小型余热蒸汽温度控制系统的设计
余热发电系统的设计
毕业设计（论文）题目余热发电系统的设计教学单位：专业：班级：学号：姓名：指导教师：完成日期：目录第1章绪论 (3)1.1 课题研究的背景 (3)1.2 课题研究的意义 (4)第2章余热发电系统的原理与理论设计 (3)2.1余热发电系统的原理 (5)2.1.1 余热发电器的原理 (3)2.1.2塞贝克效应 (3)2.1.3 帕尔帖效应 (4)2.1.4 汤姆逊效应 (5)2.2余热发电器的理论模型 (6)2.3余热发电系统的理论计算 (8)2.3.1 余热发电系统温度梯度的计算 (6)2.3.2 单个电偶臂的功率计算和效率计算 (8)2.3.3 余热发电系统的功率与效率的理论计算 (9)第3章余热发电系统的设计 (13)3.1热电发生器结构分析 (13)3.1.1 热电堆式热电发电器 (13)3.2余热电发电器模块的设计 (14)3.2.1通气管道的结构设计 (14)3.2.2通水管道的结构设计 (15)3.2.3余热发电器的设计 (17)3.2.4 余热发电器的结构制作 (23)3.2.5 余热发电器的工艺设计 (25)3.3余热发电器模块的固定框架设计 (25)3.4余热发电器模块和固定框架装配 (27)3.5余热发电器模块之间的连接部件 (27)第4章总结 (29)参考文献 (32)附录 (32)第1章绪论1.1 课题研究的背景我国建设节约型社会的现状不容乐观，进入21世纪以来，我国经济社会继续保持了快速发展的势头，取得了有目共睹的伟大成就，也遭遇前所未曾有过的资源约束和环境制约。
针对这些情况，中央适时地提出了建设资源节约型、环境友好性社会等一系列新的观念和决策。
节约型社会目的是通过“加快建设资源节约型社会，推动循环经济发展。
解决全面建设小康社会面临的资源约束和环境压力问题。
保障国民经济持续快速协调健康发展(国办发(2004330号文件)，强调在经济活动中节约资源和保护环境的同等重要性，要求经济效率和环境保护并驾齐驱。
上海某工业区余热利用供冷热系统方案分析
上海某工业区余热利用供冷热系统方案分析徐铭明华东电力设计院有限公司摘要：介绍了某工业区蒸汽冷凝水余热回收利用系统，利用余热产出冷、热能提供给园区内的企业，实现能源梯级利用。
同时，针对系统负荷分布特性，合理设置水蓄能装置利用峰谷分时电价政策，达到电力“削峰填谷”，节约运行成本。
通过系统方案介绍及经济性测算，为相似的工业区余热可利用场景提供思路和参考。
关键词：余热；溴化锂；水蓄能；节能DOI:10.13770/ki.issn2095-705x.2021.05.011Analysis on Waste Heat Utilization in Heating and Cooling System for Some Industrial Zone in ShanghaiXU MingmingEast China Electric Power Design Institute Co.,Ltd.Abstract:This paper introduces the waste heat recovery system of steam condensate in an industrial zone,which uses the waste heat to produce cooling and heating energy for the enterprises to realize the cascade utilization of energy.At the same time,select the reasonable water storage device according to the load distribution characteristics of the system.Taking the advantage of the peak valley time electric power price policy to achieve"peak cutting and valley filling"and save the operating cost.Through the introduction of the system scheme and the economic calculation,it provides ideas and reference for similar scenarios of waste heat recovery system in industrial zone.Key words:Waste Heat；Lithium-Bromide Unit；Water Storage；En-ergy Saving收稿日期：2021-03-17作者简介：徐铭明（1991-04-），女，研究生，注册工程师，主要研究方向为分布式能源、新能源发电No.052021ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGY上海节能No.0820180项目概况上海某工业区为国家级经济技术开发区，是国家首批新型工业化示范基地、国家生态工业示范园区。
余热蒸汽资源回收系统的设计及应用
《节 能 技 术 》
ＥＮ ＥＲＧ Ｙ Ｃ ＯＮＳ Ｅ ＲＶ ＡＴ Ｉ ＯＮ Ｔ Ｅ Ｃ ＨＮＯ Ｌ Ｏ ＧＹ
Ｖｏ １ ． ３ Ｉ ， Ｓ ｕ ｍ． Ｎｏ ． １ ７ ９ Ｍａ ｙ ． ２ ０ １ ３ ， Ｎｏ ． ３
余热 蒸 汽 资 源 回收 系统 的设 计及 应 用
张理论 。 赵金 辉 。 张力隽 （ １ ． 河 南省城 市规 划设 计研 究 总院有 限公 司 ， 河南 ２ ． 郑 州大 学 化 工与能 源 学院 ， 河南 郑州 ４ ５ ０ ０ ０ １ ； 郑州 ４ ５ ０ ０ ０ １ ）
摘 要： 根据 中 低温余热蒸汽资源的特点， 本文提 出了单循环与双循环相结合的发电系统来解 决余热 资 源高效利 用 问题 ， 并设 计 出了一 种基 于螺杆 膨胀 机 的新 型 高效 余 热 资 源回 收利 用发 电 系 统 。通过 实例 计算研 究 了该新 型余 热回收技 术 ， 说 明 了它在技 术和 经 济上都是 可行 的 。
