锅炉燃烧系统
目录
摘要 (2)
第一章、控制目标及任务 (3)
第二章、加热炉温度控制方案 (4)
2.1单闭环控制系统 (4)
2.2 串级比值控制系统 (4)
2.3、性能分析： (6)
第三章、器件选择： (7)
3.1温度变送器： (7)
3.2温度控制器： (8)
3.4空气流量变送器： (8)
3.5 空气流量控制器 (9)
3.6燃料流量变送器 (11)
3.7 燃料流量控制器 (11)
第四章、参数设定 (13)
4.2、加热制度： (13)
4.3 修正空燃比 (13)
4.4 附属回路调节及参数修正 (13)
4.5 PID控制方案 (13)
4.6 PID参数的设定 (15)
第五章、课程设计感想 (17)
第六章、文献出处 (18)
摘要
在钢铁企业中，为了将钢坯加热到轧制所规定的工艺要求，必然地要求对加热炉内的温度进行有效的控制，使之保持在某一特定的范围内。而温度的维持又要求燃料在炉内稳定地燃烧。加热炉燃烧过程是受随机因素干扰的，具有大惯性、纯滞后的非线性过程。
本设计针对加热炉燃烧控制系统，主要介绍的控制方案有单回路控制系统、串级比值控制系统并对每一种控制方案进行了理论分析,对设计的具体某些器件进行了选型以及参数设定，使生产朝着最优的方向进行。
图1.1锅炉主要流程图
第一章、控制目标及任务
加热炉是轧钢生产过程中的重要热工设备, 其作用是将钢坯加热到轧制工艺所需要的温度。出炉钢坯的温度及其分布的均匀程度是衡量钢坯加热质量的依据, 也是加热炉自动控制的主要目标。只有合理地控制出炉钢坯温度才能在保证轧制质量的同时降低燃料消耗。在一定的炉温控制下, 空气/燃料比的优化设定对提高加热炉的加热质量和降低燃料消耗起着至关重要的作用。合理的空气/燃料比不但可以提高燃料的燃烧效率, 减少排烟热损失, 而且还可以合理控制炉内的氧含量, 减少钢坯的氧化烧损, 提高钢坯的成材率。宝钢公司于1999年10月对温度进行了测试,钢坯的最大温度为1200℃,而锅炉的温度范围在1100～1300℃之间，其中被控量是温度，控制变量是燃料的流量和空气的流量，通过改变燃料流量和空气流量以改变锅炉的温度。[1]
串级控制系统是由结构上的特征而得名，它是由主、副两个控制器串接工作的。主控制器的输出作为副控制器的给定值，副控制器的输出去操纵控制阀，以实现对变量定值的控制，在这个设计中，主控制器是温度控制，副控制器是燃料控制或者是空气控制器，这要根据提降时的先后顺序而定。一般来说，主控制器的给定值是由工艺规定的，它是一个定值，在该系统中主要参数温度是一个定值，工业上要求加热炉预热段温度为750℃～1100℃，加热时间15～30分钟加热段的温度为1250～1300℃，连铸冷钢坯料、模铸冷坯料的总加热时间为90～120分钟，因此，主环是一个定制控制系统。而副控制器的给定值是由主控制器的输出提供的，他随主控制器输出的变化而变化，因此副回路是一个随动系统。
一般情况下，加热炉燃烧控制都采用基本串级比值控制方案。
第二章、加热炉温度控制方案
2.1单闭环控制系统
加热炉单回路温度控制系统框图如下：
图1.1 单回路控制系统方框图
采用此系统，在平衡状态下如果炉温突然上升，那么温度控制器和燃料控制器将调解燃料阀和空气阀，使其关小，将温度降回给定值；同样如果炉温突然下降，温度控制器和燃料控制器又会调节煤燃料阀和空气阀，使其开大，将温度回升至给定值。这个控制方案只是针对煤气和空气的压力稳定的情况，当煤气压力变大时在阀门开度不变的情况下会导致煤气流量的增大，从而导致总热值的上升，影响炉温。而由于炉温控制的大惯性，要过很长的时间，炉温检测装置才会有反应。
2.2 串级比值控制系统
为了保证燃料与空气有一定的配比关系，最常用的方案之一是串级比值燃烧控制系统，其原理是空气流量和煤气流量的设定值成简单的比值关系。
图2.1 串级比值控制系统
图2.2串级比值控制系统
其中F1C和F1T是空气流量控制器和变送器；F2C和F2T是燃料流量控制器和变送器；K为空燃比。
当炉膛温度变化时，温度控制器将实际值输送给燃料控制器；燃料控制器通过改变燃料阀开度的大小改变燃料的流量，最终的数值由燃料测量变送器和相关装置增加一定比例之后作为给定值输入到流量控制的单回路系统中，从而实现空气流量的控制。
串级比值控制系统的工作过程是，首先用热电偶从炉膛内检测实时温度，通过温度变送器送到温度控制器，然后其输出作为燃料控制器的设定值。通过设定值和燃料流量变送器输出的信号比较，来控制阀门的开度以改变燃料的流量。[2]而空气流量控制器的设定值是燃料流量变送器输出乘以空燃比K，因此空气流量控制器的设定值随炉温变化而改变，同燃料控制回路，空气流量也相应改变，最终使炉膛温度稳定在一个合适的温度。
本系统的优点是能快速克服进入副回路的干扰，使系统的抗干扰能力增强，控制质量提高；改善控制过程的动态特性，提高系统的工作效率；对负荷和操作条件的变化适应性强。
2.3、性能分析：
串级回路系统增加了副回路，使其性能得到改善，表现在以下几个方面：
1、能迅速克服进入副回路扰动的影响
定性分析：当扰动进入副回路，首先，副被控回路变量检测到扰动的影响，并通过副回路的定值使副控变量回复到设定值，从而使扰动对主控被控变量的影响减少。即副环恢复对扰动进行粗调。因此，串级控制能迅速客服进入副回路扰动的影响。
2、串级控制系统可以串级控主控和副控等多种控制方式，主控方式是切除副回路，以主控变量作为被控变量的单回路控制；副控方式是切除主回路，以付被控变量作为被控变量的单回路控制。因此，在串级控制系统运行过程中，如果某些部件发生障碍。可灵活地进行切换；减少对生产过程的影响。
第三章、器件选择：
3.1温度变送器：
图3.1 温度变送器
生产商：上海科迪仪表有限公司的
名称：KDWD热电偶温度变送器
说明：本产品与单元仪表及DCS，PLC等系统配套使用，输入单回路或双路热电偶、热电阻信号，并经运算、线性化、干扰抑制等处理后，变送输出隔离的单路或双路的线性的电流或电压信号，并提高输入、输出、电源之间的电气隔离性能。可广泛应用于油田、石化、制造、电力、冶金等行业的自控工程当中。
技术指标：
输入信号类型：
热电偶：K、E、S、B、J、R、N、T
热电阻：Pt100、Cu100 Cu50 BA1 BA2
系统传输冷却度：±02%*FS
测量热电阻时允许的线电阻：<=30欧姆
冷端温度补偿准确度：+（-）1℃（预热时间10分钟）
测量热电偶时允许外界的负载阻抗：4~20mA输出时0~550欧姆；0~10mA输出时0~1.1千欧
绝缘强度：不小于2000V.dc，不小于1500V.ac
绝缘阻抗：不小于100兆偶（1分钟）
工作中允许大气压力：80-106kPa
工作中允许相对湿度：10-90%RH（40℃时）
供电源：交流：AC 95~265V
交流：DC 16~28V
3.2温度控制器：
名称：西门子 FM 455 S（带有数字输出的步进控制器和脉冲控制器）
生产商：西门子
控制结构：固定设置点控制、顺序控制、组件控制、串级控制、比率控制、混合控制、分程控制
可识别的操作模式：自动、手动、安全模式、跟进模式、操纵值ＤＤＣ＼顺序/ＳＰＣ控制器、备份模式
通道式：FM 4456有16个控制器，分别位于16个通道中。每个控制器均独立运行。
参比端：为了操作热电偶，FM具有附加的模拟输入，由于连接到采用4导体技术的Pt100.此输入用于测量参比端温度，因此可用作热电偶温度补偿
3.3、选型理由
