南京工业大学过程装备成套技术课程设计-过热器

《过程装备成套技术》教学大纲二、课程目的和任务过程装备成套技术课程是为工科院校过程装备与控制工程专业的一门综合性专业选修课，实践性较强。

本课程旨在学习过程装置设计、建设全过程中涉及到的新产品生产工艺开发和项目可行性研究、工艺设计、经济性评价和环境评价、机器设备的型式选择、重要工艺参数的自动控制方案选择与设计、管道设计、绝热与防腐设计、装置的安装及检验、装置的试车等各种工程知识，获得与过程工业生产装置建设有关的广泛而全面的基础知识。

三、本课程与其它课程的关系本课程是在工程材料、化工原理、过程设备设计、过程流体机械、过程装备控制技术及应用、过程装备材料腐蚀与防护、专业生产实习等课程的基础上，综合运用先修课程的基础知识，分析和解决过程工业成套装备从设计到试车全过程问题的工程学科，与过程设备设计、化工机械制造、过程流体机械等课程共同构成过程装备与控制过程专业完整的知识体系。

通过本课程的学习，学生将掌握过程工业生产装置建设中涉及到的相关原理、一般方法，为日后的实践工作奠定理论基础。

四、教学内容、重点、教学进度、学时分配（一）概论(2学时)1、主要内容过程工业与过程装备成套技术；典型成套装备示例；过程装备成套技术的主要任务和基本要求。

2、重点过程工业的特点。

3、教学要求掌握过程工业的特点，了解过程装备技术的工程应用状况。

（二）工艺开发与工艺设计概述(4学时)1、主要内容工艺过程开发及工艺路线选择；工艺设计的内容及设计文件；工艺设计中的全局性问题。

2、重点工艺开发与工艺设计的基本程序和主要内容。

3、教学要求掌握工艺开发与工艺设计的基本程序和主要内容；工艺路线选择的原则及顺序；了解初步设计及施工图设计的基本内容，初步了解厂址选择、总图布置、安全环保、公用工程等非工艺设计内容。

工艺路线选择的原则及顺序是本章难点。

（三）经济分析与评价(2学时)1、主要内容投资估算与成本分析；经济评价；环境影响评价及可行性研究报告概述。

过热器与再热器检修工序及质量标准1、过热器结构过热器系统布置按烟气流程分为分隔屏、后屏、末级、包覆和低温过热器五级；按蒸汽流程分为炉顶及包覆，低温过热器、分隔屏、后屏和末级对流过热器五级组成：过热器系统的主要特点是装设了5％旁路，其位置在后烟井包覆管的下环形集箱上面，靠设置疏水管作为蒸汽旁路。

蒸汽通向旁路系统的容量按4．12MPa压力下，饱和蒸汽通流量为51t/h设计的。

在启动过程中，5％旁路全开，直到汽轮机并网之后才关闭。

在启动时，投运5％旁路系统，可使锅炉采用较高的燃烧率，加速提高过热蒸汽温度，同时又可限制压力的上升速度，使蒸汽参数能较快地达到汽轮机冲转的要求，为缩短起动时间提供了有利条件。