Ｓ ｔ ｅ ａ ｍ Ｈｅ ａ ｔ Ｒｅ ｃ ｏ ｖ ｅ ｒ ｙ ｆ ｏ ｒ Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
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4.5MW纯低温余热发电系统的工艺设计和调试
在 锅 炉给水 系 统 中 ． 由于从处 于 真空 下 工作 的设 序号 主机名称 性能参数 进口 气量： ７ 【Ｎ 废 １ ） ｍ １ ５（ ）
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备 和管 道 附件不 严密 处漏 入空 气 ． 外化 学补 充水 中 另 也 有 少 量 空气 溶解 ． 于 水 中 的氧 ． 溶 不仅 对 钢 铁构 成 的热力 设备 和管 道会 产 生强烈 的腐 蚀 ． 且所 有 不凝 而 结 气体 在换 热设 备 中均会 使热 阻增 加 传热 效果 恶 化 ．
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4.5MW纯低温余热发电系统的工艺设计和调试
4.5MW纯低温余热发电系统的工艺设计和调试水泥生产是高能耗产业，能源费用支出在其生产成本中占有很大比重，目前采用的新型干法水泥生产技术的热利用率接近60％，水泥生产的同时，还会有大量300℃～400℃含尘烟气直接排放大气，这是对能源的一种浪费，余热发电项目的实施可有效的提高能源利用效率，节约资源。
成都建筑材料工业设计研究院以总承包经营模式在昆钢嘉华保山3 000t／d熟料生产线上配置了4．5MW纯低温余热发电系统，该系统投入运行后对环境不会产生附加污染，而且可以部分缓解水泥生产高电耗这一突出问题，为企业和社会创造显著的经济效益，为我们赖以生存的环境起到一定保护作用，属于节能降耗工程。
该余热电站于2008年4月13日已顺利通过72h达标考核，各项指标均达到设计值。
本文就该工程的设计特点和调试过程中遇到的问题作一介绍。
1 工艺设计1．1工艺流程余热发电系统在设计时，始终以不增加水泥生产系统热耗为前提，以“安全可靠，节能降耗”为原则，尽最大限度利用废气余热发电。
针对本工程的水泥生产系统低能耗(吨熟料能耗≤3 178kJ／kg)、高海拔(1 600m)等特点，从技术方案的比较、热力系统的确定、主机设备的选型、系统投资及维护等方面综合考虑，最终确定本工程采用热效率高、系统简单的单压系统。
该系统工艺流程见图1。
图1 余热电站工艺流程图1．2余热电站主机设备余热电站主机设备见表l。
表1 余热电站主机设备序号主机名称性能参数外化学补充水中也有少量空气溶解，溶于水中的氧，不仅对钢铁构成的热力没备和管道会产生强烈的腐蚀，而且所有不凝结气体在换热设备中均会使热阻增加传热效果恶化，因此，锅炉给水氧含量应严格控制。
真空除氧是控制水温度在25℃～40℃之间，压力在稍低于大气压的情况下，根据道尔顿气体分压原理，使溶于水中的氧及不凝气体从水中解析出来而达到气体分离。
由于系统采用真空除氧，降低了锅炉给水温度，从而降低了锅炉的排汽温度，提高了锅炉效率；除氧过程中不消耗蒸汽，工作温度低，适应性好，低位布置等优点，在本工程中取得了较好的效果。
PLC：余热蒸汽锅炉智能控制方案
8）除氧控制系统集成到其中一套余热锅炉的控制系统中；
9) 2台锅炉水位和除氧器液位及脱盐水箱水位采用工业闭路电视监控。
在此基础上，通过西门子PLC通讯接口，实现锅炉控制系统与人机界面-触摸屏之间的数据通讯，PLC并预留RS232/485（modus）协议实现锅炉控制系统之间以及与上位监控系统的数据交互。上位管理计算机完成对所有锅炉控制系统的数据通讯与处理，并负责完成所有锅炉系统重要运行参数的历史记录、存储、和生产报表打印以及各锅炉运行负荷的统一调配，充分体现了控制分散，信息管理集中的现代工业设备控制思想的发展理念。具有投资合理，可靠性高、便于扩展，技术先进等优点。
4）检查护板炉墙、顶部密封及人孔是否完好，其严密性是否良好。
5）对锅炉上所有汽、水仪表、热工及电气仪表，都要检查并确认其精度灵敏性。
6)对主要安全附件，如安全阀、水位表等都要进行检查，凡不合要求立即修复或更新。
7)向锅炉上水，至最低水位。
8)上水结束后，注意观察锅筒水位一段时间，静止观察水位是否维持不变。若有下降应查明原因。如锅筒、集箱及各部阀门有无泄漏并予以消除。如果水位增高，表示给水阀关闭不严，漏流量太大，应予以修复或更换。
3)启动时必须严密监视锅筒水位，正常运行水位为±50mm，极限水位为±100mm，当锅筒水位上升超限时，应立即打开汽包的紧急电动放水阀进行放水调节汽包水位，保证正常水位的同时，应使汽温、汽压均衡地上升，并使锅炉各部分温度均匀上升。
4)检查确认汽包压力升至0.1MPa时关闭汽包排汽阀；
5)在升压过程中,检查确认各承压部件的受热膨胀情况,如有异常,应立即查明情况及时处理;
带尘烟气余热蒸汽锅炉智能控制器
50kW有机朗肯循环实验台位系统设计及实验验证
50kW有机朗肯循环实验台位系统设计及实验验证徐立平【摘要】有机郎肯循环系统是一种低品位余热的回收的节能技术,它由蒸发器加热系统、冷凝器冷却系统、发电系统、设备控制系统和数据采集系统组成,文中主要针对该技术进行50 kW实验台位的设计、建设,并以实验结果验证设计方案,从而为日后的工业化推广奠定基础.【期刊名称】《应用能源技术》【年(卷),期】2016(000)009【总页数】4页(P4-7)【关键词】有机朗肯循环;系统设计;设备选型;实验验证【作者】徐立平【作者单位】陕西鼓风机(集团)有限公司,西安710075【正文语种】中文【中图分类】TK513余热回收技术，是余热再利用产业链中的核心环节，是一项国家鼓励与扶持的节能环保技术。
将350 ℃以下的余热余能回收应用于工业实践中，是石油化工等高能耗企业节能降耗的有效途径和方法[1]。
国际研究表明，有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle，ORC)技术在低温余热回收利用领域具有明显优势[2]。
该技术始于20世纪70年代，主要应用于欧美国家，可针对地热、太阳能、生物质及工业低品位余热进行回收。