炉膛温度热电偶是系统的主要监测元件，考虑测温的准确可靠和灵敏度，而且预热温度段为750-1100℃，均热段的温度为1150-1250℃，所以采用镍铬热电偶（K型），这是一种实用面积为广泛的金属热电偶，热电丝的直径一般为1.2-2.5mm，它的测温范围为-270-1372℃，由于钢坯在加热炉设备上干燥，加热炉三段温度范围都在其测温范围之内，所以实用K型热电偶。它的热电极材料具有很好的高温抗氧化性，可以满足加热炉的温度要求，并且可在氧化性或中性介质中长时间敌测量900摄氏度以下的温度。K行热电偶具有复现性好，产生的热电势大，而且线性好，价格便宜等优点，虽然测量精度偏低，但完全满足一般工业测量需求。[3]
3.4空气流量变送器：
PTG708采用不锈钢整体构件，进口扩散硅压力芯片，将固态集成工艺与隔离膜片技术相结合，扩散硅芯片被封装在充油腔体内，并通过不锈钢膜片和外壳将其与测量介质隔离开来。采用温度补偿工艺，将温度补偿电阻环路制作在混合
陶瓷基片上，提供范围宽达0—70℃的温度补偿，在温度补偿范围内测量误差小于0.075%。高灵敏性，信号输出的稳定性和重复性使之不受振动和冲击等动态压力负载的影响，具有卓越的机械稳定性适用于测量微弱压力的场合，如风机压力、通风设备、蒸气压力等
主要技术参数：
被测介质：气体、液体及蒸气
压力类型：表压
量程： 0～5KPa～10KPa～100KPa～1MPa～10MPa
输出：通用：4～20mA（二线制）、0～5VDC、0～10VDC、0.5～4.5VDC（三线）特殊：0～20mA 、1～5VDC、0～2VDC、电压比例输出、RS485数字信号
综合精度：±0.25%FS、±0.5%FS
供电： 24V DC（12～36VDC）
绝缘电阻：≥1000 MΩ/100VDC
负载电阻:电流输出型：最大800Ω；电压输出型：大于50KΩ
介质温度： -20～85℃、-20～150℃、-20～200℃、-20～300℃（可选）
环境温度：-20～85℃
相对湿度： 0～95% RH
密封等级：IP65/IP68
过载能力： 150%FS
响应时间：≤3mS
稳定性：≤±0.15%FS/年
振动影响：≤±0.15%FS/年（机械振动频率20Hz～1000Hz）
电气连接：不锈钢防水密封端子、四芯航空接插件、赫丝曼接头等
压力连接：M20×1.5，其它螺纹可依据客户要求设计
3.5 空气流量控制器
名称：DY横河涡街流量计
高精度：读数的± 0.75% ( 液体)
读数的± 1% ( 气体, 蒸汽 )
温度范围大：高温型: 可高达450 °C
低温型:最低可达 -200 °C
参数设定简单：使用频繁的参数组合放在一个模块中，从而减少了参数设定时间。显示清晰、简明能同时显示流量，累积流量和自诊断信息。
模拟/脉冲双重输出：同时输出流量信号和脉冲信号
报警输出：如有报警发生，就会有一个报警信号输出。
状态输出（流量开关功能）：发生报警时，由触点输出报警信号。此外，当流量低于设定值时，可由触点输出信号。
隔爆结构： JIS /FM/ATEX/CSA/SAA
基本性能指标：
被测流体：液体，气体，蒸汽（避免多相流和粘附性)
测量流量范围：见一般规格书
精度：读数的± 0.75% (液体)、读数的± 1% (气体，蒸汽)
重复性：读数的± 0.2%
标定：流量计在出厂前经过水标定
正常工作条件：流体温度范围： - 40 ～260 °C （一般型）、 -200 ～100 °C （低温型，选用）、- 40～450 °C （高温型，选用）
工况压力范围：- 0.1Mpa (- 1kg/cm2) ~ 法兰额定值
环境温度范围：- 40～85 °C （分离型传感器，分离型转换器） -40～85 °C （一体型） - 30 ～80 °C （一体型带表头）
环境湿度： 5～100%RH （在40 °C 时）（无凝露）
电源电压：10.5～42V DC （见电源电压与负载电阻之关系图）
电气性能:由于脉冲输出，报警输出和状态输出是使用共同端子的，所以不能同时使用这些功能。
输出信号：双重输出（可同时获得模拟和晶体管触点输出信号）。这种情况下，参见“安装须知”项的电源和脉冲输出接线。
模拟输出：4～20mA DC ，2线制
晶体管触点输出：集电极开路，3线制用参数设定来选择脉冲、报警或状态输出。
触点额定值：30V DC，120mA DC
低电平：0～2V DC
3.6燃料流量变送器
产品名称：智能旋进旋涡气体流量计
产品型号：STLUX
STLUX系列智能旋进旋涡气体流量计采用最新微处理技术,具有功能强、流量范围宽、操作维修简单,安装使用方便等优点,主要技术指标达到国外同类产品先进水平。广泛应用于石油、化工、电力、冶金煤炭等行业各种气体计量。STLUX系列智能旋进旋涡气体流量计主要特点:
1、内置式压力、温度、流量传感器，安全性能高,结构紧凑，外形美观。
2、就地显示温度、压力、瞬时流量和累积流量。
3、采用新型信号处理放大器和独特的滤波技术，有效地剔除了压力波动和管道振动所产生的干扰信号，大大提高了流量计的抗干扰能力，使小流量具有出色的稳定性。
4、特有时间显示及实时数据存储之功能，无论什么情况，都能保证内部数据不会丢失,可永久性保存。
5、整机功耗极低,能凭内电池长期供电运行,是理想的无需外电源就地显示仪表
6、防盗功能可靠，具有密码保护,防止参数改动。
7、表头可180度随意旋转，安装方便。
3.7 燃料流量控制器
GFM 系列气体质量流量计
精度：满量程时+\-1.5%包括线性以上59-77华氏度
重复性：满量程的+\-0.5%
反应时间：实际流量的+\-2%以内是两秒
输出：线性0-5DC和4—20mA
工作电压：32-122华氏度
电源：+\-12VDC
3.8 选型理由：
涡轮式流量计是按流体震荡原理，应用强迫震荡的漩涡旋进原理进行进行流量检验的。这种检测方法的特点是管道内无可动部件，使用寿命长，压力损失小，测量精度高（约为+/-5%～1%），量程比可达100：1，在一定雷诺数范围之内，几乎不受流体的温度、压力、密度、粘度、等变化的影响，故用水或空气标定的涡轮式流量计可用于其它液体和气体的流量测量而不需标定，尤其适用于大口径管道的流量计。因此，设计选用涡轮式流量计测量燃料流量[4]
第四章、参数设定
4.1、生产状况：
某车间设计生产能力为6.5mm---12mm的薄钢，年产8---10万吨
4.2、加热制度：
4.3 修正空燃比
空燃比对于在加热炉各段内取得最佳的燃烧效率是最重要的，正确的调整空燃比对于炉子安全及产品质量也是很重要的。在正规的仪表控制系统中空燃比往往由人工设定，但在频繁调节状态下，即使是最灵敏的传感器和调节阀也很难保证精确的空燃比。这是因为，流量测量孔板存在误差，以及在燃料或空气的流速较低时，调节阀的位置及流速之间呈现非线性关系。[5]
4.4 附属回路调节及参数修正
在加热炉温度控制中，除了温度流量串级及残氧修正空燃比主要回路外，还有减少炉外冷空气侵入及火焰外喷的炉膛压力调节；保证流量调节回路稳定；保障流量调节回路稳定的燃气及空气总管压力调节以及为保证稳定的空燃比尔进行的温度压力及燃起的热值的修正，这都是保证最佳燃烧所不可缺少的。通过集散控制系统进行这些修正是轻而易举的，且多采用PI控制或PID控制。[6]
4.5 PID控制方案
在热电偶检定过程中，检定炉的温度控制好坏对热电偶检定起着关键作用。在实际系统中炉温问题是相当复杂而又很难用数学公式精确描述的问题。炉温变化与炉内总发热量和总散热量等情况有关。炉温特性有以下几点：滞后性、非线性、时变性。根据对大量文献的阅读，我最终确定了广泛应用于过程控制系统的PID控制方案。[7]
PID 控制方法今为止最通用的控制方法，大多数反馈控制用该方法或其较小的变形来控制。由于其算法简单、易操作，被广泛的应用于冶金、化工、电力和机械等工业过程控制中，尤其适用于可建立精确数学模型的确定性控制。
PID 控制表示比例积分微分控制，理想PID 控制的数学表达式为：
