽轮机转动，汽轮机带动发电机发电，发出的点进入电网转化供用电设备使用；原煤经磨煤机莫成粉末进入给粉机经一次吹风进入锅炉炉膛，二次吹风助燃加热水，产生蒸汽；空气经空气预热器加热后一次吹风将煤粉吹入锅炉炉膛，二次吹风帮助煤粉燃烧。
水图一二，锅炉出口蒸汽温度调节1，影响温度变化的主要因素。
影响过热蒸汽和再热蒸汽温度变化的因素，主要有过热器和再热器系统受热面积的辐射和对流吸热放的比例、锅炉负荷、燃料性质、给水温度、炉膛过量空系数以及炉膛出口烟温的变化等等。
还有其它影响汽温变化的运行因素，下面简要地说明运行中影响气温的主要因素。
（1），锅炉负荷过热蒸汽或再热蒸汽系统一般聚友对流气温特性，即随锅炉负荷升高（或下降），气温也随之上升（或降低）。
但如果过热器系统具有辐射特性则呈相反的趋势。
（2），过量空气系数过量空气增大时，燃烧生成的延期增多，烟气流速增大，对流传热加强，导致过热汽温升高。
（3），给水温度给水温度升高，生产一定蒸汽所需的燃料量减少，燃烧产物的容积也随之减少，同时炉膛出口烟温降低。
所以，过热汽温将下降。
电厂运行中，高压加热器的投停会使温度有很大变化。
因而会使过热器问发生显著的变化。
（4），受热面的污染情况炉膛受热面的结焦或积灰，会使炉内辐射传热量减少，过热器区域的烟气温度降提高，因而使过热汽温上升。
过热器本身的结焦或积灰导致气温下降。
热工控制系统课堂ppt_第五章串级控制系统概要
WT1(S)
X2
WT2(S)
WZ(S)
Wm2(S) Wm1(S)
Wf(S)
WD2(S)
Y2
WD1(S)
Y1
-
-
图5-3
串级控制系统原理方框图
图中Z2是进入副环的扰动，从副回路看，传递函数为：
WD 2 W f S WD 2 S y2 S S z2 S 1 WT 2 S W f S WD 2 S Wm 2 S WZ S
象动态特性，提高系统的工作频率
设对象是惯性环节,其它均为比例环节, 即：
K2 WD 2 S T2 S 1 WT 1 S K T 1 Wz S Kz K1 WD1 S T1 S 1 W f S K f （5-4） K m2
主对象(惰性区)：主参数所处的那一部分工艺设备,它的输入 信号为副变量,输出信号为主参数（主变量）。 副对象(导前区)：副参数所处的那一部分工艺设备,它的输入 信号为主调节器输出信号,其输出信号为副参数（副变量）。
第二节
串级控制系统的特点
总体上看,串级控制系统仍然是一个定值控制系统,主参数在干 扰作用下的控制过程与单回路控制系统的过程具有相同的指标和形
(高温段)θ1。(返回例一,返回例二)
副参数(副变量)：其给定值随主调节器的输出而变化，能提前
反映主信号数值变化的中间参数称为副参数。这是一个为了提高控
制质量而引进的辅助参数。例一中为锅炉热量Qr ，例二中为蒸汽 温度（低温段）2。 主调节器(主控制器)：根据主参数与给定值的偏差而动作,其
输出作为调节器的给定值的那个调节器称为主调节器,如压力调节
(5-2)
(5-3)
汽包锅炉蒸汽温度控制系统ppt课件
二、过热汽温对象特性
过热汽温系统是一个多输入单输出对象。 归结起来，影响过热汽温主要扰动有三种： （1）蒸汽流量（负荷）扰动； （2）烟气热量扰动：燃烧器运行方式变化、燃料 量变化、燃料种类或成分变化、风量变化等等这 些变化最终均反映在烟气热量的变化； （3）减温水流量扰动。
D
GD(s)
Q
GQ(s)
±△
PID1
送风量V
－
f1(x)
∑
KZ
烟温
PID2
烟气流量 × VG
KZ
喷水调节阀
挡板
图10－22 利用烟气再循环的再热汽温控制系统
3. 采用摆动燃烧器调节手段的再热汽温控制系统
减温器后再热汽温 主蒸汽流量
f(x) A
∑1 A
∑2
PID2
再热汽温
送风量
PID1
∑3
∑4
PID3
再热喷水调节阀
摆动燃烧器
KZ
KZ
喷水阀
过热挡板
再热挡板
图10－19 采用烟气挡板控制再热汽温控制方案
2. 采用烟气再循环调节手段的再热汽温控制系统
VG 再循环烟气量
图10－20 烟气再循环装置