文中将对ORC系统中的有机透平、冷凝器、蒸发器、预热器、有机工质泵等设备进行深入研究，形成最优设备匹配方案，并建立50 kW ORC系统流程实验台位，对系统设计方案进行验证。
ORC是一种新型环保型的发电技术。
ORC的工质(如R123、R245fa、R152a、氯乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷等 )是低沸点、高蒸汽压的有机工质。
ORC系统由蒸发器、膨胀机、冷凝器和工质泵组成，如图1所示。
工质在蒸发器中从低温热源中吸收热量产生有机蒸气，进而推动膨胀机旋转，带动发电机发电，在膨胀机做完功的乏气进入冷凝器中重新冷却为液体，由工质泵入蒸发器，完成一个循环。
2.1 系统设计概述50 kW有机朗肯循环实验台位系统由蒸发器加热系统、冷凝器冷却系统、发电系统、设备控制系统、数据采集系统等组成，如图2所示，图中核心设备有机透平由我公司自主研发设计，换热器、工质泵、发电机等设备采用工业成型产品。
M701F燃机发电厂余热锅炉汽水系统
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接管引入低压汽包，分离后的蒸汽进入过热器过热
后导出去低压缸。低压蒸发器整个回路采用自然循环 形式，在变负荷工况时，能保持水位稳定。经水循环 计算，确保各管屏循环倍率基本一致且在各运行工况 下最小循环倍率大于15。
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2. 中压ห้องสมุดไป่ตู้水系统
中压省煤器工质流程为全回路，工质一次流过锅炉
1
0.79
低压汽包安全阀2
1
0.81
中压省煤器入口安全阀 1
8.03
凝结水进口安全阀
1
4.0
连拍扩容器安全阀
1
1.0
TCA入口安全阀
1
22.75
FGH入口安全阀
1
7.93
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三 汽水系统启停操作
锅炉汽水系统监视调整的目的就是保证锅炉安全的 前提下为汽机提供合格的蒸汽即
1、防止锅炉受热面、各容器及连接管道阀门超温超 压。
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6、密封性能好。
7、散热小，热膨胀量小。
8、锅炉受热面采用顺列布置，可以在规定的烟气压 降范围内提供最优化的热交换，并提供了有效的清理 空间。
9、优化各受热面内工质压降，工质沿锅炉宽度方向 流速分布均匀。
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二 汽水系统简介
一、总体介绍：
余热锅炉汽水系统主要由四个子系统构成，分 别是：低压汽水系统、中压汽水系统、高压汽水系统 及锅炉排污及疏放水系统，四个系统既各自独立，又 相互联系。
1、组成
本锅炉由烟气系统、锅炉本体、本体安全门及排放管、仪器仪 表、给水操作台及减温水操作台、除氧系统、给水系统（含高、 中压给水泵，低压省煤器再循环泵）、蒸汽管道及疏放水（高、 中、低压）、氮气系统，整组脱硝（SCR）系统、连续排污、定 期排污及扩容器、余热锅炉疏放水系统管道、阀门支吊架等电 气系统、本体照明、保温等组成。锅炉本体包括汽包（高、中、 低压），省煤器（高、中、低压），蒸发器（高、中、低压）、 过热器（高、中、低压），再热器、给水泵（高、中压），低 压省煤器再循环泵，锅炉本体上安装的管道、阀门、仪表、护 壳及保温等。
RTO余热发电施工方案
RTO余热发电施工方案1. 引言RTO（Regenerative Thermal Oxidizer）是一种常用于工业废气治理的设备，通过高温氧化处理废气中的有机物质。
废气中的有机物质在经过RTO处理后，被转化为二氧化碳和水蒸气，从而实现废气的净化和排放的合法化。
然而，在RTO处理过程中，会产生大量的热能，如果能够将这些热能有效利用，就可以实现余热发电，提高能源利用效率。
本文将介绍RTO余热发电施工方案，包括余热发电系统的设计、施工过程中需要注意的事项等内容。
2. 余热发电系统设计2.1 主要组成部分RTO余热发电系统主要由以下几个组成部分组成：1.RTO设备：包括燃烧炉、热交换器等设备，用于处理工业废气并产生热能。
2.蒸汽发生器：将RTO设备产生的热能转化为蒸汽能源。
3.蒸汽涡轮机：利用蒸汽能源驱动涡轮机转动，产生机械能。
4.发电机：将涡轮机转动产生的机械能转化为电能。
5.辅助系统：包括冷却系统、供水系统、泄压系统等，用于保证余热发电系统的稳定运行。
2.2 设计考虑因素在设计RTO余热发电系统时，需要考虑以下几个因素：1.废气特性：废气的成分、温度和流量等参数，将直接影响到RTO设备的设计和运行。
2.热能转化效率：蒸汽发生器和涡轮机的设计和选型，应考虑如何最大程度地提高热能的转化效率，以增加发电系统的能源利用效率。
3.发电系统容量：根据工厂的实际用电需求，确定发电机的容量，并合理安排蒸汽发生器和涡轮机等设备的数量和规格。
4.系统安全性：应采取相应的措施，确保余热发电系统的安全运行，避免发生意外事故。
3. 施工过程中的注意事项3.1 安全防护在施工过程中，应严格按照相关安全规范操作，确保工作人员的人身安全。
特别是在RTO设备的安装和调试过程中，需要注意防止火灾和爆炸等风险。
3.2 施工图纸在施工过程中，需要根据设计方案提供的施工图纸进行安装和调试。
施工图纸应明确标注各个设备的尺寸、位置和连接方式，以确保施工质量。
余热利用制作蒸汽设计
余热利用制作蒸汽设计
余热利用是指利用生产过程中产生的热量来进行能量回收和再
利用的技术。
在制作蒸汽方面，余热利用可以通过多种方式来实现。
首先，可以利用余热来加热水，产生蒸汽。
这种方法通常涉及
将废热通过换热器传递给水，使水升温并转化为蒸汽。
这种方法常
见于工业生产中的锅炉系统，通过余热加热水来产生蒸汽，从而减
少能源消耗。
其次，余热利用还可以通过热力循环系统来实现。
这种系统利
用余热驱动涡轮机或发电机，产生电力的同时也可以产生蒸汽。
这
种方法常见于发电厂或大型工业设施中，通过余热驱动发电设备产
生蒸汽和电力。
此外，余热利用还可以结合热泵技术来制作蒸汽。