u t =K p [e t + 1T i e t ∞
0d t +T d de(t)/d t ] （4—1） 其中：()u t 为控制器输出；()e t 为控制器输入(为测量值与设定值的差值，即为偏差)；p K 为控制器比例增益；i T 为积分时间；d T 为微分时间。
计算机控制系统中应用的是离散PID 控制算法，大致可以分为三类：位置算法，增量算法，速度算法。其中位置算法的公式如下：
u k =K p e k + T s T i e i k
i=0+T d e k ?e k ?1 T s =K p e k +K i e i k i=0+K d [e k ?e(k ?1)] （4—2） 其中，s T 为采样周期；k 为采样序号，k =0，1，2…；()u k 为第k 次采样时刻的计算机输出值；()e k 为第k 次采样时刻输入的偏差值；(1)e k -为第1k -次采样时刻输入的偏差值；p K 比例系数；i K 积分系数；d K 微分系数。
这种算法的缺点是，由于全量输出，所以每次输出均与过去的状态有关，计算时要对()e i 进行累加，计算机运算工作量大，这样不仅要占有较多的存储单元，而且不便于编程序，因而产生了增量式PID 控制的控制算法。所谓增量式PID 是指数字控制器的输出只是控制量的增量()u k ?：
?u k =K p ?e k +K f e k +K d [?e k ??e(k ?1)] （4—3） 增量式PID 控制虽然只是算法上作了一点改进，却带来了不少优点：
①()u k ?只与k ，1k -时刻的偏差有关，节省内存和运算时间。②每次只作()u k ?计算，而与位置式中积分项中()e i ∑相比计算误差影响小。③若执行机构
有积分能力(如步进电机)，则每次只需输出增量()u k ?执行机构的变化部分，误动作造成的影响小。④手动/自动切换时冲击小，便于实现无扰动切换。
但增量式控制也有其不足之处：积分截断效应大，有静态误差；溢出响大。因此，在选择时不可一概而论，一般认为在控制精度要求高的系统，可采用位置控制算法，而在以步进电机或电动阀门作为执行器的系统中可采用增量控制算法。
由于积分系数K ，一旦整定后是个常数，所以，在整个调程中，积分增益不变。而系统对积分项的要求是：系统偏差大时积分减弱以至全无，而在小偏差时则应加强；否则，积分系数取大了会产生超调，小了又迟迟不能消除静差，为此，在本设计中引入了积分分离法。它的基本思想是：当偏差大于某个规定的门限值时，取消积分作用，从而使()e i ∑不至于过大。只有当e 较小时才引入积分作用以消除静差。其算法是将式子写成
u k =K p e k +K εK i e(k)k i=0+K d [e k ?e(k ?1)] （4—4） 其中，e K 成为逻辑系数：
K e = 当 e k > E 0 时，PD 控制，保证快速，无积分积累当 e k ≤ E 0 时，PID 积分投入使用，消除静差
4.6 PID 参数的设定
ID 的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PID 控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID 控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。[8]二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。PID 控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。三种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与完善[9]。
现在一般采用的是临界比例法。利用该方法进行 PID 控制器参数的整定步
骤如下：
(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作；
(2)仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期；
(3)在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。
PID参数的设置的大小，一方面是要根据控制对象的具体情况而定；另一方面是经验。P是解决幅值震荡，P大了会出现幅值震荡的幅度大，但震荡频率小，系统达到稳定时间长；I是解决动作响应的速度快慢的，I大了响应速度慢，反之则快；D是消除静态误差的，一般D设置都比较小，而且对系统影响比较小。
PID参数的整定必须考虑三个参数在不同时刻的作用及相互之间的关系。从系统的稳定性、响应速度、超调量和稳态精度等方面来考虑，KP、Ki、Kd的作用如下：
（1）比例系数KP的作用是加快系统的响应速度，提高系统的调节精度。KP越大，系统的响应速度越快，系统的调节精度越高，但易产生超调，甚至会导致系统不稳定。KP取值过小，则会降低调节精度，使响应速度缓慢，从而延长调节时间，使系统静态、动态特性变坏。
（2）积分系数Ki的作用是消除系统的稳态误差。Ki越大，系统的稳态误差消除越快，但Ki过大，在响应过程的初期会产生积分饱和现象，从而引起响应过程的较大超调。若Ki过小，将使系统稳态误差难以消除，影响系统的调节精度。
（3）微分系数Kd的作用是改善系统的动态特性，其作用主要是在响应过程中抑制偏差向任何方向的变化，对偏差变化进行提前预报。但Kd过大，会使响应过程提前制动，从而延长调节时间，而且会降低系统的抗干扰性能。
因此，PID控制三个参数的整定十分重要，PID控制的缺点就是现场PID参数整定麻烦，被控对象模型参数难以确定，外界干扰会使控制漂离最佳状态。并且，不同的温度设定点对应的参数值不同。
第五章、课程设计感想
通过这次课程设计，让我们对过程控制这门课程有了更胜层次的理解，使我们对暑假的生产实习的冶金工艺有了系统的了解，虽然我们做的设计有点理想化，应用到世纪的生产当中有点不符合实际，但这对于我们这群涉猎不多的初学者来说这已经足够了。通过我们大量的查阅资料，使我们的动手能力也增长了很多。同时这次课程设计，使我深刻的认识到做好一个课程设计不仅需要严谨的态度，而且需要我们有坚韧的科学精神。
经过对这些资料的整理、理解和消化，使我对过程控制技术尤其是锅炉的温度控制系统有了更深一层次的理解。与此同时，我还自学了Visio画图软件，并且对大一学的Cad进行了一下复习。我喜欢做课程设计，因为它不但巩固我所学的基础知识，而且可以提高我的动手能力和动脑能力。培养自我的综合素质，使自己全面提高，使我在疲惫的同时，获得了以前从未得到的收获与快乐。不仅如此，在完成设计的过程中，还使我体会到了团对精神的重要性。
最后还是要感谢一下带我们课程设计的李刚老师，其他组都是一周见一次老师，而我们组一周见三次，感谢老师悉心的细致的指导，相信我们组会是最棒的！
第六章、文献出处
[1] 杜维，张宏建，乐嘉华编.过程控制系统及工程【M】，北京：化学工业出版社，1998
[2] 翁维勤，孙洪程. 过程控制系统及工程[M]，北京：化学工业出版社，1995，
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[3] 杨志,邓仁明. 轧钢加热炉的控制与节能[M]. 仪器仪表学报,
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[4]邵裕森. 过程控制及仪表[M].上海：上海交通大学出版社，1995.7
[5]俞金寿.过程控制和应用[M]. 第1版.北京：北京机械工业出版社,2006.