0
t
0
t
主汽流量
0
t
主汽压力 主汽温度
0
t
图10－21 烟气再循环对其他参数的影响
再热汽温
报警 开热风门
H/L
A －K2
－ △
－K1
W
GW(s)
+ θ
+ +
１．蒸汽流量（负荷）扰动下的汽温特性 (1) 静态特性
(2) 动态特性
以对流式过热器为例
锅炉蒸汽温度控制系统 2讲解
21
实际运行中，用改变燃烧器的倾角来调节再热汽 温的方法存在一些问题： 1）有较大的延迟性； 2 ）由于锅炉燃用灰熔点较低的煤，燃烧器周围 容易结渣，摆动式燃烧器易卡住而不能正常调节； 3 ）如燃烧器下倾角度过大，会使冷灰斗处温度 上升，结渣加剧；严重时曾造成人孔门烧红，整个冷 灰斗封住，锅炉被迫停用的局面。
锅炉蒸汽温度控制系统
§1 概 述
§2 过热蒸汽温度控制策略
§3 过热蒸汽温度控制系统实例 §4 再热蒸汽温度控制策略 §5 再热蒸汽温度控制系统实例
1
§1
概
述
2
一、蒸汽温度控制的任务 1. 过热蒸汽温度控制的任务 维持过热器出口温度在允许的范围之内，并保护过热 器，使其管壁温度不超过允许的工作温度。 过热蒸汽温度是锅炉汽水系统中的温度最高点，蒸汽 温度过高会使过热器管壁金属强度下降，以至烧坏过热器 的高温段，严重影响安全。 过热蒸汽温度偏低，则会降低发电机组能量转换效率， 据分析，汽温每降低5℃，热经济性将下降1%；且汽温偏 低会使汽轮机尾部蒸汽湿度增大，甚至使之带水，严重影 响汽轮机的安全运行。一般规定大容量高参数火力发电机 +5 o 540 组都要求保持过热蒸汽温在 的范围内。 - 10 C
10
三、蒸汽温度控制对象的动态特性 1. 过热蒸汽温度对象的动态特性 主要为蒸汽流量、烟气传热量和减温水扰动。 （１）蒸汽扰动下对象的动态特性 引起蒸汽流量变化的原因有二：一是蒸汽母管的压力 变化，二是汽轮机调节汽门的开度变化。结构形式不同的 过热器，在相同蒸汽流量D的扰动下，汽温变化的静态特 性是不同的。对于对流式过热器的出口温度，随着蒸汽流 量D的增加，通过过热器的烟气量也增加，导致汽温升高； 对于辐射式过热器，蒸汽流量D增加时，炉膛温度升高较 少，炉膛辐射给过热器受热面的热量比蒸汽流量的增加所 需的热量要少，因此辐射式过热器的出口汽温反而下降， 对流式过热器和辐射式过热器的出口汽温对负荷变化的反 应是相反的，其静态特性如下。
锅炉运行时怎样控制和调节汽温
安全技术/特种设备
锅炉运行时怎样控制和调节汽温
对于饱和蒸汽锅炉，其蒸汽温度随蒸汽压力的变化而变化；对于过热蒸汽锅炉，其蒸汽温度的变化主要取决于过热器烟气侧的放热和蒸汽侧的吸热。
当流经过热器的烟气温度、烟气量和烟气流速等变化时，都会引起过热蒸汽温度的上升或下降。
当过热蒸汽温度过高时，可采用下列方法降低汽温：
（1）有减温器的，可增加减温器水量。
（2）喷汽降温。
在过热蒸汽出口，适量喷入饱和蒸汽，可降低过热蒸汽温度。
（3）对过热器前的受热面进行吹灰。
如对水冷壁吹灰，可增加炉膛蒸发受热面的吸热量，降低炉膛出口烟温，从而降低过热器传热温度。
（4）在允许范围内降低过剩空气量。
（5）提高给水温度。
当负荷不变时，增加给水温度，势必减弱燃烧才能不使蒸发量增加，燃烧的减弱使烟气量和烟气流速减小，使过热器的吸热量降低，从而使过热蒸汽温度下降。
（6）使燃烧中心下移。
适当减小引风和鼓风，使炉膛火焰中心下移，使进入过热器的烟气量减少，烟温降低，使过热蒸汽温度降低。
当过热蒸汽温度过低时，可采用下列方法升高汽温：
（1）对过热器进行吹灰，提高其吸热能力；
（2）降低给水温度；
（3）增加风量，使燃烧中心上移；
（4）有减温器的，可减少减温水量。
锅炉过热蒸汽温度控制系统设计
锅炉过热蒸汽温度控制系统设计一、系统结构设计：测量元件：可选择蒸汽温度传感器，将锅炉内蒸汽的温度信号转换为电信号，反映蒸汽温度的变化，常用的传感器有热电偶和热电阻。
执行元件：通常选择调节阀门作为执行元件，根据来自控制器的控制信号，调节阀门的开度，控制蒸汽流量，进而调节蒸汽温度。