热泵利用低
温热源产生高温热能，可以将低品质的余热转化为高品质的热能，
用于产生蒸汽。
除了以上几种方法，还有许多其他的余热利用技术可以用于制
作蒸汽，例如利用余热进行化学反应产生热能，或者利用余热进行
热媒介循环传递热能等等。
综上所述，余热利用制作蒸汽是一种节能环保的技术，通过多种方式可以实现对余热的有效回收利用，不仅可以降低能源消耗，还可以减少对环境的影响，具有重要的意义和应用前景。
化工厂蒸汽系统设计规范
术语....................................................................................................................................................... 2 系统类型及规模................................................................................................................................... 4 4.1 系统类型..................................................................................................................................... 4 4.2 系统规模...................................................................................................................................... 4
3 系统设计基本规定.................................................................................................................................. 3
5 6
系统组成............................................................................................................................................... 5 系统拟定及蒸汽平衡图 ....................................................................................................................... 6 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 拟定的依据............................................................................................................................... 6 系统拟定................................................................................................................................... 6 纯供热系统拟定....................................................................................................................... 6 热电（功）联产系统拟定 ....................................................................................................... 7 带燃气轮机的系统拟定 ........................................................................................................... 7 蒸汽平衡图............................................................................................................................... 8
5MW瓦斯发电机组余热利用蒸汽系统方案
5MW瓦斯发电机组余热利用蒸汽系统方案一、镍基钎焊热管技术的工作原理镍基钎焊管，即将镍铬合金渗入锅炉管或ND钢（耐低温露点腐蚀钢）表面，形成致密光滑涂层，使管片和母管的焊着率为100%，有效的扩展了换热面积，提高了换热系数，同时具有很好的耐高温和耐腐蚀性能。
热管是一种具有很高热传输性能的元件，它集沸腾与凝结于一身，有管壳、管芯和传导液组成。
它的工作原理是：当蒸发段遇到高温介质时，管内传导液吸收蒸发潜热后蒸发，传导液蒸汽从管中心绝热段通道流向凝结段，并放出潜热，重新凝结成传导液，凝结后的传导液借助管芯的毛细力作用重新返回蒸发段再进行蒸发，这样形成了一个闭合的循环系统。
通过这种途径，热量从加热区到了散热区，对被加热介质进行加热，得到所需温度的介质。
镍基钎焊热管式余热回收装置利用高温烟气和被加热介质传热系数的不同（烟气传热系数小，被加热介质传热系数的高），因而在传热系数小的烟气侧扩展换热面积，将热端—镍基钎焊翅片吸收的热量，与冷端—光管传热系数高的被加热介质所吸收的热量相同，使之产生有效的换热平衡。
二、镍基钎焊热管式余热回收装置的结构特点1、结构紧凑单位长度的钎焊热管换热面积是普通光管的七倍左右，同时钎焊热管之间用小半径推制弯头连接。
因而相同换热面积的钎焊热管余热回收装置普通光管的设备相比，其体积和占地面积成数倍的减小，并且其重量也有不同幅度的降低。