[6] 何衍庆.工业生产过程控制[C]. 第1版.北京：化学工业出版社，2004
[7] 陶永华 . 新型PID控制及其应用[M]. 北京：机械工业出版社,1999
[8] 廖明.智能多点模糊PID温度控制系统[D]，上海交通大学，2007，2
[9] 李科.温控系统的智能PID控制算法研究[D]，华中科技大学2006，5
锅炉控制系统简介
锅炉控制系统简介 本锅炉控制系统设计遵循先进、可靠、安全、经济、适用、开放的原则。系统控制器采用DCS、计算机系统，能实现锅炉及辅机的热工控制、电气检测、联锁保护、自动调节及控制等，实现锅炉房生产过程控制自动化。 系统组成及技术要求 1系统组成 锅炉采用DCS控制系统集中监控，在锅炉房就地控制室内布置锅炉控制设备。整个锅炉系统的监视及控制功能将通过DCS控制系统实现，DCS将对锅炉系统所有被控对象进行监控，包括闭环控制、设备启、停控制，设备启停状态、远方/就地切换、主要工艺参数的监视（数据采集、LCD画面显示、参数处理、越限报警、制表打印等），并完成设备的连锁保护。机组正常运行时，运行人员主要在锅炉房就地控制室中通过LCD液晶显示器、键盘、鼠标来完成锅炉系统控制功能，只有非正常状态下，运行人员通过就地手操进行控制。 锅炉控制系统采用一套带冗余配置的DCS系统控制器及操作员站，实现对锅炉系统的集中监控，能对锅炉系统进行按键操作的全自动启动和停止的控制。控制系统由下述几部分组成：传感器、变送器，调节器及电动执行器等。同时系统能实现 对重要设备的手/自动切换和必要的手操功能。 锅炉自动调节系统包含下列项目： a 汽包水位自动调节； b 炉膛压力自动调节； c 蒸汽温度自动调节； DCS控制系统按dcS系统进行设计，其系统的配置及主要特性如下： 2、控制方式 采用集控、单机控制方式，集控方式下可以通过操作员站
的键盘和鼠标，对主、辅机设备进行启停，并由联锁功能；对各调节回路进行手动和自动控制；在手动方式下，通过备用操作盘启停设备和用硬手操对调节回路进行控制。系统主要运行在集控方式，只有控制系统故障时才在单机方式下运行。 集控方式下控制的设备有：引风机，鼓风机，给煤机，给水泵等。集控方式下的调节回路有：锅炉喂煤调节，炉膛负压调节，主蒸汽温度自控调节、汽包水位三冲量调节等。 3、主要画面监视及操作功能： 流程图参数显示 调节回路操作显示 电机控制显示 顺序启停操作 事件、报警显示 趋势记录显示保护报警显示 信号一缆表显示报表打印
锅炉燃烧系统
锅炉燃烧系统 一、基本知识点 1、发电能源的种类 火力发电→发电的主要形式； 水利发电、核能发电； 新能源发电：地面太阳能发电、卫星太阳能发电、地面风能发电、高空风能发电、地壳热能发电、岩浆热能发电、潮汐发电、波浪发电、海水温差发电、核聚变能发电等。 2、火力发电厂的生产过程中能量转换形式及设备 燃料的化学能→蒸汽的热能（锅炉）； 蒸汽的热能→机械能（汽轮机）； 机械能→电能（发电机）。 3、锅炉的作用 使燃料在炉内燃烧放热，并将锅内工质由水加热成具有足够数量和一定质量（温度、压力）的过热蒸汽，供汽轮机使用。 4、锅炉四大系统 ①制粉系统→将初步破碎的原煤磨制成符合锅炉燃烧要求的细小煤粉颗粒【燃煤炉】； ②燃烧系统→使燃料燃烧放出热量，产生高温火焰和烟气； ③烟风系统→供应助燃氧气、排除燃烧产生的烟气； ④汽水系统→通过换热设备将高温火焰和烟气的热量传递给锅炉内的工质。 5、锅炉容量 锅炉额定蒸汽参数，额定给水温度并使用设计燃料时，每小时的最大连续蒸发量。 De =130t/h De=36.1kg/s 6、蒸汽参数 锅炉出口处的蒸汽温度和蒸汽压力。 t=500℃，t=813K p=13.5MPa 7、锅炉的燃料 煤（主要燃料）、油、气体以及其他可燃物（如生活垃圾）。
简单蒸汽动力装置流程图
二、锅炉燃烧系统 1、锅炉燃烧设备的组成 炉膛+燃烧器+点火装置 2、锅炉燃烧设备的发展方向 高效、低污染的燃烧技术和设备 3、与炉内燃烧过程相关的问题 (1) 受热面积灰、结渣； (2) 受热面金属表面的高温腐蚀； (3) 蒸发受热面中水动力的安全性； (4) 氧化氮等污染物的生成； (5) 火焰在炉膛容积中的充满程度。 4、高炉煤气与转炉煤气特性 高炉煤气：炼铁过程中产生的副产品，主要成分为:CO, C02, N 2、H 2、CH 4等，其中可燃成 分CO 含量约占25%左右，H 2含量约占1.5～1.8%、CH 4的含量很少，CO 2, N 2的含量分别占15%,55% 左右，热值不高，仅为3500KJ/m 3左右，燃点530～650℃。 主要性质：无色无味有剧毒易燃易爆。 转炉煤气：炼钢过程中，铁水中的碳在高温下和吹入的氧生成一氧化碳和少量二氧化碳的混合气体。回收的炉气含一氧化碳60～80％，二氧化碳15～20％。热值较高，为8000KJ/m 3左右，燃点650～700℃。 主要性质：无色无味有剧毒易燃易爆。 5、气体燃烧器 (1) 按燃烧方法【主要分类方式】： ▼ 扩散式燃烧器：煤气中不预混空气，一次空气系数01=α，燃气经燃烧器喷入炉内，借助扩散作用与空气边混合边燃烧； ▼ 大气式（半预混式）燃烧器：燃气中预先混入一部分空气，一次空气系数75.045.01-=α； ▼ 无焰式（预混式）燃烧器：燃气与空气完全预混，一次空气系数11≥α。 (2) 按空气供给方式： ▼ 自然引风式：靠炉膛负压将空气吸入炉膛；
锅炉燃烧过程控制系统设计毕业论文
锅炉燃烧过程控制系统设计毕业论文
毕业论文 锅炉燃烧过程控制系统设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
锅炉燃烧系统的控制系统设计解析
目录 1锅炉工艺简介 (1) 1.1锅炉的基本结构 (1) 1.2工艺流程 (2) 1.2煤粉制备常用系统 (3) 2 锅炉燃烧控制 (4) 2.1燃烧控制系统简介 (4) 2.2燃料控制 (4) 2.2.1燃料燃烧的调整 (4) 2.2.2燃烧调节的目的 (5) 2.2.3直吹式制粉系统锅炉的燃料量的调节 (6) 2.2.4影响炉内燃烧的因素 (7) 2.3锅炉燃烧的控制要求 (11) 2.3.1 锅炉汽压的调整 (11) 3锅炉燃烧控制系统设计 (14) 3.1锅炉燃烧系统蒸汽压力控制 (14) 3.1.1该方案采用串级控制来完成对锅炉蒸汽压力的控制 (14) 3.2燃烧过程中烟气氧含量闭环控制 (17) 3.2.1 锅炉的热效率 (18) 3.2.2反作用及控制阀的开闭形式选择 (20) 3.2.3 控制系统参数整定 (20) 3.3炉膛的负压控制与有关安全保护保护系统 (21) 3.3.1炉膛负压控制系统 (22) 3.3.2防止回火的连锁控制系统 (23) 3.3.3防止脱火的选择控制系统 (24) 3.4控制系统单元元件的选择（选型） (24) 3.4.1蒸汽压力变送器选择 (24) 3.4.2 燃料流量变送器的选用 (25) 4 DCS控制系统控制锅炉燃烧 (26) 4.1DCS集散控制系统 (26) 4.2基本构成 (28)
锅炉燃烧系统的控制 4.3锅炉自动燃烧控制系统 (31) 总结 (34) 致谢 (35) 参考文献 (36)
1锅炉工艺简介 1.1锅炉的基本结构 锅炉整体的结构包括锅炉本体和辅助设备两大部分。 1、锅炉本体 锅炉中的炉膛、锅筒、燃烧器、水冷壁、过热器、省煤器、空气预热器、构架和炉墙等主要部件构成生产蒸汽的核心部分，称为锅炉本体。锅炉本体中两个最主要的部件是炉膛和锅筒。 炉膛又称燃烧室，是供燃料燃烧的空间。将固体燃料放在炉排上进行火床燃烧的炉膛称为层燃炉，又称火床炉；将液体、气体或磨成粉状的固体燃料喷入火室燃烧的炉膛称为室燃炉，又称火室炉；空气将煤粒托起使其呈沸腾状态燃烧、适于燃烧劣质燃料的炉膛称为沸腾炉，又称流化床炉；利用空气流使煤粒高速旋转并强烈火烧的圆筒形炉膛称为旋风炉。炉膛的横截面一般为正方形或矩形。燃料在炉膛内燃烧形成火焰和高温烟气，所以炉膛四周的炉墙由耐高温材料和保温材料构成。在炉墙的内表面上常敷设水冷壁管，它既保护炉墙不致烧坏，又吸收火焰和高温烟气的大量辐射热。炉膛的结构、形状、容积和高度都要保证燃料充分燃烧，并使炉膛出口的烟气温度降低到熔渣开始凝结的温度以下。当炉内的温度超过灰熔点时，灰便呈熔融状态。熔融的灰渣颗粒在触及炉内水冷壁管或其他构件时会粘在上面。粘结的灰粒逐渐增多,遂形成渣块,称为结渣。结渣会降低锅炉受热面的传热效果。严重时会堵塞烟气流动的通道，影响锅炉的安全和经济运行。一般用炉膛容积热负荷和炉膛截面热负荷或炉排热负荷表示其燃烧强烈程度。炉膛容积热负荷是单位炉膛容积中每单位时间内释放的热量。在锅炉技术中常用炉膛容积热负荷来衡量炉膛大小是否恰当。容积热负荷过大，则表示炉膛容积过小，燃料在炉内的停留时间过短，不能保证燃料完全燃烧，使燃烧效率下降；同时这还表示炉墙面积过小，难以敷设足够的水冷壁管，结果炉内和炉膛出口处烟气温度过高，受热面容易发生结渣。室燃炉的炉膛截面热负荷是单位时间内单位炉膛横截面上燃料燃烧所释放的热量。在炉膛容积确定以后，炉膛截面热负荷过大会使局部区域的壁面温度过高而引起结渣。层燃炉的炉排热负荷是单位时间内燃料燃烧所释放的热量与炉排面积的比值。炉排热负荷过高会使飞灰大大增加。炉膛设计需要充分考虑使用燃料的特性。每台锅炉应尽量燃用原设计的燃料。燃用特性差别较大的燃料时，锅炉运行的经济性和可靠性都可能降低。 锅筒它是自然循环和多次强制循环锅炉中接受省煤器来的给水、联接循环回路，并向过热器输送饱和蒸汽的圆筒形容器。锅筒筒体由优质厚钢板制成，是锅炉中最重的部件之一。锅筒的主要功能是储水，进行汽水分离，在运行中排除锅水中的盐水和泥渣，