控制器：根据测量元件获取到的蒸汽温度信号，通过内部算法进行计算，得到相应的控制信号，将该信号传输给执行元件，使其根据控制信号，控制阀门的开度，从而实现对蒸汽温度的控制。
二、控制原理设计：控制原理决定了系统的稳定性和控制精度。
通常采用PID控制算法，对温度进行控制。
P（比例）控制：根据蒸汽温度与设定值之间的偏差，以比例的方式控制执行元件，提供调节信号，使得蒸汽温度逐渐接近设定值。
I（积分）控制：通过检测蒸汽温度实际值与设定值之间的积分误差，增加控制量的变化率，使其更快地接近和稳定在设定值附近。
D（微分）控制：通过检测蒸汽温度实际值的变化斜率，预测温度变化的趋势，并作出相应的调整，避免温度波动过大。
三、调节器及阀门选型：为了使温度控制更加准确和稳定，调节器和阀门的选型也很重要。
调节器：根据控制要求，选择具有一定控制精度和稳定性的调节器。
常见的调节器有PID调节器、模糊控制器等。
阀门：选用具有快速响应、调节精度高、可靠性强的阀门。
锅炉过热蒸汽温度控制系统中常见的阀门类型有电动调节阀和气动调节阀。
根据系统的操作要求和工艺流程，选择适合的阀门类型，并确保其具有良好的密封性和耐高温性能。
除了以上设计方面的考虑，还应注意系统的安全性和可靠性。
应配备相应的安全阀和过热保护装置，避免锅炉过热引发危险事故。
同时，锅炉过热蒸汽温度控制系统应进行合理的备份和冗余设计，确保系统在故障或异常情况下仍能维持正常运行。
综上所述，锅炉过热蒸汽温度控制系统的设计需要考虑系统结构、控制原理、调节器及阀门的选型等多个因素，从而实现锅炉蒸汽温度的精确控制，确保系统的安全性和稳定性。
锅炉过热蒸汽温度控制系统课程设计
锅炉过热蒸汽温度控制系统课程设计过程控制课程设计说明书——锅炉过热蒸汽温度控制系统院系：化工学院化工机械系班级：10自动化（1）姓名：李正智学号：1 0 2 0 3 0 1 0 1 6日期：2013/12/2-2013/12/15指导老师：王淑钦老师引言蒸汽温度是锅炉安全、高效、经济运行的主要参数，因此对蒸汽温度控制要求严格。
过高的蒸汽温度会造成过热器、蒸汽管道及汽轮机因过大的热应力变形而毁坏；蒸汽温度过低，又会引起热效率降低，影响经济运行。
锅炉控制现场环境恶劣，采用传统的基于模拟技术的控制器、仪器仪表或单片机，不仅结构比较复杂，效率比较低，并且可靠性也不高。
本次课程设计的主要目的是锅炉蒸汽温度控制系统的设计。
蒸汽过热系统包括一级过热器、减温器、二级过热器。
锅炉汽温控制系统主要包括过热蒸汽和再热蒸汽温度的调节。
主蒸汽温度与再热蒸汽温度的稳定对机组的安全经济运行是非常重要的。
过热蒸汽温度控制的任务是维持过热器出口蒸汽温度在允许的范围之内，并保护过热器，使其管壁温度不超过允许的工作温度。
过热蒸汽温度是锅炉汽水系统中的温度最高点，过热蒸汽温度过高或过低，对锅炉运行及蒸汽设备是不利的。
蒸汽温度过高会使过热器管壁金属强度下降，以至烧坏过热器的高温段，严重影响安全。
一般规定过热器的温度与规定值的暂时偏差不超过±10℃，长期偏差不超过±5℃【1】。
如果过热蒸汽温度偏低，则会降低电厂的工作效率，同时使汽轮机后几级的蒸汽湿度增加，引起叶片磨损。
据估计，温度每降低5℃，热经济性将下降约1%；且汽温偏低会使汽轮机尾部蒸汽温度升高，甚至使之带水，严重影响汽轮机的安全运行。
一般规定过热汽温下限不低于其额定值10℃。
通常，高参数电厂都要求保持过热汽温在540℃的范围内。
由于汽温对象的复杂性，给汽温控制带来许多的困难，其主要难点表现在以下三个方面：（1）影响汽温变化的因素很多，例如，蒸汽负荷、减温水量、烟气侧的过剩空气系数和火焰中心位置、燃料成分等都可能引起汽温变化。
电厂锅炉主汽温自动控制原理
电厂锅炉主汽温自动控制原理电厂锅炉主汽温自动控制是指通过对锅炉主汽温的测量和调节，实现锅炉主汽温值的稳定控制。
主汽温是指锅炉蒸汽的温度，是影响锅炉运行和发电效率的一个重要参数。
良好的主汽温控制可以保证锅炉正常稳定运行，提高发电效率。
下面将从主汽温控制系统的组成和工作原理两个方面进行详细介绍。