因而，在设备布置安装和吊装等方面为用户提供了很大的空间。
2、维修方便钎焊热管是采用整根无缝钢管制造完成的，使其具有很高的耐压性能，一般情况很少出现质量方面的问题。
如果偶然发现某一根钎焊热管出现泄漏，也可以方便的进行更换，即使不更换也不影响运行。
3、受压元件无热应力每一根钎焊热管组装时，无任何强制组装现象，因而不会产生组装应力。
同时每一端呈自由状态。
这样设备在运行过程中，无热应力产生。
4、标准化设计和灵活的尺寸变化迄今为止，我们已开发设计了多系列的标准产品。
硅铁矿热炉余热发电系统设计方案
硅铁矿热炉余热发电系统设计方案2019年10月3日矿热炉生产中烟气温度约400℃左右，烟气带走的热量约为输入总热量的40%~50%。
因此，充分利用余热资源实现节能减排、保护环境具有重要的现实意义。
硅铁矿热炉生产运行特点：(1)热负荷不稳定。
在连续稳定的生产工艺中，加料、熔化、出料时，烟气温度变化较大，难以人工控制;(2)硅石和煤炭是硅铁冶炼的原料，烟尘中含SiO2和SO2。
SiO2具有较强的粘附性，粒径极小，比表面积大，绝热性能强。
其粘附在换热管束上致使换热效果恶化。
除灰技术研究的主要问题即如何更有效的去除粘附在换热管上的SiO2粉尘。
烟道中的部分SO2转化成SO3，与水蒸汽接触产生硫酸蒸汽。
当锅炉受热面温度低于硫酸蒸汽露点时，则其在管壁凝结造成低温腐蚀。
目前在硅铁矿热炉上实施余热发电项目的单位分别采用不同的除灰方式,不同的余热锅炉型式、不同的蒸汽参数、不同的余热发电方案，在硅铁行业节能降耗、减少污染排放方面取得初步成效。
但都不同程度地存在某些问题。
发展、完善低温低压余热锅炉的研究与设计方案亟待解决的关键问题:首先研制高效吹灰技术，取代结构复杂、笨重、多发故障的机械除灰方式;其次是采用强化换热技术,取代目前体积庞大、耗用钢材较多的光管结构余热锅炉;第三，选择适当的蒸汽参数，选择最佳的系统配置。
余热资源某冶炼公司现有4台25.5MVA硅铁矿热炉，实测每台硅铁矿热炉产生的烟气温度约350〜550℃左右，流量102000Nm3/h(正常工况)，出料时流量97500Nm3/h。
运行工况具有一定波动性，依据测量参数，结合行业经验数据，取设计方案烟气参数，烟尘成分及粒度。
硅微粉呈灰白色，质轻粒细，容重约为200kg/m3,安息角约为48度，吸湿差。
硅铁烟尘的主要成分以SiO2为主，占90%以上;比电阻高，在225℃时，比电阻不低于1.0x10的11次方W.cm。
高电绝缘性：比电阻通常在10的11次方~10的13次Ω.cm，具有极强隔热性，热传导率≤0.05W/mK(由于多孔性),粉尘以小粒径为主，小于5微米的硅微粉占93%以上。
二拖一燃气蒸汽联合循环机组协调控制
二拖一燃气蒸汽联合循环机组协调控制王雁军【摘要】二拖一机组协调控制是燃气轮机组高度自动化的一个重要组成部分.本文提供了一套优化的协调控制策略,在工程实践中达到了良好的预期.该策略很好地整合了联合循环机组能需平衡和物量平衡,并兼顾了设备之间的安全考虑,实现了机组高度的自动化,值得同类型机组自动化设计参考.【期刊名称】《自动化博览》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】3页(P102-104)【关键词】燃气蒸汽联合循环;协调控制;负荷分配;控制策略【作者】王雁军【作者单位】中国神华能源股份有限公司国华电力分公司,北京100025【正文语种】中文【中图分类】TP273二拖一燃气蒸汽联合循环机组协调控制是燃气轮机组高度自动化的一个重要组成部分，其控制功能的主要任务有：实现燃机、余热炉、汽机的能量平衡；实现二拖一工况的总负荷闭环控制，提供AGC控制接口；实现二拖一工况的燃机之间的负荷平衡；实现受限于锅炉和汽轮机保护需求的燃机变负荷速率控制，调节幅值控制，保障机组安全。
本文提供了一套优化的协调控制策略，并在工程实践中达到了良好的预期，为国内燃机自动化控制设计提供参考。
机组负荷分配回路的主要是任务是承担“二拖一”系统的两台燃机在多模式下的负荷出力分配问题。
机组负荷分配回路主要功能有：燃机速率限制、双燃机负荷平衡、负荷分配计算、总负荷指令幅值速率限制、总负荷设定站、AGC接口等，如图1所示：燃机负荷分配计算主要由燃机负荷理论分配量，余热汽机负荷理论分配量，汽机实际负荷，空气温度，分配负荷低限等参数和功能构成。
燃机负荷理论分配量是机组总负荷控制的燃机实际负荷指令基准配量单元，实际燃机负荷指令再由实际汽机负荷进行校正和空气温度校正得出，经过两侧燃机负荷分配逻辑分发至两台燃机。
需要关注的问题是无扰动切换，一次调频功能接口，单双侧燃机投入后的理论分配量切换等问题。
机组总负荷上限是生产过程中比较关注的问题，环境温度、燃机最大负荷上限、燃气品质、排烟温度都会影响到机组总负荷出力。
setm0002 石油化工厂蒸汽系统设计技术规定
设计标准SETM 0002-2002实施日期2002年4月11日中国石化工程建设公司石油化工厂蒸汽系统设计技术规定第 1 页共 9 页目次1 总则2 蒸汽系统的类型、组成和蒸汽负荷的统计3 蒸汽系统的拟定4 蒸汽系统的控制5 冷凝水的回收4 全厂蒸汽平衡图（或表）的绘制5 冷凝水的回收6 全厂蒸汽平衡图/表的绘制1 总则1.1 目的蒸汽系石油化工厂的重要二次能源，主要供工艺生产加热及动力用。
其系统是否合理、可靠，是直接影响生产的一个重要环节，因此合理地拟定全厂蒸汽及冷凝水回收系统，是热工专业设计的一项重要内容，也是编制本规定的目的。
1.2 范围适用于大、中型石油化工厂全厂蒸汽系统的设计，小型石化厂可参考执行。
1.3 相关文件、引用标准GB 12241 《安全阀一般要求》HG/T20521 《化工系统蒸汽设计规定》SHJ3 《石油化工厂合理利用能源设计导则》2 蒸汽系统的类型、组成和蒸汽负荷的统计2.1 蒸汽系统的类型蒸汽系统一般可分三种类型。
1）纯供热系统或称集中供热系统本系统的特点是各装置无副产蒸汽，也无其它汽源，均由工厂集中的锅炉房或热电站供汽，所供蒸汽主要供蒸汽加热用，或者只有少数蒸汽供驱动用。
2）热功（电）合产系统此时工厂中有一个主要装置生产过程中产生大量副产蒸汽，因此该装置采取热功合产方式，除供应本装置用汽外，同时可供周围装置或全厂生产用汽，如大、中型乙烯化工厂的蒸汽系统。