余热锅炉系统工作原理及技术特点
余热锅炉系统工作原理及技术特点 中国锅炉网资讯栏目https://www.wendangku.net/doc/4a4033227.html,/news/5/ §1概论 一、简述 在燃气轮机内做功后排出的燃气，仍具有比较高的温度，一般在540℃左右，利用这部分气体的热能，可以提高整个装置的热效率。通常是利用此热量加热水，使水变成蒸汽。蒸汽可以用来推动蒸汽轮机一发电机，也可用于生产过程的加热或供生活取暖用。对于稠油的油田可以用蒸汽直接注入油井中，以提高采油量。根据不同的蒸汽用途，要求有相应的蒸汽压力和蒸汽温度，也就需要不同参数的产汽设备。利用燃气轮机排气的热量来产汽的设备，称为“热回收蒸汽发生器”，表明回收了排气的热量，用英文字母HRSG来表示。我国习惯上称为“余热锅炉，本文也采用“余热锅炉”的名称，并把燃气轮机的排气简称为“烟气”。 “余热锅炉”通常是没有燃烧器的，如果需要高压高温的蒸汽，可以在“余热锅炉”内装一个附加燃烧器。通过燃料的燃烧使整个烟气温度升高，能够产生高参数的蒸汽。例如某余热锅炉不装燃烧器时，入口烟气温度为500℃，装设附加燃烧器后，可使入口烟气温度达到756℃。蒸汽的压力可以从4MPa升到10MPa，蒸汽的温度可以从450℃升到510℃，蒸汽可以供高温高压汽轮机用，从而增加了电功率输出。目前我国油田进口的余热锅炉的蒸汽参数有：4MPa配450℃及1.4MPa配195℃（饱和蒸汽）。前者供给中压汽轮机来发电，后者可以供生产或供生活取暖用。 注：关于多种余热锅炉，余热锅炉利用燃气轮机排气的方式，补燃问题。 二、余热锅炉的组成 （一）蒸汽的生产过程 图19－1是一台余热锅炉的结构示意图，从图中可以看出产汽的过程。
锅炉自动燃烧控制系统
锅炉自动燃烧控制系统 1、实时数据采集 能够对锅炉本体和辅助设备各种运行数据(包括总供回水温度、压力、流量、省煤器进出口水温度﹑压力烟气温度、除尘器进出口烟气温度压力、鼓引风压力、炉膛温度压力含氧量、煤层厚度、室外温度、鼓引风炉排电机频率速度电流状态、除渣除尘状态) 等信号通过总线进行动态采集，控制中心能够实时监控到锅炉本体﹑锅炉上煤﹑除渣等辅助设备的运行情况。 2、完整的报警机制 当锅炉调节系统发生异常情况时或报警时，上位机人机界面自动接受控制系统器发送报警信号，将报警状态及异常点在上位机上进行显示，并诊断提出相应问题大概原因，提供相应的处理办法提示，系统自动能把报警分为高中低三种报警级别，低级别的报警只做提示用，当发生低级别报警时不影响燃烧自动调节，中级别报警发生时需要做相应处理，高级别报警发生时系统能立即连锁停炉，并发出尖锐声光报警和相关提示信息，等待工程师处理后再次投入运行，所有报警系统会自动的写入永久数据库备份，供以后随时查询和故障诊断和决策处理。 报警内容有： 系统报警 包括DCS控制器自诊断硬件或致命软件命令错误
自动启动燃烧失败 通讯建立连接失败 数据报警 炉膛温度超高低报警 炉膛负压超高低报警 锅炉出口温度超高低报警 锅炉出口压力超高低报警锅炉回水温度﹑压力超高低报警 引风机风压高低报警 鼓风机风压高低报警 高级别报警 引风机变频器（电流﹑电压﹑故障）超速等报警 连锁控制保护报警 鼓风机变频器（电流﹑电压﹑故障）超速等报警 上煤系统综合保护报警 炉排机变频器（电流﹑电压﹑故障）超速等报警 除渣系统综合保护报警 3、循环水控制系统 循环水是锅炉系统与外界交互的接口，循环系统通过泵不断的把热水源源不断的输送给用户或热站，把经过热释放后的二次低温水循环到锅炉系统再加热。我们采用保持循环水进、出口温差恒定，通过改变循环流量来控制热负荷的方式，是一种新方式。
锅炉过热蒸汽温度控制系统设计
课程设计任务书 题目: 锅炉过热蒸汽温度控制系统设计 摘要 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以提高系统的控制性能，在系统中采用了主控-串级控制的切换装置，使系统可以适用于不同的工作环境。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：过热蒸汽控制串级控制系统自动控制主控-串级切换 目录 1 生产工艺介绍 .................................................. 错误！未定义书签。 1.1 锅炉设备介绍............................................................................ ３ 1.2 蒸汽过热系统的控制................................................................ ５2控制原理简介 ..................................................................................... ６ 2.1控制方案选择............................................................................. ６ 2.1.1单回路控制方案................................................................. ６
锅炉的燃烧系统
河北艺能锅炉有限责任公司
1.简介 燃烧系统是指为使燃料在锅炉炉膛内充分燃烧，并将燃烧生成的烟气排入大气所需的设备和相应的烟、风、煤(煤粉)管道的组合。燃烧系统应根据燃用燃料的类型，如固体、液体或气体燃料、电站锅炉的类型和燃烧方式，合理选择工艺流程、决定设备和管道的规格、数量，充分考虑必要的裕度，使锅炉和燃烧系统在最安全和经济的情况下运行。燃料系统的功能在于保证燃烧器燃烧所需的燃料。燃烧系统的任务是将燃料中蕴藏的化学能通过燃烧释放出来，转换成可被汽水吸收的热能。因此，燃烧系统的好坏将直接影响到锅炉的热效率。 组成介绍 送风系统 送风系统的功能在于向燃烧室里送入一定风速和风量的空气，其主要部件有：风机马达、壳体、风门控制器、风机叶轮、风枪火管、风门档板、扩散盘。 风机马达：主要为风机叶轮和高压油泵的运转提供动力，也有一些燃烧器采用单独电机提供油泵动力。某些小功率燃烧器采用单相电机，功率相对较小，大部分燃烧器采用三相电机，电机只有按照确定的方向旋转才能使燃烧器正常工作。 壳体：是燃烧器各部件的安装支架和新鲜空气进风通道的主要组成部分。从外形来看可以分为箱式和枪式两种，箱式燃烧器多数有一个注塑材料的外罩，且功率一般较小，大功率燃烧器多数采用分体式壳体，一般为枪式。壳体的组成材料一般为高强度轻质合金铸件。 风门控制器：是一种驱动装置，通过机械连杆控制风门档板的转动。一般有液压驱动控制器和伺服马达驱动控制器两种，前者工作稳定，不易产生故障，后者控制精确，风量变化平滑。 风机叶轮：通过高速旋转产生足够的风压以克服炉膛阻力和烟囱阻力，并向燃烧室吹入足够的空气以满足燃烧的需要。它由装有一定倾斜角度的叶片的圆柱状轮子组成，其组成材料一般为高强度轻质合金钢，也有注塑成形的产品，所有合格的风机叶轮均具有良好的动平衡性能。
锅炉燃烧控制系统_毕业设计