一、主汽温控制系统的组成主汽温控制系统主要由三个部分组成：测量部分、执行部分和调节部分。
1.测量部分：测量部分的主要作用是获取锅炉主汽温的实时值。
常用的测量方法有热电偶和红外线测温仪。
热电偶通过测量两个不同材料的热电势来获取温度值，精度较高，但需要进行周期性校准。
红外线测温仪则是通过感应目标表面的红外线辐射来确定温度值，不受材料的影响，但对目标的表面状态有一定要求。
2.执行部分：执行部分主要包括控制阀和调节阀。
控制阀主要用于控制燃烧器的供气量，通过调节供气量来控制锅炉燃烧热负荷的大小。
调节阀主要用于控制给水的进入量，通过调节给水流量来控制锅炉蒸汽的温度。
3.调节部分：调节部分主要由控制器和传感器组成。
控制器是主汽温控制系统的核心部件，接收测量部分的反馈信号，与执行部分实现信息的传递和控制指令的执行。
传感器负责将锅炉主汽温的实时值转换成电信号，并通过控制器传递给执行部分。
二、主汽温控制系统的工作原理主汽温控制系统的工作原理可以简要分为以下几个步骤：1.测量主汽温：通过测量主汽温的实时值，将温度值转换成电信号，并传递给控制器。
2.根据设定值：控制器中设定一个主汽温的目标值，与实时测量值进行比较。
3.根据误差：根据设定值与实际测量值之间的误差，控制器会发出相应的控制指令。
4.调节执行：根据控制指令，控制器会调节控制阀和调节阀，来改变供气燃烧的热负荷以及给水的流量，从而控制锅炉主汽温的稳定。
5.反馈控制：控制器会周期性地获取实际控制效果，将反馈信息进行比较并进行调整，以实现对锅炉主汽温的精确控制。
综上所述，电厂锅炉主汽温自动控制的原理主要包括测量、计算、比较和调整。
锅炉汽温调节系统
汽包锅炉蒸汽温度自动调节系统一、蒸汽温度自动调节系统锅炉蒸汽温度自动调节包括过热蒸汽温度和再热蒸汽温度调节。
调节的任务是维持锅炉过热器及再热器的出口汽温在规定的允许范围之内。
1、过热汽温调节任务和特点过热汽温是锅炉运行质量的重要指标之一。
过热汽温过高或过低都会显著地影响电厂的安全性和经济性。
过热汽温过高，可能会造成过热器、蒸汽管道和汽机的高压部分金属损坏，因为超温会引起汽轮机金属内部过大的热应力，会缩短使用寿命，还可能导致叶片根部的松动；过热汽温过低，会引起机组热耗上升，并使汽机轴向推力增大而可能造成推力轴承过载。
过热汽温过低还会引起汽轮机尾部叶片处蒸汽湿度增加，从而降低汽轮机的内效率，并加剧对尾部叶片的水蚀。
所以，在锅炉运行中，必须保持过热汽温长期稳定在规定值附近（一般范围为额定值541±5℃）。
过热汽温调节对象的静态特性是指过热汽温随锅炉负荷变化的静态关系。
过热器的传热形式、结构、布置都将直接影响过热器的静态特性。
对流式过热器和辐射式过热器的过热汽温静态特性完全相反。
对于对流式过热器，当负荷增加时，通过其烟气的温度和流速都增加，因而使过热汽温升高。
而对于辐射式过热器，由于负荷增加时炉膛温度升高不多，而炉膛烟温升高所增加的辐射热量小于蒸汽负荷增大所需要的吸热量。
我们的过热器系统采取了对流式、辐射式和屏式（半辐射式）交替串联布置的结构，这有利于减小过热器出口汽温的偏差，并改善了过热汽温调节对象的静态特性。
引起过热蒸汽温度变化的原因很多，如蒸汽流量变化、燃烧工况变化、进入过热器的蒸汽温度变化、流过过热器的烟气温度和流速变化等。
归结起来，过热汽温调节对象的扰动主要来自三个方面：蒸汽流量变化（机组负荷变化），加热烟气的热量变化和减温水流量变化（过热器入口汽温变化）。
过热汽温调节对象的动态特性是指引起过热汽温变化的扰动与过热汽温之间的动态关系。
在各种扰动下的过热汽温调节对象动态特性的特点是有迟延和惯性，典型的过热汽温阶跃反应曲线如下图所示。
第五章 室内蒸汽供暖系统(改正)
第一节 蒸汽作为供热系统热媒的特点