3）介于1）、2）两者之间的系统有全厂集中供热系统，又有热功合产系统（在装置内部）相结合的蒸汽系统。
2.2 由于石油化工厂的蒸汽系统已从纯供热系统发展到热功合产系统或联合系统。
因此全厂性蒸汽系统的拟定已不单单是一项装置外部系统的工作，而是一项装置内外相结合的工作，因此本规定同时阐述了装置内部和全厂两部分蒸汽系统的拟定原则。
2.3 蒸汽负荷按使用分类1）动力用户指驱动机、泵用的蒸汽负荷，由于选用的原动机类型不同，其乏汽可以再利用（如背压式汽轮机），或成为冷凝水回收（如凝汽式汽轮机）或无法利用而排空（如往复式汽泵及锻锤用汽）。
燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉水汽质量控制标准
燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉水汽质量控制标准燃气-蒸汽联合循环机组是一种高效能的发电方式，利用余热锅炉将燃气发电机组的余热转化为蒸汽能量，并进一步产生电能。
在这一过程中，水汽的质量控制十分重要，因为它直接关乎到机组的稳定性和运行效率。
本文将探讨燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉水汽质量控制的标准和要点。
1. 概述燃气-蒸汽联合循环机组的运行离不开水汽的循环。
因此，确保水汽质量在控制范围内是关键。
在控制水汽质量方面，可以采用以下标准措施：2. 进水质量控制进水质量是控制燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉水汽质量的第一步。
进水中的杂质、硅酸盐含量、镁离子含量等都会对水汽的质量产生影响。
因此，必须对进水的质量进行严格的控制和监测。
一般情况下，应确保进水的总硬度、溶解氧含量、总碱度、铁离子含量以及有机物含量在一定的范围内，以提供稳定的水汽质量。
3. 脱氧器性能控制脱氧器是提高水汽质量的关键设备之一。
通过将经过脱氧器处理的水汽送入锅炉，可以减少水汽中的氧含量，从而降低腐蚀和减少燃料浪费。
因此，脱氧器的性能控制至关重要。
一般来说，脱氧器应能有效地去除水汽中的氧气，并保持稳定的脱氧效果。
4. 溶解氧控制溶解氧是水汽中的一种重要气体。
在水汽循环过程中，溶解氧容易引起腐蚀和氧化，从而影响锅炉和燃气发电机组的正常运行。
因此，必须严格控制水汽中的溶解氧含量。
可采用化学除氧、物理除氧等方法来控制溶解氧的含量。
此外，定期检测水汽中溶解氧含量的变化，及时采取相应的措施进行调整。
5. PH值控制水汽中的PH值是衡量水中酸碱程度的指标。
在余热锅炉水汽中，PH值的控制非常重要。
过高或过低的PH值都会对锅炉和燃气发电机组的运行产生负面影响。
因此，在运行中需要定期检测水汽的PH值，并根据检测结果进行相应的调整，以保持水汽的稳定性。
6. 污染物控制在燃气-蒸汽联合循环机组中，水汽中的污染物会引起管道堵塞和设备损坏等问题。
因此，必须定期对水汽中的污染物进行清理和控制。
锅炉燃烧系统的控制系统设计
3)汽轮发电机组接受锅炉提供的过热蒸汽，推动高压汽轮机转子，进而带动发电机转子转动，产生电能。同时，温度和压力都降低的蒸汽冷凝为凝结水，又被作为给水进入锅炉汽水系统，从而加以循环利用，节约资源。
1.2 单元机组的出力控制
对电网来说，要求单元机组的出力能快速适应负荷的需求，而机组的出力大小事由锅炉和汽轮机共同决定的。两者在适应负荷变化的能力上有很大的差别：锅炉从给水到形成过热蒸汽式一个惯性较大的热交换过程，而汽轮机从蒸汽进入到产生电能是一个反应相对较快的环节。如何合理地控制锅炉和汽轮机的各自出力[3]，使其彼此适应，最终满足负荷需求是出力控制的核心任务。
图1-1火力发电厂主要工艺流程图
1.1锅炉控制
锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中必不可少的重要动力设备。锅炉控制的目的是供给合格的蒸汽，使锅炉产汽量适应负荷需要，同时保证燃烧的经济性、安全性[2]。要实现该控制目的，必须对锅炉生产过程中的各个主要工艺参数进行严格控制。
负
荷
给水量 锅筒水位
减温水量 过热蒸汽温度
理论和实践已证明，烟气中的各种成分，如O2、CO2、CO和未燃烧烃的含量，基本上可以反映燃料燃烧的情况，最简便的方法是用烟气中的含氧量A来表示。根据燃烧时的化学反应方程式，可以计算出使燃料完全燃烧所需要的含氧量，进而可以折算出所需的空气量，称为理想空气量，用QT表示。但实际上完全燃烧时所需的空气量QP，要超过理论计算的QT，既要有一定的过剩空气量。由于烟气的热损失占锅炉热损失的绝大部分，当过剩空气量增多时，会使炉膛温度降低，同时使烟气热损失增加。因此，过剩空气量对不同的燃料都有一个最优值，以达到最优经济燃烧。
燃气发电机组余热利用系统设计说明
燃气发电机组余热利用系统设计说明1. 余热利用原理燃气发电机组的尾气从机组内部排除的过程中携带有大量的热量，排气温度在550℃左右，利用针形管换热器回收机组排气中的热量，产生0.6MPa的蒸汽供用户使用。
2. 设计范围本工程余热利用系统设计范围包括：电站内从自来水箱进口到汽水分离器蒸汽出口法兰的整个余热回收系统的所有管线、附件及设备的设计选型和布置。
3. 余热计算1m3纯瓦斯热值为35.8MJ，500GFW发电机组热耗率为11MJ/kW·h，正常工作发电功率按500kW计算，单台机组瓦斯消耗量为：Q1=500×11/(35.8·a) (1) 式中：Q1—单台机组瓦斯消耗量（m3/h）；a —甲烷浓度（%），本工程用瓦斯甲烷浓度为20%；则单台机组瓦斯消耗量：Q1=768.2 m3/h空气流量为：Q2= 10·Q1·a (2) 式中：Q2—空气流量（Nm3/h）；a —甲烷浓度（%），本工程用瓦斯甲烷浓度为20%；则单台机组消耗空气量：Q2=1536.4 Nm3/h单台机组排出烟气质量为：Q= 0.7174×768.2×20%+[(768.2-768.2×20%)+1536.4] ×28.9/22.4=2885.3kg/h 排烟的比热容按烟道气体计算，排烟温度取550℃，（烟道气体的成分CO2 13%,H2 0.11%,N2 76%，在100 ~600℃的平均定压比热容为1.13kJ/kg·℃），经余热回收后的排烟温度约为170℃。
