鍋爐安全控制技術(shù)

1、 鍋爐安全控制技術(shù) 鍋爐是化工、煉油、發(fā)電等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中必不行少的重要?jiǎng)恿υO(shè)備。常見(jiàn)的鍋爐設(shè)備的主要工藝流程如圖181所示。由圖可知，燃料和熱空氣按肯定比例送入燃料室燃燒，生產(chǎn)的熱量傳遞給蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，產(chǎn)生飽和蒸汽Ds。然后經(jīng)過(guò)熱器，形成肯定氣溫的過(guò)熱蒸汽D，匯合至蒸汽母管。壓力為戶M的過(guò)熱蒸汽經(jīng)掌握供應(yīng)負(fù)荷設(shè)備用。與此同時(shí)，燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的煙氣，除將飽和蒸汽變成過(guò)熱蒸汽外，最終經(jīng)引風(fēng)機(jī)送往煙囪，排人大氣。 鍋爐是工廠重要的動(dòng)力設(shè)備，其要求是供應(yīng)合格的蒸汽，使鍋爐發(fā)汽量適應(yīng)負(fù)荷的需要。為此，生產(chǎn)過(guò)程的各個(gè)主要工藝參數(shù)必需嚴(yán)格掌握。鍋爐設(shè)備是一個(gè)簡(jiǎn)單的被控對(duì)象，主要參數(shù)變量是負(fù)荷、鍋爐給水、燃

2、料量、減溫水、送風(fēng)和引風(fēng)等。主要輸出參數(shù)變量是汽包水位、蒸汽壓力、過(guò)熱蒸汽溫度、爐膛負(fù)壓、過(guò)?？諝?煙氣含氧量)等。鍋爐對(duì)象簡(jiǎn)圖如圖182所示。   這些參數(shù)變量之間相互關(guān)聯(lián)。假如蒸汽負(fù)荷發(fā)生變化，必將會(huì)引起汽包水位、蒸汽壓力和過(guò)熱蒸汽溫度等的變化。燃料量的變化不僅影響蒸汽壓力，同時(shí)還會(huì)影響汽包水位、過(guò)熱蒸汽溫度、過(guò)?？諝夂蜖t膛負(fù)壓；給水量的變化不僅影響汽包水位，而且對(duì)蒸汽壓力、過(guò)熱蒸汽溫度等亦有影響；減溫水的變化會(huì)導(dǎo)致過(guò)熱蒸汽溫度、蒸汽壓力、汽包水位等的變化。所以鍋爐設(shè)備是一個(gè)參數(shù)且相互關(guān)聯(lián)的被控對(duì)象，  目前鍋爐的平安生產(chǎn)將鍋爐設(shè)備掌握劃為若干個(gè)平安掌握系統(tǒng)。主要掌握系

3、統(tǒng)如下。 (1)鍋爐汽包水位的掌握  被控變量是汽包水位，操縱變量是給水流量。它主要考慮汽包內(nèi)部的物料平衡，使給水量適應(yīng)鍋爐的蒸汽量，維持汽包中水位在工藝允許的范圍內(nèi)。維持汽包水位在給定范圍內(nèi)是保證鍋爐、汽輪機(jī)平安運(yùn)行的必要條件之一，是鍋爐正常運(yùn)行的重要指標(biāo)。 (2)鍋爐燃燒系統(tǒng)的掌握  其掌握目的是使燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量適應(yīng)蒸汽負(fù)荷的需要(常以蒸汽壓力為被控變量)；使燃料與空氣量之間保持肯定的比值，以保證最經(jīng)濟(jì)燃燒(常以煙氣成分為被控變量)，提高鍋爐的燃燒效率；使引風(fēng)量與送風(fēng)量相適應(yīng)，以保持爐膛負(fù)壓在肯定的范圍內(nèi)。為了達(dá)到上述三個(gè)掌握目的，掌握手段也有三個(gè)，即燃料量、送風(fēng)

4、量和引風(fēng)量。 (3)過(guò)熱蒸汽系統(tǒng)的掌握  維持過(guò)熱器出口溫度在允許范圍內(nèi)，并保證管壁溫度不超過(guò)允許的工作溫度。被控變量一般是過(guò)熱器出口溫度，操縱變量是減溫器的噴水量。 一、  汽包水位的掌握 汽包水位是鍋爐運(yùn)行的主要指標(biāo)。假如水位過(guò)低，則由于汽包內(nèi)的水量較少，而負(fù)荷卻很大，水的汽化速度又快，因而汽包內(nèi)的水量變化速度很快，如不準(zhǔn)時(shí)掌握，就會(huì)使汽包的水全部汽化，導(dǎo)致鍋爐燒壞和爆炸；水位過(guò)高會(huì)影響汽包的汽水分別，產(chǎn)生蒸汽帶液現(xiàn)象，會(huì)使過(guò)熱器管壁結(jié)垢導(dǎo)致破壞，同時(shí)過(guò)熱蒸汽溫度急劇下降，該蒸汽作為汽輪機(jī)動(dòng)力的話，還會(huì)損壞汽輪機(jī)葉片，影響運(yùn)行的平安與經(jīng)濟(jì)性。汽包水位過(guò)高過(guò)低的后果極為嚴(yán)

5、峻，所以必需嚴(yán)格加以掌握。 1.汽包水位的動(dòng)態(tài)特性 (1)蒸汽負(fù)荷(蒸汽流量)對(duì)水位的影響，即干擾通道的動(dòng)態(tài)特性  在燃料量不變的狀況下，蒸汽用量突然增加，瞬時(shí)間必定導(dǎo)致汽包壓力下降，汽包內(nèi)水的沸騰突然加劇，水中氣泡快速增加，將整個(gè)水位抬高，形成虛假的水位上升現(xiàn)象，即所謂假水位現(xiàn)象。 在蒸汽流量振動(dòng)下，水位變化的階躍響應(yīng)曲線如圖183所示。蒸汽流量突然增加時(shí)，由于假水位現(xiàn)象，在開(kāi)頭階段水位不僅不會(huì)下降，反而先上升，然后下降(反之，當(dāng)蒸汽流量突然削減時(shí)，則水位先下降，然后上升)。蒸汽流量突然增加時(shí)，實(shí)際水位的變化H，是不考慮水面下氣泡容積變化時(shí)的水位變化H1，與只考慮水面下氣泡容積變化所引起水位變化H2的疊加，即 HH1+H2 用傳遞函數(shù)來(lái)描述可以表示為   式中，t為蒸汽流量的作用下，階躍響應(yīng)曲線的飛升速度；K2，T2分別為只考慮水面下氣泡容積變化所引起的水位變化H2的放大倍數(shù)和時(shí)間常數(shù)。 假水位變化的大小與鍋爐的工作壓力和蒸發(fā)量等有關(guān)