1.蒸汽系统中有相态变化 对同样的热负荷，采用蒸汽供热时所需要的蒸汽量 要比热水量小的多，这是因为蒸汽靠汽化热携、放热，它 较热水温降放热大的多（汽化热r远大于热水温降∆t）。 2.蒸汽供热系统不仅有过程中很大的密度变化特点，而且 还会因阀门节流等产生“二次蒸汽”，使得系统跑、冒、 滴、漏现象严重不易管理（有相变，又会有二次蒸汽、湿 蒸汽节流产生）。 3.蒸汽供热系统的散热器是在定压下等温放热，平均放热 温度明显高于热水供暖系统，使得散热器上杂物宜燃烧，
0.11(
0.25
力，以克服散热器流动损失。 ⑥水力计算同样是从最远最不利管路开始，并尽可能采 用较低的蒸汽压力，通常采用水力计算方法有： 1.控制比压降法：即将最不利管路的每米总压损失约 控制在100pa/m来设计。 2.平均比摩阻法：是在已知锅炉压力或室内入口蒸汽 压力条件下按下式计算：
V
GX
0.005GX
2000 式中：X～二次汽化率， V～相应蒸汽比容， G～凝水流量，
m3
（5-12）
第五节 室内低压蒸汽供暖系统管路的 水力计算方法和例题
一、室内低压蒸汽供暖系统水力计算的原理和方法 ①计算蒸汽管道内的单位长度摩擦压力损失（比摩阻）， 仍采用达西公式：
R
v
d 2
孔处受阻，被迫从阀片和阀盖3之间的缝隙冲入阀片上部 的控制室，动压转化为静压，在控制室内形成比阀Байду номын сангаас更 高的压力，迅速将阀片向下管壁而阻汽。阀片关闭一般 时间后，由于控制室内蒸汽凝结，压力下降，会使阀片 瞬时开启，造成周期性漏汽。因此，新型的圆盘式疏水 器凝水先通过阀盖夹套再进入中心孔，以减缓控制室内 蒸汽凝结。
过程控制工程课程设计-锅炉过热蒸汽温度控制系统.doc
青海大学过程控制课程设计实验名称：锅炉过热蒸汽温度控制系统姓名：才让加学号： 1020301025 所在院系：化工学院化工机械系专业：自动化指导老师：王淑钦实验时间： 2013-12-02——2013-12-15摘要过热蒸汽温度的扰动来源很多，蒸汽流量、燃烧工况、进入过热器蒸汽的热焙、流经过热器的烟气温度和流速等的变化都会使过热蒸汽温度发生变化。
而有些扰动间又相互影响，使对象动态过程变得复杂。
但归纳起来，主要有三种扰动：蒸汽量、烟气量和减温水量。
本文是针对锅炉过热蒸汽温度控制系统进行的分析和设计。
控制系统采用串级控制来控制减温器喷水量以提高系统的控制性能。
喷水减温作为调节汽温的手段，根据汽温偏差来改变喷水量。
通过使用该系统，可以使得锅炉过热器出口蒸汽温度在允许的范围内变化，并保护过热器营壁温度不超过允许的工作温度。
关键字：扰动来源过热蒸汽控制串级控制系统调节手段1、生产工艺介绍1.1 锅炉设备介绍锅炉是工业过程必不可少的重要动力设备，它所产生的高压蒸汽既可作为驱动透平的动力源，又可作为精馏、干燥、反应、加热等过程的热源。
随着工业生产规模的不断扩大，作为动力和热源的过滤，也向着大容量、高参数、高效率的方向发展。
锅炉设备根据用途、燃料性质、压力高低等有多种类型和称呼，工艺流程多种多样，常用的锅炉设备的蒸汽发生系统是由给水泵、给水控制阀、省煤器、汽包及循环管等组成。
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，经过过热器形成过热蒸汽，在汇集到蒸汽母管。
过热蒸汽经负荷设备控制，供给负荷设备用，于此同时，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空。
图1 锅炉设备主要工艺流程图锅炉设备的控制任务是根据生产负荷的需要，供应一定压力或温度的蒸汽，同时要使锅炉在安全、经济的条件下运行。
按照这些控制要求，锅炉设备将有如下主要的控制系统：①供给蒸汽量适应负荷变化需要或保持给定负荷。
锅炉原理-第五章锅炉受热面及工作特点
过热器与再热器的结构形式
过热器和再热器的作用与特点
工作特点 外部烟温高：大约在600～1400℃。 内部汽温高：一般在320 ～ 540℃，近年出口汽温 可达560 ～ 620℃。 冷却条件差：亚临界压力下的蒸汽密度比水小，蒸 汽与管壁间的对流放热系数小，冷却能力差；提高蒸 汽流速，可使蒸汽冷却能力增强，但会增大压降，降 低蒸汽的做功能力。 安全裕度小：壁温高，管子的工作温度接近允许使 用温度。