每台机组可利用排烟余热为(550-170)×1.134×2885.3=1.2433×106kJ/h。
0.6MPa饱和蒸汽温度158.8℃，比焓为2751.69kJ/ kg；补给水20℃计算,比焓为84kJ/kg。
每台机组可产生0.6MPa饱和蒸汽量为1.2433×106×95%÷（2751.69-84）=442.76 kg/h由上可知，每台发电机组排烟余热可回收1.2433×106kJ/h，产0.6MPa蒸汽442.76 kg/h。
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测量分辨率：1/16000、14位A/D转换器
显示范围：-1999～9999
热电阻输入导线电阻：小于20Ω
热电偶输入冷端补偿范围：0～60℃，精度±1℃
设定精度：与显示值一致无相对误差
调节方式：
自整定PID连续控制或ON/OFF控制
比例带：0.2%～999.9% 积分时间：0s～9999s 微分时间：0s～3999s
b、相对湿度5%～95%
c、机械振动f≤55Hz振幅＜0.15mm2.3调节阀
查询SBWZ系列温度变送器的型号，SBWZ-2460测温范围为0～600℃，传感器分度号为Pt100，适用于本系统，故选择SBWZ-2460温度变送器作为系统的检测环节。热电阻三线制变送器安装接线图如图4所示
图4 温度变送器接线图
2.
影响蒸汽出口温度θ的扰动因素主要有蒸汽流量D、烟气流量 、给水流量 三个因素。
蒸汽流量D扰动是不可控的，不能选作蒸汽温度的控制变量；烟气流量和温度由前一个工序决定，在本系统中也认为是不可控的。只有选择给水流量 作为蒸汽温度控制系统的控制变量。
2.4
2.4
工业装置中使用量最大的是热电偶温度计和热电阻温度计。热电偶能将温度信号转换为电动势信号，具有性能稳定、复现性好、体积小、响应时间小等优点，一般用于测量500℃以上的高温，可以在1600℃高温下长期使用。
2.5
在自动控制系统中，调节阀是常用的执行器。控制过程是否平稳取决于调节阀能否准确动作，使过程控制体现为物料能量和流量的精确变化。所以，要根据不同的需要选择不同的调节阀。选择恰当的调节阀是管路设计的主要问题，也是保证调节系统安全和平稳运行的关键。
2.5
根据工艺要求及安全生产的因素考虑，一旦发生事故，系统失控时，供水调节阀应该处于全开的位置，使过热器不致因给水中断而烧坏，避免事故，所以调节阀采用气关式阀门。
要求完成的主要任务:
1、了解小型余热锅炉生产工艺
2、绘制单回路温度控制系统方案图
3、确定系统所需检测元件、执行元件、调节仪表技术参数
4、撰写系统调节原理及调节过程说明书
时间安排
12月17日选题、理解课题任务、要求
12月18日方案设计
12月19-25日 参数计算撰写说明书
12月26日答辩
指导教师签名： 2012 年 12 月 15 日
3、基本误差：±0.2%、±0.5%
4、传送方式：二线制
5、变送器工作电源电压最低12V，最高35V，额定工作电压24V。
6、负载：极限负二载电阻按下式计算
即24V时负载电阻可在0～600Ω范围内选用，额定负载250Ω。
7、环境温度影响≤0.05%/℃
8、正常工作环境：
a、环境温度-25℃～+80℃
图1 余热锅炉原理图
2
2.1
单回路控制系统是最基本的控制系统。由于其结构简单，投资少，易于调整，操作维护比较方便，又能满足多数工业生产的控制要求，应用十分广泛。本系统以蒸汽管道中的温度为被控制量构成单回路控制系统，系统原理图如图2所示，结构框图如图3所示。由图3可知，本系统的结构是单闭环的，由温度变送器、温度控制器、执行器和被控对象组成。温度传感器测量被控温度，并转换成便于利用的信号形式，比较装置将反映温度大小的信号与给定温度值比较，产生偏差信号。偏差信号通过温度控制器作用到调节阀上，按照消除偏差的方向来改变被测点的温度，将其调节到给定的希望值。
2.5
关于调节阀流量特性的确定，应满足在整个调节过程中，对象特性的变化能通过调节阀的特性变化得到补偿，使调节系统中广义对象的特性尽可能稳定，保证调节质量。
系统中控制对象的工作点比较稳定、调节阀两端的压差也比较稳定，阀门的开度基本上保持在一个固定的位置上，阀门的放大系数Kv变化不大，对象的放大系数Kv也变化不大，此种情况下，不论是线性特性还是对数特性都可以。本系统选择线性流量特性的调节阀。
输入信号:
热电阻：Pt100、Cu100、Cu50、BA1、BA2、G可通过设置选择。
热电偶：K、S、R、B、N、E、J、T可通过设置选择
直流电流信号：4～20mA、0～10mA、0～20mA可通过设置选择
直流电压信号：1～5V、0～5V 可通过设置选择
精度：
测量周期：0.3s
控制周期：0.3s～75.0s可设置
1
余热锅炉是燃气－蒸汽联合循环发电的主设备之一。和常规锅炉不同，余热锅炉中不发生燃烧过程，也没有燃烧相关的设备，从本质上讲，它只是一个燃气—水蒸汽的换热器。其与燃气轮机配合，燃气轮机的排气(温度约在500～600℃）进入余热锅炉，加热受热面中的水，水吸热变为高温高压的蒸汽再进入汽轮机，完成联合循环。
操作输出限幅范围：-6.3～106.3%
报警:
报警方式，报警灵敏度可设置
报警输出接点容量：220V AC，3A（阻性负载 ）
传感器故障继电器输出（扩展功能）
控制输出：4～20mA、0～10mA、0～20mA可通过设置选择
精度：±0.3%F·S
位式控制输出：继电器接点输出或控固态输出
热电阻是中低温区常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂电阻温度传感器精度高，稳定性好，应用温度范围广，是中低温区（-200℃～400℃）最常用的一种温度检测器，，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。
本系统的被控温度在600℃以下，并要求维持在360℃恒定，对精度有一定要求，而热电偶主要用于中高范围的温度测量，并且精度也不如热电阻高，故本系统选择铂热电阻（Pt100）作为蒸汽温度传感器。
图2余热锅炉蒸汽温度控制系统原理图
图3蒸汽温度控制系统结构框图
2.