锅炉燃烧控制系统 摘要 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。本设计主要针对锅炉燃烧控制系统的工作原理，根据控制要求，设计了一套基于PLC的锅炉燃烧控制系统。 在控制算法上，综合运用了单回路控制、串级控制、比值控制、前馈控制等控制方式，实现了燃料量控制调节蒸汽压力、送风量控制调节烟气含氧量、引风量控制炉膛负压，并有效地克服了彼此的扰动，使整个系统稳定的运行。 在可编程控制器的选择上，采用了AB公司Logix5000系列PLC，设计了控制系统的硬件配置图、I/O模块接线图，并用其编程软件编写了实现控制算法的梯形图。同时，采用RSView32设计监控界面，使得在上位机上能够实时监控系统的运行状况并可以设置系统的工作参数，使对系统的控制简单易行。 关键词：锅炉燃烧控制系统，控制方式，PLC，监控
ABSTRACT The control of the boiler combustion which is for boilers safe, efficient operation and energy saving are of great significance, and its subsequent control and management is getting higher and higher requirements. According to the control requirements and the working principle, we design a system of a PLC based on the boiler combustion control system. In the control algorithm, we integratedly applied the single-loop control, cascade control, ratio control, feed-forward control and so on which is moded the control to achieve a fuel vapor pressure control regulator, air-conditioning of flue gas oxygen content control, citing the negative air volume control of the furnace pressure.It also effectively overcome the disturbance of each other, so that the operation of the entire system is stable. Choice in the programmable logic controller, we choose AB, Logix5000 series PLC, and applied it to the design of the control system hardware configuration diagram and I / O module wiring diagram. Then we use the preparation of its programming software control algorithm to achieve the ladder. At the same time, the use of RSView32 interface to design monitor makes PC can run real-time monitoring of system status and can set the system parameters, so that the system is easy to control. Keywords: boiler combustion control system, control, PLC ,supervisory control
燃气锅炉供暖系统
燃气锅炉供暖系统 1燃气锅炉供热的某些特点 燃气锅炉供热将有较广泛应用，理由为： 我国能源结构调整，煤炭将主要用于大型电厂发电，中小容量供热锅炉将由燃煤改为燃油、燃气；西气东输、引进液化天然气等，将使广大地区用天然气这种清洁能源成为现实；天然气Nm 3热值约是人工煤气的2倍，而价格将不到2倍，“照付不议”和其它一些政策会陆续出台，平衡天然气产、供、销各部门利益，使消费者利益也得到保障；我国城市化正处于高速发展阶段，将有大量新建与改建房屋采用非集中供热系统，燃气是非集中供热系统最佳能源；市场经济体制建立使开发商、物业管理公司、业主更多考虑小区、自家利益，更注重经济核算，国家与单位补贴将逐步取消；经济发展地区大中城市和小城镇大量兴建的住宅小楼和城郊别墅多为非标建筑等等，这些因素都促使燃气非集中供热应用量不断增大。我国早在解放前的上海、天津等城市少层小洋房里就已应用独立式自然循环热水供暖系统，例如： 上海延安中路昇平街里的原上海纺织同业会所（1965年上海房地局四清工作团团部所在地）三层小楼就装有独立式供暖供热水系统。其特点是简单、可靠，供电中断不会影响供热。但设计时要求精确做水力计算，管径较机械循环系统大，耗金属多，垂直顺流式单组散热器难有效调节。解放后我国集中供热事业有了很大发展，现在随西气东输，除独户式燃气供热会增加外，更多的将是小区式燃气非集中供热，或称为自治式热源供热。 它的特点有： 采用机械循环，要求不间断供电；锅炉燃烧及整个系统控制的自动化程度高，用户端用热量个别调节时整个系统仍能保持较好的水力稳定性；用户数量多，住宅可达100户，可既有住宅、旅馆供暖供热水的生活用热，又有游泳池地板供暖、池水加热、通风空调空气加热、食品机制各种生产工艺用热水等等不同类型用户；供暖系统的热负荷变化与室外气温成线性关系，不同国家设计工况（标准工况）下供回水温度℃，℃，℃，供暖调节最简单方法是定流量质调法，但采用变流量调节法越来越多，散热器装热静力型温控阀可使个性化要
浅探生物质发电锅炉燃烧控制系统设计与应用(新版)
浅探生物质发电锅炉燃烧控制系统设计与应用(新版) Safety work has only a starting point and no end. Only the leadership can really pay attention to it, measures are implemented, and assessments are in place. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0245
浅探生物质发电锅炉燃烧控制系统设计与 应用(新版) 摘要：近年来，随着我国社会的不断发展和进步，人们对于能源的需求程度也有了显著提升，能源的过度浪费不仅会造成大量不可再生资源的枯竭，而且对环境问题也会造成一定的影响，能源过度浪费问题已经成为制约能源进一步应用的主要阻碍。在可再生能源中，生物质由于具有诸多优质特性，因此具有较好的发展前景，这是因为化石能源是由生物质发展衍变而来的，通过一系列的化合反应最终变成能源，生物质能源在我国有着极为丰富的储存，现在每年农村中的生物质量约3.25亿吨。近些年以来，生物质发电已经作为我国最大的环保项目在发电过程中加以应用，本文将对生物质发电锅炉燃烧控制系统进行详细论述。 关键词：生物质发电；锅炉；控制系统
绪论：生物质发电作为现阶段我国所主要推行的项目，不仅能够有效解决秸秆等物质燃烧所带来的环境破坏问题，在减少燃烧气体排放的同时能够有效遏制温室效应的产生，而且对发电技术的进一步应用具有强有力的推动作用。目前，国能生物集团在生物质能开发利用方面卓有成效，利用生物质直燃烧方式进行生物质能发电。 1.生物质直燃发电的基本原理 生物质燃烧的原料就是桔梗、树皮。将桔梗、树皮送入锅炉的炉膛中燃烧。桔梗、树皮燃烧后生成的灰道，其中大的灰子会因自重从气流中分离出来，沉降到炉膛底部的冷灰斗中形成固态遗，最后由排渣装置排入灰法沟，再由灰遗泵送到灰渣场大量的细小的灰粒则随烟气带走，经除尘器分离后也送到灰渣沟。 空气由送风机送入锅炉的空气预热器中加热，预热后的热空气，经过风道部分送入科仓作干燥以及送料粉，另部分直接引至燃烧器进入护膛。燃烧生成的高温烟气，高温烟气加热过热器中的水蒸气，形成过热蒸汽，后续烟气在引风机的作用下经过省煤器和空预热器，同时逐步将烟气的热能传给水和空气，自身变成低温烟气，经除尘
燃气锅炉燃烧控制系统.docx.