能有效防止炉壁结渣
悬吊敷管炉墙（炉墙全部重量靠水冷壁支承）
主蒸发受热面（直流锅炉除外）
水冷壁
水冷壁的结构
水冷壁分光管壁、膜式壁两种 膜式壁炉膛气密 性好,可减少漏风,降低热损失,提高锅炉效率；有较 大的辐射受热面积，可降低受热面金属耗量；炉墙 重量轻，便于采用悬吊结构；锅炉蓄热能力减少， 有利负荷调节，锅炉启停快。
（a）（b）
直流锅炉水冷壁
UP型垂直上升管屏水冷壁
一次上升型（a）
特点：系统简单，流动阻力小；相邻 管屏外侧管间壁温差较小；可采用全悬吊 结构；水力特性较为稳定；但对锅炉负荷 适应性较差，金属耗量大
上升 - 上升型（ b ） 炉膛下部高热负 荷区域布臵两个串联回路，用于提高管内 工质质量流速以避免流动异常和传热恶化
气量的方法（如分隔烟道挡板）调节汽温
蒸汽温度调节
喷水减温方法
喷水减温器是将清洁度
很高的水直接喷入过热蒸
汽中以降低汽温（大锅炉 直接由水泵出口取水） 喷水减温装臵通常安装 在过热器连接管道或联箱 中
蒸汽温度调节
喷水减温方法
主要有旋涡式、笛形管
（多孔喷管）式两种
结构简单，惯性小，调
节灵敏，易于自动化，可
锅炉过热蒸汽温度调节系统基本工作流程
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05第五章 室内蒸汽供暖系统
按照蒸汽干管布置形式不同
按照立管布置形式不同
1、按照蒸汽压力不同
供汽的表压力高于70KPa时，称为高压蒸汽供暖； （高压蒸汽供暖的压力一般由管路和设备的耐压强度 确定。适用于工业建筑。） 供汽的表压力等于或低于70KPa时，称为低压蒸汽供 暖；（蒸汽压力降低时饱和温度也降低，凝水二次汽 化量小，运行可靠、卫生条件好。适用于要求较低的 民用建筑及工业建筑。） 当系统中的压力低于大气压力时，称为真空蒸汽供暖。 （卫生条件好，系统复杂。因需要使用真空泵装置， 在我国很少使用。）
③ 凝水重新汽化，产生“二次蒸汽”。
引起系统中出现所谓“跑、冒、滴、漏’’问 题。
蒸汽供暖系统比热水供暖系统在设计和运行管 理上较为复杂。
3、蒸汽供暖系统中的散热器热媒平均温度高
在热水。高温水130/70 ℃供暖系统的
散热器热媒平均温度为（130+70）/2=100 ℃；
2、按照回水动力不同
重力回水蒸汽供暖系统，凝水靠位差自流回水。
机械回水蒸汽供暖系统，凝水靠凝结水泵回水，系 统较大。 （高压蒸汽系统均采用机械回水方式）
余压回水蒸汽供暖系统，疏水器后有足够的压力输 送凝水。
3、按照凝水管形式不同
干式凝结水蒸汽供暖系统，非满管流。
湿式凝结水蒸汽供暖系统，满管流（断面充满水）。
6、单管下供下回式低压蒸汽供暖系统
6、单管下供下回式低压蒸汽供暖系统
建筑顶层无供汽干管，比较美观，安装简便，造价低。 缺点是需要敷设地沟，只适合于三层以下的建筑。 为了将凝结水顺利流回立管，散热器支管与立管的连接 点必须低于散热器出口水平面，散热器支管上的阀门应 采用球形阀或旋塞阀。 采用单根立管节省管道，但立管中汽、水逆向流动，故 立、支管的管径都需粗一些。 在每个散热器上必须安装自动排气阀。一旦停止供汽时， 散热器内形成负压，自动排气阀迅速补入空气，凝结水 排除干净，下次启动时，不会产生水击。
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31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
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35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
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（二）过热器的二级减温调节