锅炉出口的过热蒸汽温度是蒸汽重要的质量指标，直接关系到设备的安全和系统的生产效率。蒸汽温度过高，会使过热器设备过热变形而造成损坏；温度过低则会降低机组热效率。蒸汽温度控制系统的目的就是维持过热器出口温度在允许的范围内，保护设备的安全，并使生产过程经济、高效地持续运行。并且蒸汽温度可以直接测量，所需设备简单。为此，可直接选择过热蒸汽温度θ作为被控参数。
三线制PT100要求引出的三根导线截面积和长度均相同，测量铂电阻的电路一般是不平衡电桥，铂电阻作为电桥的一个桥臂电阻，将导线一根接到电桥的电源端，其余两根分别接到铂电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上，当桥路平衡时，导线电阻的变化对测量结果没有任何影响，这样就消除了导线线路电阻带来的测量误差，所以本系统采用三线制接法。
课程设计任务书
学生姓名：专业班级：
指导教师：邓燕妮工作单位：自动化学院
题目:小型余热蒸汽温度控制系统的设计
初始条件
冶金等生产行业依靠高温烟气作为热源的余热锅炉使用普遍,这种小型锅炉的主要作用是对烟气进行降温,同时产生蒸汽供其他生产工序使用。这个对象的特点是：由于烟气流量和温度由前一个工序决定,导致锅炉热源不稳定。针对小型余热锅炉的特点,设计一控制系统，使出口蒸汽温度维持在360±6℃。
2.4
一体化温度变送器具有结构简单、节省引线、输出信号大、抗干扰能力强、线性好、显示仪表简单、固体模块抗震防潮、有反接保护和限流保护、工作可靠等优点，可直接替换普通装配式热电偶、热电阻。其输出为统一的4～20mA信号，可与微机系统或其它常规仪表匹配使用。综上所述，本系统采用一体化温度变送器。
一体化温度变送器一般由测温探头（热电偶或热电阻传感器）和两线制固体电子单元组成。采用固体模块形式将测温探头直接安装在接线盒内，从而形成一体化的变送器。一体化温度变送器一般分为热电阻和热电偶型两种类型。
小型余热锅炉蒸汽温度控制系统的设计
1
1.1
余热锅炉是将工业生产过程中产生的余热(如冶金、水泥、玻璃生产过程中产生的余热烟气)转化成为蒸汽并为生产过程提供热能、动力，或通过热电站汽轮发电机组转化为电能。它能够回收余热，高效利用和节约能源，对于企业实现节能减排具有重要的作用。
余热锅炉系统包括蒸汽发生器和水加热器、汽水分离器系统，无需另设置汽包，将水位控制及汽水分离直接设置在蒸汽发生器的锅筒上。图1为简易余热锅炉系统示意图。余热锅炉的工作原理为：燃烧设备出来的高温烟气经烟道输送至余热锅炉入口，再经流过热器、蒸发器和省煤器，最后经烟囱排入大气，排烟温度一般为150~180℃，烟气温度从高温降到排烟温度所释放出的热量用来使水变成蒸汽。锅炉给水首先进入省煤器，水在省煤器内吸收热量升温到略低于汽包压力下的饱和温度进入锅筒。进入锅筒的水与锅筒内的饱和水混合后，沿锅筒下方的下降管进入蒸发器吸收热量开始产汽，通常是只有一部分水变成汽，所以在蒸汽器内流动的是汽水混合物。汽水混合物离开蒸发器进入上部锅筒通过汽水分离设备分离，水落到锅筒内水空间进入下降管继续吸热产汽，而蒸汽从锅筒上部进入过热器，吸收热量使饱和蒸汽变成过热蒸汽。
2.6
调节器的选型与调节规律的选择对控制过程系统的控制品质有至关重要的影响。
2.6
本系统采用KSC5智能PID控制仪，KSC5PID控制仪可以与各类传感器、变送器配合，实现对温度、压力、液位、成份等过程量的定值控制。
产品特点：
·0.2%F·S高精度，自校准和人工校准功能。克服长时间使用和环境温度变化引起的误差
关键字余热锅炉,单回路温度控制,温度检测,PID整定
1.1生产工艺..............................................................1
1.2工作原理..............................................................1
SBWZ热电阻温度变送器是DDZ系列仪表中的现场安装式温度变送单元。它采用二线传送方式（两根导线作为电源输入，信号输出的Байду номын сангаас用传输线）。将热电偶、热电阻信号变换成输入电信号或被测温度或成线性的4～20mA的输出信号，变送器可以安装于热电偶、热电阻的接线盒内与之形成一体化结构。它作为新一代测温仪表可广泛应用于冶金、石油化工、电力、轻工、纺织、食品、国防以及科研等工业部门。