燃气锅炉燃烧控制系统 摘要： 本文主要介绍了锅炉燃烧控制系统的设计过程。在设计过程中介绍了锅炉燃烧控制系统的控制任务和控制特点，对于燃烧控制系统的设计方案，根据不同的控制任务分别设计了蒸汽压力控制和燃料空气比值控制以及防脱火回火选择性控制系统，并在设计中给出了不同的设计方案，以对比各自的优缺点，选择最优的控制。然后，把分别设计的控制系统组合起来，构成完整的锅炉燃烧过程控制系统。最后，对设计好的控制系统进行仪表选型。 关键词：燃气锅炉，燃烧系统，比值控制，脱火回火
目录 1.引言 (3) 2.锅炉燃烧控制系统概述 (4) 2.1 燃烧控制的任务 (5) 2.1.1 维持蒸汽出口压力稳定 (5) 2.1.2 保证燃烧过程的经济性 (5) 2.1.3 保证锅炉安全运行 (6) 2.2 燃烧控制的特点 (6) 3.燃烧控制系统设计方案 (6) 3.1 蒸汽压力控制和燃料空气比值控制 (6) 3.1.1 基本控制方案 (7) 3.1.2 改进控制方案 (8) 3.2 防脱火回火选择性控制系统 (9) 3.2.1 防脱火选择性控制系统 (9) 3.2.2防脱火回火混合型选择性控制系统 (11) 3.3 燃烧控制总体方案 (12) 4. 燃烧控制系统的仪表选型 (13) 5. 总结 (14) 参考文献 (15)
1.引言 大型火力发电机组是典型的过程控制对象，它是由锅炉、汽轮发电机组和辅助设备组成的庞大的设备群。锅炉的燃烧控制过程是一个复杂的物理，化学过程，影响因素众多，并且具有强耦合，非线性等特性。 锅炉的自动化控制经历了三、四十年代的单参数仪表控制，四、五十年代的单元组合仪表，综合参数仪表控制，直到六十年代兴起的计算机过程控制几个阶段。尤其是近一、二十年来，随着先进控制理论和计算机技术的发展，加之计算机各项性能的不断增强及价格的不断下降使锅炉应用计算机控制很快得到了普及和应用。 电厂锅炉利用煤或煤气的燃烧发热，通过传热对水进行加热，产生高压蒸汽，推动汽轮机发电机旋转，从而产生强大的电能。在锅炉燃烧系统中，燃料供给系统，送风系统以及引风系统是燃烧控制系统的重要环节。锅炉生产燃烧系统自动控制的基本任务是使燃料所产生的热量适应蒸汽负荷的需要，同时还要保证经济燃烧和锅炉的安全运行。具体控制任务可分为三个方面：一，稳定蒸汽母管压力。二，维持锅炉燃烧的最佳状态和经济性。三，维持炉膛负压在一定范围（-20～-80Pa）。这三者是相互关联的。另外，在安全保护系统上应该考虑燃烧嘴背压过高时，可能使燃料流速过高而脱火；燃烧嘴背压太低又可能回火。 本次课程设计的题目为燃气锅炉燃烧控制系统的设计。主要内容包括燃烧控制系统的概述；燃烧控制系统的基本方案；以及燃烧控制系统的仪表选型。设计方案为以主蒸汽压力控制系统为主回路，燃料量与空气量比值控制系统为内回路，燃烧嘴防脱火回火选择控制系统为辅助安全保护系统。为节省篇幅，炉膛压力控制系统在这里暂不涉及，但在实际控制系统中炉膛压力控制系统是锅炉燃烧控制系统中必不可少的组成部分之一。
锅炉各系统流程与设备介绍
1.锅炉本体结构及布置 (2) 1。1锅炉整体布置 (2) 1.2锅炉工作流程 (3) 1.3锅炉本体各部件结构及工作原理 (5) 1。3。1汽水系统 (5) 1.3.2汽水系统各部件结构 (6) 1.4燃烧系统设备 (8) 1.4.1燃烧器 (8) 1.4.2空气预热器 (9) 2.锅炉辅助系统及设备 (10) 2.1制粉系统 (10) 2.2制粉系统设备 (12) 2.2。1磨煤机 (12) 2.2.2密封风机 (12) 2.2.3各种风管 (13) 2。3。2烟空气系统设备 (16) 2.4除灰渣系统及设备 (16) 2。4.1除灰系统工作原理及主要设备 (16) 2。4.2除渣系统工作原理及设备 (19) 2.5烟气脱硫系统及设备 (21) 1 / 21
2 / 21 1。锅炉本体结构及布置 1。1锅炉整体布置 1.炉膛 2.过热器 3.再热器 4.省煤器 5.空气预热器 6.汽包 7.下降管 8.燃烧器 9.水冷壁下联箱 10.煤粉仓 11.风机
1.2锅炉工作流程 1.煤、煤粉 2.渣 3.灰 4.一次风 5.二次风 6.烟气 3 / 21
1.主蒸汽 2.水 3.汽水混合物 4.再热蒸汽4 / 21
1。3锅炉本体各部件结构及工作原理 1。3.1汽水系统 5 / 21
送入锅炉的水称为给水。由送入的给水到送出的过热蒸汽，中间要经过一系列加热过程。首先把给水加热到饱和温度，其次是饱和水的蒸发，最后是饱和蒸汽的过热。给水经省煤器加热后进入汽包锅炉的汽包，经下降管引入水冷壁下联箱再分配给各水冷壁管.水在水冷壁中继续吸收炉内高温蒸汽的辐射热达到饱和状态，并使部分水蒸气变成饱和水蒸气。水冷壁又称为锅炉的蒸发受热面。汽水混合物向上流动并进入汽包.在汽包中通过汽水分离装置进行汽水分离，分离出来的饱和水蒸气进入过热器吸热变成热蒸汽.由过热器出来的过热蒸汽通过主蒸汽管道进入汽轮机做功。为了提高锅炉-汽轮机组的循环效率，对高压机组大都采用蒸汽再热，即在汽轮机高压缸做完部分功的过热蒸汽被送回锅炉进行再加热。这种对过热蒸汽进行在加热的锅炉设备叫做再热器,或称二次过热器。 当送入锅炉的给水有杂质时，其杂质浓度随着锅炉的汽化而升高，严重时甚至在受热面上结成垢后使传热恶化。因此给水要进行预处理。由汽包送出的蒸汽可能因带有含杂质的锅水而被污染。高压蒸汽还能直接溶解一些杂质。当蒸汽进入汽轮机后，随着膨胀做功过程的进行,蒸汽压力下降，所含杂质会部分沉积在汽轮机的通流部分，影响汽轮机的出力、效率和工作安全。因此我们不仅要求锅炉能供给一定压力和温度的蒸汽，还要求蒸汽具有一定的洁净度。 1。3.2汽水系统各部件结构 6 / 21
锅炉房主要系统简介
锅炉房主要系统简介 1 锅炉概述 1.1锅炉简介 锅炉利用燃料燃烧放出的热量生产 热水和蒸汽，是一种将燃料的化学能转 化为热能的设备。“锅”指盛水或汽的部 分，其作用是吸收燃料放出的热量并传 给水，产生水蒸气；“炉”指燃料和烟气 流通的通道，其作用是使燃料与空气混 合、燃烧并释放出热量。 锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为 工业生产和人民生活服务，可用以工业 加热、烘干、蒸煮、消毒等，也还可供 给用户用以采暖、空调、通风、制冷， 我们把用于此种用途的锅炉称为供热锅炉或工业锅炉。此外，锅炉产生的蒸汽也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能，此种用途的锅炉称之为动力锅炉。热水锅炉主要用于生活，工业生产中也有少量应用。蒸汽锅炉常简称为锅炉，多用于火电站、船舶、机车和工矿企业。 1.2锅炉分类 锅炉的分类方法很多，可以按锅炉的用途分，也可以按锅炉的结构、燃料种类分，还可以按水循环形式、压力分类。 1、按锅炉用途分类 锅炉可以作为热能动力锅炉和供热锅炉。动力锅炉包括电站锅炉、船舶锅炉和机车锅炉等，相应用于发电、船舶动力和机车动力。供热锅炉包括蒸汽锅炉、热水锅炉、热管锅炉、热风炉和载热体加热炉等，相应地得到蒸汽、热水。热风和载热体等。 2、按锅炉本体结构分类 按锅炉结构分，主要分为火管锅炉和水管锅炉。火管锅炉包括立式锅炉和卧式锅炉，水管锅炉包括横水管锅炉和竖水管锅炉。 3、按锅炉用燃料种类分类 按锅炉用燃料种类分类为燃煤锅炉、燃油锅炉和燃气锅炉以及燃煤锅炉的升级技术，油气炉的替代产品---煤粉锅炉，煤气双用锅炉等。燃煤锅炉按燃烧方式可以分为层燃锅炉、室燃锅炉和沸腾锅炉。最新燃料为醇基燃料锅炉，他将大大减少燃煤锅炉对大气环境的污染。 4、按锅炉容量分类 蒸发量小于20t/h的称为小型锅炉、蒸发量大于75t/h的称为大型锅炉，蒸发量介于两者之间的称为中型锅炉。 5、按锅炉压力分类 2.5MPa以下的锅炉称为低压锅炉，6.0MPa以上的称为高压锅炉，压力介于两者之间的称为中压锅炉。此外，还有超高压锅炉、亚临界锅炉和超临界锅炉。 6、按锅炉水循环形式分类 按锅炉水循环形式可以分为自然循环锅炉和强制循环锅炉（包括直流锅炉）。
基于PLC的锅炉燃烧控制系统设计-05论文正文
