锅炉运行及自动控制改造

类锅炉的自动控制系统的优化

摘要:

本文通过对现在锅炉自动控制系统的分析，找出了存在的弊端，提出了改进的方法，避免了人为控制偏差，杜绝了不合格水质产品，不仅节约了更换零件费用，而且降低了工人的劳动强度，取得了很好的经济和社会效益。

关键词：

液位（或水位）、热风风量、液位变送器、平衡罐、电动阀、变频器、

软启动器

正文：

一、锅炉的基本知识

（一）锅炉的参数及容量

锅炉是一种特种设备，具有爆炸危险，但在工矿企业和人们的生活中应用却是广泛。锅炉的司炉人员必须持证上岗，且操作的锅炉应与司炉证类别允许操作范围一致。

锅炉的功能是向热用户输送符合要求品质和数量的蒸汽或热水。表征蒸汽或热水品质特性的是压力和温度，通常称为参数，而表示输送热量的参数称为容量。

1、压力

蒸汽锅炉会产生压力，垂直均匀作用在单位面积上的力就是压力。锅炉的压力是因为锅炉内的水吸收热后，由液态变成气态，其体积增大，由于锅炉是一个密闭的容器，限制了汽水的自然膨胀，结果就使锅炉各受压部件受到了汽水膨胀的作用力，而产生压力。锅炉产品铭牌和设计资料上标明的压力，是这台锅炉的额定工作压力。

2、温度

标志物体冷热程度的物理量称为温度。一般温度都用摄氏温度（℃）表示。温度是物体内部所拥有能量的一种体现方式，温度越高，能量越大。锅炉铭牌上标明的温度是锅炉出口处介质的温度，又称额定温度。对于无过热器的蒸汽锅炉，其额定温度是指锅炉在额定压力下饱和蒸汽温度；对于有过热器的蒸汽锅炉，其额定温度是指过热器出口处的蒸汽温度；对于热水锅炉，其额定温度是指锅炉出口处的热水温度。

3、容量

锅炉的容量又称锅炉出力，是锅炉的基本特性参数，对于蒸汽锅炉用蒸发量表示，对于热水锅炉用热功率表示。

（1）、蒸发量

蒸汽锅炉长期连续运行时，每小时所产生的蒸汽量，称为这台锅炉的蒸发量。锅炉产品铭牌

和设计资料上标明的蒸发量数值是额定蒸发量，它表示锅炉受热面无积灰，使用原设计燃料，在额定给水温度和设计的工作压力并保证热效率下长期连续运行，锅炉每小时能产生的蒸发量。在实际运行中，锅炉受热面一点不积灰，煤种一点不变是不可能的，因此锅炉在实际运行中每小时最大限度产生的蒸汽量和最大蒸发量，这时锅炉的热效率会有所下降。

（2）、热功率

热水锅炉长期连续运行，在额定回水温度、压力和额定循环水量下，每小时出水有效带热量，称为这台锅炉的额定热功率。

（二）水与蒸汽的性质

锅炉对热用户的供热是通过蒸汽或热水来实现的，通常称其为工作物质（介质）。为此，必须对水和蒸汽的特性有所了解。

1、水

水在常温下是无色无味透明的液体，具有一定的体积，但没有固定的形状。随着温度的变化，水可变成蒸汽，也可结成冰，它们的互相转化关系如下图：

水在摄氏零度以下，液态可变成固态，这种固态称为冰或雪，如果温度高于零度，固态会变成液态，即变成水，如果再不断加热，水会开始沸腾，液态又会变成气态，称为蒸汽。蒸汽可分为饱和蒸汽和过热蒸汽。

2、锅炉水位形成原理

水在连通器内，当水面上所受的压力相等时，各处的水面始终保持一个平面。锅炉上的水位表就是利用这一原理设计的。热水锅炉，除蒸汽定压外，整个锅炉内都充满了水，而对蒸汽锅炉需要有一定的蒸汽空间，水位要控制在一定的高度。通过观察上锅筒的水位表，就可知道锅炉里水位的高低，水位线上为蒸汽，水位线下为饱和水，饱和水不断加热蒸发，水位将会逐渐向下移，为保持一定的水位，就要给锅炉补水，保持水位的稳定。

3、饱和蒸汽和过热蒸汽的特性

在一定的压力下，饱和蒸汽的温度是恒定的，不同的压力对应一个不同的饱和蒸汽温度值。知道工作压力，查水蒸汽性质表即可得到饱和蒸汽温度值，也就是要求输出蒸汽的压力实质是要求蒸汽的温度、压力越高其饱和蒸汽温度越高。饱和蒸汽的品质不高，或多或少带有些小水滴。要想得到理想的蒸汽品质，就必须对饱和蒸汽继续加热，提高蒸汽的干度和温度，使饱和蒸汽变为过热蒸汽。只有装置过热器的锅炉，才能将饱和蒸汽通过过热器继续加热变成为过热蒸汽。

（三）锅炉的构造及工作原理

1、锅炉的构造

锅炉是一种把燃料燃烧后释放的热能传递给容器内的水，以获得所需要的压力、温度和品质的热水或蒸汽的设备。它由通常俗称“炉”、“锅”以及附件仪表和附属设备构成一个完整体，以保证其正常安全运行。

（1）炉

“炉”是由燃烧设备、炉墙、炉拱和钢架等部分组成的。它使燃料进行燃烧产生灼热烟气，烟气经过炉膛和各段烟道向锅炉受热面放热，最后从锅炉尾部进入烟囱排出。

（2）锅

“锅”即是锅炉容纳水和蒸汽的受压部件，它包括锅筒（气包）或锅壳、水冷壁管、对流管束、烟道、下降管、集箱（联箱）、过热器、省煤器等受压元部件，由此而组成完整的水和蒸汽的系统，进行加热和汽化等过程。

①锅筒

锅筒的作用是汇集、储存、净化蒸汽和补充给水。热水锅炉锅筒内全部盛装的是热水，而蒸汽锅炉锅筒盛装的是热水和蒸汽。单锅筒的蒸汽锅炉，锅筒下半部全部是热水，锅筒上半部为蒸汽空间；双锅筒的蒸汽锅炉，下锅筒全部是热水，上锅筒下半部为热水，上半部为蒸汽空间，蒸汽与热水分界的位置叫水位线。

②水冷壁

水冷壁是布置在水管锅炉炉膛四周的辐射受热面。它是锅炉的主要受热面。水冷壁由光管和管子两侧焊有或带有翼片两种管子构成，翼片增大了对炉膛的遮挡面积，可以更多地接受炉膛辐射热量，提高锅炉产汽量，降低炉膛内壁的温度，保护炉墙，防止炉墙结渣。若翼片间再焊在一起，就构成成片的水冷壁，称为膜式水冷壁。

③对流管束

对流管束是锅炉的对流受热面。它的作用是吸收高温烟气的热量，增加锅炉受热面，对流管束吸热情况，与烟气流速、管子排列方式、烟气冲刷的方式都有关。对流管束排列和管束形式一般有数种，水管对对流管束如下图所示

④烟管、火管

烟管是锅壳锅炉的对流受热管，它与水管对流管束的作用相同，不同的是水管对流管束烟气流经管外，而烟管是烟气流经管内。

火管有两种情况，直径较大的火管一般称为炉膛，里面可以装置炉排，是立式锅炉和卧式内燃锅炉的主要辐射受热面，直径较小的火管又称为烟管，现在普遍使用螺纹烟煤管。

⑤下降管

下降管的作用是把锅筒里的水输送到下集箱或下锅筒的管组或管束，使受热面管子有足够的