主回路的被调对象是“二级过热器出口汽温”，调节 的目的是使该汽温等于运行人员手动给定的“过热器出 口汽温给定值”，该值在机组正常运行时为540 ℃。在 主回路中，主调节器PID1输入的偏差是“二级过热器汽 温偏差”。 副回路的被调对象是“二级减温器出口汽温”（即 高过入口汽温），它由一个温度测点测得，与“二级减 温器出口汽温给定值”进行比较后，形成“二级减温器 出口汽温偏差”，该偏差作为副调节器PID2的输入。
温器入口减温调节指令（二级减温器入口汽温预估值），并与外扰前
馈信号经∑4（ ∑2 ）叠加后，经T1切换后形成“一级减温器出口汽温 给定值”。
1、三个回路的说明
（2）副回路。它的被调对象是一级减温器出口汽温。
一级减温器出口汽温由一个测点测得，它与“一级减温器出口汽温给
定值”经Δ1比较，形成“一级减温器出口汽温偏差”，该偏差经副调
二、调节再热蒸气温度的方法
再热汽温的调节常用的方法包括： 1、改变再循环烟气的流量 2、改变燃烧器火嘴的倾角 3、改变通过再热器的烟气流动状态 4、喷水减温调节
二、调节再热蒸气温度的方法
1、改变再循环烟气的流量
再循环烟气是指通过再循环风机将空 预器后烟道尾部烟气抽出，并送入炉膛 底部的那部分烟气。
第二节
再热蒸汽温度调节系统
一、影响再热蒸气温度变化的主要因素
再热器一般布置在锅炉的水平烟道或后热井中，吸 收烟气中的对流热，与过热蒸汽相比，再热蒸汽的特点 是汽温高（与过热蒸汽温度基本相等）、汽压低、流速 较慢。影响再热蒸汽温度的主要因素是负荷的变化和烟 气侧的扰动。
（1）负荷的改变必然引起燃料量、送风量、给水量、 火焰中心位置的高低变化，即燃烧工况的改变，从而引 起再热汽温的变化； （2）由于再热器的位置布置特点，烟气侧的扰动是沿 着整个再热器的管道进行的，它对再热汽温的影响也比 较大。
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二、影响汽温的主要因素
第五章 锅炉蒸汽温度控制系统
1. 过热汽温的主要影响因素
(1) 燃料、给水比（煤水比）
只要燃料、给水比的值不变，过热汽温就不变。只 要保持适当的煤水比，在任何负荷和工况下，直流锅炉 都能维持一定的过热汽温。
(3) 过剩空气系数 过剩空气系数的变化直接影响锅炉的排烟损失，同
时影响对流受热面与辐射受热面的吸热比例。当过剩空 气系数增大时，除排烟损失增加、锅炉效率降低外，炉 膛水冷壁吸热减少，造成过热器进口温度降低、屏式过 热器出口温度降低；虽然对流过热器吸热量有所增加， 但在煤水比不变的情况下，末级过热器出口汽温有所下 降。过剩空气系数减小时，结果与增加时相反。若要保 持过热汽温不变，则需重新调整煤水比。
第五章 锅炉蒸汽温度控制系统
(4) 火焰中心高度 火焰中心高度变化的影响与过剩空气系数变化的影响
相似。在煤水比不变的情况下，火焰中心上移类似于过剩 空气系数增加，过热汽温略有下降；反之，过热汽温略有 上升。若要保持过热汽温不变，亦需重新调整煤水比。
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(5) 受热面结渣
温度过高会使过热器管壁金属强度下降，以至烧坏过热器 的高温段，严重影响安全。
过热蒸汽温度偏低，则会降低发电机组能量转换效率，
据分析，汽温每降低5℃，热经济性将下降1%；且汽温偏
低会使汽轮机尾部蒸汽湿度增大，甚至使之带水，严重影
响汽轮机的安全运行。一般规定大容量高参数火力发电机
组都要求保持过热蒸汽温在
(2) 给水温度
正常情况下，给水温度一般不会有大的变动；但当 高压加热器因故障出系时，给水温度就会降低。对于直 流锅炉，若燃料不变，由于给水温度降低，加热段加长、 过热段缩短，过热汽温会随之降低，负荷也会降低。
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第五章 锅炉蒸汽温度控制系统
第五章 锅炉蒸汽温度控制系统
§5-1 概 述
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第五章 锅炉蒸汽温度控制系统