1 绪论 1.1锅炉燃烧控制项目的背景 改革开放以来，我国经济社会快速发展，生产力水平不断提高，在生产中，锅炉起着十分重要的作用，尤其是在火力发电中发挥重要作用的工业锅炉，是提供能源动力的主要设备之一。锅炉产生的蒸汽可以作为蒸馏，干燥，反应，加热等各过程的热源，另外也可以作为动力源驱动动力设备。工业过程中对于锅炉燃烧控制系统的要求是非常高的，要求锅炉燃烧控制系统必须满足控制精度高，响应速度快[1]。 作为一个非常复杂的设备，锅炉同时具有了数十个包括了扰动、测量、控制在内的参数，参数之间有着复杂的关系，并且相互关联[2]。而锅炉燃烧过程中的效率问题、安全问题一直是大众关注的重要方面。 1.2锅炉燃烧控制的发展历史 对于锅炉燃烧的控制，已经经历了四个阶段[3~5] (1）手动控制阶段 因为20世纪60年代以前，电力电子技术和自动化技术还没有得到完全发展，技术尚不成熟，因此，这个时期工业人员的自动化意识不强，锅炉燃烧的控制方式一般多采用纯手动的方法。这种控制方法，要求进行控制的操作工人依靠他们的经验决定送风量，引风量，给煤量的多少，然后利用手动的操作工具等操控锅炉，该方法控制的程度完全取决于操作工人的经验。因此，要求操作工人必须具有非常丰富的经验，这样无疑大大提高了操作工人的劳动强度，由十人的主观意识，所以事故率非常大，同时，也不能保证锅炉高效稳定的运行。 （2）仪器继电器控制阶段 随着科技的不断进步，自动化技术以及电力电子技术快速提高，国内外以继电器为基础的自动化仪表工业锅炉控制系统也得到发展，并且广泛应用于实际生产过程。在上个世纪60年代前期，我国锅炉的控制系统开始得到迅速发展;到了60年代的中后期，我国引进了国外全自动的燃油锅炉的控制系统；到了上个世纪的70年代末，我国逐渐自主研发了一些工业锅炉的自动化仪器，同时，在工业锅炉的控制系统方面也在逐步推广应用自动化技术。在仪表继电器控制阶段，锅炉的热效率得到了提高，并且大幅度的降低了锅炉的事故率。但是，
基于PLC的锅炉燃烧控制系统
基于PLC的锅炉燃烧控制系统 1、引言 燃烧控制系统是电厂锅炉的主控系统，主要包括燃料控制系统、风量控制系统、炉膛压力控制系统。目前大部分电厂的锅炉燃烧控制系统仍然采用PID控制。燃烧控制系统由主蒸汽压力控制和燃烧率控制组成串级控制系统，其中燃烧率控制由燃料量控制、送风量控制、引风量控制构成，各个子控制系统分别通过不同的测量、控制手段来保证经济燃烧和安全燃烧。如图1所示。
图1 燃烧控制系统结构图 2、控制方案 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，可以用三个控制器控制这三个控制变量，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。 2.1 控制系统总体框架设计 燃烧过程自动控制系统的方案，与锅炉设备的类型、运行方式及控制要求有关，对不同的情况与要求，控制系统的设计方案不一样。将单元机组燃烧过程被控对象看作是一个多变量系统，设计控制系统时，充分考虑工程实际问题，既保证符合运行人员的操作习惯，又要最大限度的实施燃烧优化控制。控制系统的总体框架如图2所示。
图2 单元机组燃烧过程控制原理图
P为机组负荷热量信号为D+dPbdt。控制系统包括：滑压运行主汽压力设定值计算模块（由热力系统实验获得数据，再拟合成可用DCS折线功能块实现的曲线）、负荷—送风量模糊计算模块、主蒸汽压力控制系统和送、引风控制系统等。主蒸汽压力控制系统采用常规串级PID控制结构。 2.2 燃料量控制系统 当外界对锅炉蒸汽负荷的要求变化时，必须相应的改变锅炉燃烧的燃料量。燃料量控制是锅炉控制中最基本也是最主要的一个系统。因为给煤量的多少既影响主汽压力，也影响送、引风量的控制，还影响到汽包中蒸汽蒸发量及汽温等参数，所以燃料量控制对锅炉运行有重大影响。燃料控制可用图3简单表示。
锅炉燃烧控制系统课程设计
内蒙古科技大学 目录 摘要 (3) 一、热电厂的生产工艺 (4) 锅炉简介 (4) 二、锅炉蒸汽出口压力控制重要性 (4) 2.1控制重要性 (4) 2.2控制要求 (5) 三、锅炉出口温度控制系统的设计 (5) 3.1蒸汽出口压力分类 (5) 3.2 蒸汽出口压力控制系统分析 (6) 3.3蒸汽控制系统的设计 (7) 3.3.1控制系统中的延时环节处理 (6) 3.3.2控制系统中控制方案选择 (9) 3.3.3反作用及控制阀的开闭形式选择 (11) 四、控制系统单元元件的选择 (11) 4.1.2蒸汽压力变送器的选用 (11) 4.2 燃料流量变送器的选用 (12) 总结 (14) 附录 (15) 参考文献 (16)
摘要 锅炉是热电厂重要且基本的设备,其最主要的输出变量之一就是主蒸汽压力。主蒸汽压力自动调节的任务是维持过热器出口汽温在允许范围内,以确保机组运行的安全性和经济性。在可能获得的原料和能源条件下，以最经济的途径。为了打到目标，必须对生产过程进行监视和控制。因此，过程控制的任务是在了解生产过程的工艺流程和动静态特性的基础上，应用理论对系统进行分析与综合，以生产过程中物流变化信息量作为被控量，选用适宜的技术手段。实现生产过程的控制目标。锅炉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。本设计以包钢实习参观包钢热电厂为基础就锅炉出口蒸汽压力控制系统进行学习研究。 在控制算法上，综合运用了单回路控制、串级控制、比值控制、等控制方式，实现了燃料量控制调节蒸汽压力、送风量控制调节烟气含氧量、引风量控制炉膛负压，并有效地克服了彼此的扰动，使整个系统稳定的运行。 关键字：蒸汽压力，串级控制，变送器
欧宝热油锅炉系统说明
INTRODUCTION TO THERMAL FLUID SYSTEMS
1INTRODUCTION (3) 2BASIC THERMAL FLUID DIAGRAM (4) 2.1M INIMUM FLOW (5) 2.2C IRCULATION PUMP (5) 2.3P IPING (6) 2.4T HE EXPANSION TANK (6) 2.5D E-AERATING PIPE (7) 2.6T EMPERATURE BLOCKING PIPE (7) 2.7D E-AERATOR (BOILING OUT PIPE) (8) 2.8D OUBLE CIRCULATION PUMPS (8) 2.9F ILLING PUMP, DRAIN- AND STORAGE TANK (9) 3ECONOMISER (10) 3.1D UMPCOOLER (10) 3.2B YPASS DAMPER SECTION IN THE ECONOMISER (12) 4BITUMEN TANKERS (15) 5CHEMICAL TANKERS (15) 5.1I NTER-MEDIUM HEATER (15) 5.2T ANK-WASH (15) 5.3A DDITIONAL STEAM FROM AN UNFIRED STEAM BOILER (16)
1 INTRODUCTION This is a short introduction to our thermal fluid systems. We will start at the very basis of a heating a process and the technical level will be built up slowly using diagram drawings of our systems with increasing complexity. We aim to tackle subjects like: constant flow, de-aerating pipe, de-aerator, expansion tank, drain tank, economisers with a double damper section and dumpcoolers. The description of more complex systems, like systems for chemical tankers, can be communicated to you on request. Many technical processes require heating of a product to a temperature above the ambient temperature. Essentially there are two ways to heat a product: ?Direct heating: the product is mainly and directly heated from the outside by combustion gases or electric heating elements ?Indirect heating: a circulating heat transfer medium is used between heater and heat consumer. Our thermal fluid systems are based on this principle. Fig 1.1 Difference between direct and indirect heating