一、蒸汽温度控制的任务
Байду номын сангаас
1. 过热蒸汽温度控制的任务
维持过热器出口温度在允许的范围之内，并保护过热 器，使其管壁温度不超过允许的工作温度。
过热蒸汽温度是锅炉汽水系统中的温度最高点，蒸汽
过热蒸汽压力的变化也会引起再热汽温的变化。过 热蒸汽压力降低，在过热汽温不变的情况下，过热蒸汽 的焓增大，高压缸排汽温度上升；在再热器吸热量不变 的条件下，因再热器进口温度升高，使再热器出口温度 提高；反之，过热蒸汽压力升高，再热汽温降低。这与 变压运行时，可保持较高再热汽温的原理相同。
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第五章 锅炉蒸汽温度控制系统
第五章 锅炉蒸汽温度控制系统
§5.1 概 述 §5.2 过热蒸汽温度控制策略 §5.3 过热蒸汽温度控制系统实例 §5.4 再热蒸汽温度控制策略 §5.5 再热蒸汽温度控制系统实例
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540-+
5 10
oC
的范围内。
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第五章 锅炉蒸汽温度控制系统
2．再热蒸汽温度控制的任务 随着蒸汽压力的提高，为了提高机组热循环的经济 性，减少汽轮机末级叶片中蒸汽湿度，高参数机组一般 采用中间再热循环。将高压缸出口蒸汽引入锅炉，重新 加热至高温，然后再引入中压缸膨胀做功。一般再热蒸 汽温度随负荷变化较大，当机组负荷降低30%时，再热 蒸汽温度如不加以控制，锅炉再热器出口汽温将降低 28~35 ℃(相当于负荷每降低10%时，汽温降低10℃)。 所以大型机组必须对再热汽温进行控制。
(2) 过剩空气系数
过剩空气系数增加，以对流受热面为主的再热器 吸热量增加，再热汽温升高；反之则降低。
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第五章 锅炉蒸汽温度控制系统
(3) 炉膛火焰中心
炉膛火焰中心的高度对再热汽温有相当显著的影 响，是调节再热汽温的主要手段。当火焰中心抬高时， 炉膛出口温度上升，以对流受热面为主的再热器其进 口烟温升高，吸热量增加，再热汽温提高；反之，再 热器吸热量减少，再热汽温降低。
第五章 锅炉蒸汽温度控制系统
煤水比不变的调节下：炉膛水冷壁结渣时，过热 汽温有所降低；过热器结渣或积灰时，过热汽温下降 明显。前者发生时，调整煤水比就可；后者发生时， 不可随便调整煤水比，必须在保证水冷壁温度不超限 的前提下调整煤水比。
结论：对于直流锅炉，在水冷壁温度不超限的条件 下，后四种影响过热汽温因素都可以通过调整煤水比来 消除；所以，只要控制、调节好煤水比，在相当大的负 荷范围内，直流锅炉的过热汽温可保持在额定值，这个 优点是汽包锅炉无法比拟的；但煤水比的调整，只有自 动控制才能可靠完成。
(4) 受热面结渣
再热器受热面结渣或积灰，吸热量减少，再热汽 温降低。
炉膛水冷壁结渣，水冷壁吸热量减少，导致炉膛 出口烟温上升，再热器吸热增加，再热汽温提高。
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第五章 锅炉蒸汽温度控制系统
(5) 过热蒸汽温度和压力
过热蒸汽温度变化会引起高压缸排汽变化。过热汽 温降低，高压缸排汽温度降低；在再热器吸热量不变的 条件下，因再热器进口温度降低，导致再热器出口温度 降低。
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第五章 锅炉蒸汽温度控制系统
2. 再热汽温的影响因素
(1) 给水温度
给水温度降低时（如高压加热器出系），若锅炉 出力保持不变，则需要增加燃料，以补充因给水温度 降低而减少的热量；这样，炉膛出口烟气量增加，以 对流受热面为主的再热器吸热量增加，导致再热汽温 升高。