过热器管子的壁厚由强度确定，选用的材料取决于过热器的工作温度并根据安全、经济的原则。

过热器管的管径及材质见表1-1。

表1-1 过热器管的管径及材质2、对流过热器对流过热器是指末级过热器和低温过热器。

其中末级过热器为立式顺流布置，共80排，每排由4圈蛇形管组成。

横向节距Sl=171mm，纵向节距S2＝102mm，见图2—3。

为了固定管排横向节距，在管排间有活动连接板相连。

低温过热器为卧却帧流布置，并分为4个部分即下部、中部和上部及低温过热器的直管端。

整个低温过热器共99排，每排由5圈蛇形管组成，通过150根省煤器的悬吊管将其悬吊。

管排的横向节距Sl＝140mm，纵向节距S2＝l02mm。

见图1-2。

3、屏式过热器屏式过热器是指分隔屏过热器和后屏过热器。

其中分隔屏过热器悬吊在炉膛的前上方，对炉膛出口烟气进行分隔均流，使炉膛出口烟温均匀。

分隔屏过热器共4屏，每屏由24圈管子组成，共计96根，见图2-5：管屏的横向节距Sl＝2972mm，纵向节距S2=60mm。

为使分隔屏过热器受热膨胀后不左右摇晃，故在分隔屏的进口炉前侧第—根管子从其进口联箱下来至分隔屏的下部进行分叉和水平交叉，将分隔屏过热器固定。

后屏过热器置于分隔屏后，共有20屏，每屏由14根U形管。

过程装备与控制⼯程专业简介 ⼀、历史沿⾰ “过程装备与控制⼯程”专业是从“化⼯机械”专业发展⽽来。

新中国成⽴后，经济建设⼈才奇缺，建国后不久就创办了“化⼯机械”专业。

1956年原南京⼯学院(现东南⼤学)根据国家建设的需要开设了“化⼯机械”专业，成为当时仅有的⼏所设有“化⼯机械”专业的⼤学之⼀。

1958年原南京⼯学院化⼯系从学院中分出来独⽴组建南京化⼯学院。

“化⼯机械”专业是当时南京化⼯学院所设的五个专业之⼀。

1998年国家教育部制定新的⾼校专业⽬录时，将专业名称改为《过程装备与控制⼯程》，专业⾯进⼀步拓宽。

南京⼯业⼤学“过程装备与控制⼯程”专业经过近五⼗年的建设，在教学和科学研究⽅⾯均取得了长⾜的进步，在全国⾼等学校同类专业中⼀直名列前茅。

逐步形成了以⾼效、可靠、绿⾊、智能、数字化为特⾊的研究⽅向，逐步发展为以⼯为主，理、⼯科兼备的学科体系，形成具有⾃⼰特⾊的学科内容，在重⼤过程装备安全可靠性⼯程、⾼效传热传质设备、先进再制造技术、再⽣能源技术等科技领域取得了突破性进展。

我校“化⼯过程机械”1981年和1984年分别获得硕⼠、博⼠学位授予权，是本专业最早拥有博⼠学位授予权的三个单位之⼀。

1994年被原化⼯部确定为重点学科,2002年⼜被确认为江苏省重点学科。

“过程装备与控制⼯程”专业2006年被授予江苏省本科品牌专业。

⼆、专业实⼒ “过程装备与控制⼯程”专业经过近五⼗年的发展，实验室建设有了较强的实⼒和长⾜的发展。

⽬前已有的主要教学设备包括：薄壁容器应⼒测定装置、厚壁圆筒爆破装置、外压容器失稳装置、⾼压容器应⼒测定装置、活塞式压缩机性能测试装置、多功能柔性转⼦实验装置、离⼼泵综合性能测试实验装置、换热器综合性能测试实验装置、全⾃动喷雾⼲燥综合性能测试实验装置、薄膜蒸发器综合性能测试实验装置、快速成型设备、静态电阻应变仪、接触与⾮接触两⽤表⾯轮廓测量仪、⽴式万能摩擦磨损试验机、慢应变应⼒腐蚀试验机、屏显式液压材料实验机、电⼦万能材料实验机、摆锤式冲击实验机等，新够了⼀批实验测试仪器和新型⾃控泵，实现了实验装置的机电⼀体化⾃动控制和测量。

注：目录没弄……；附图我另传，要的进我文库下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。

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。

②锅炉供给用汽设备的蒸汽压力保持在一定范围内。

③过热蒸汽温度保持在一定范围。

④汽包水位保持在一定范围内。

基于工业以太网过热器汽温监测系统设计过热器汽温监测系统设计一、设计背景概述过热器是锅炉的重要部件，其作用是在锅炉中将一定压力下的饱和水蒸汽加热成相应压力下的过热蒸汽。

其性能如寿命等与温度有着密不可分的关系，电站中的与锅炉相关的整个系统由于受到外界环境或内在的影响，各个部件内的温度不可能保持恒定不变的，但是与锅炉相关的各个部件在设计以及过热器安装还之后，设计工况不仅有流速，功率等，更重要的还有一个设计好的温度界限。

对于过热器来说，尤其是当温度超过温度界限并且累积到一定次数后，容易产生爆管事故。

对整个系统的运行产生影响，严重的甚至会影响整个电站的运行，对电站产生影响。

故再过热气的运行过程中，对过热器的温度进行实时监控十分重要，可以保证整个系统的正常运行。

中将蒸汽从饱和温度进一步加热至过热温度的部件，称为蒸汽过热器。

大部分不装设过热器，因为许多工业生产流程和生活设施只需要饱和蒸汽。

在电站、机车和船用锅炉中，为了提高整个的循环热效率，一般都装有过热器。

采用过热蒸汽可以减少排汽中的含水率。

过热蒸汽温度的高低取决于锅炉的压力、蒸发量、钢材的耐高温性能以及燃料与钢材的比价等因素，对来说,4兆帕的锅炉一般为450℃左右;10兆帕以上的锅炉为540～570℃。

少数电站锅炉也有采用更高过热汽温的（甚至可达650℃）。

现代电站锅炉的过热器是在高温、高压条件下工作的部件，过热蒸汽温度是锅炉给水通道中温度最高的地方。

如果过热蒸汽温度过高, 则过热器容易损坏, 也会使用汽负荷设备内部引起过度的热膨胀, 严重影响运行的安全，过热蒸汽温度偏低, 则设备的热效率降低以及影响汽轮机的安全运行。

因此, 必须对过热蒸汽温度加以实时监测控制。

二、硬件系统设计所需设备温度传感器（热电偶）、温度变送器、数据采集卡、服务器、集线器硬件设计主要包括系统的总体组网设计、原理图设计、硬件的选型及其介绍三部分构成。

（1）、组网图客户端服务器图1.组网图（2）、原理图（3）、硬件选型（1）热电偶热电偶是一种感温元件，是一种。

第一部分《过程设备课程设计》教学大纲适用专业：过程装备与控制工程教学周数： 2 周一、课程设计的性质、目的与任务按过程装备与控制工程专业教学计划要求，在学完专业核心课《过程设备设计》后，进行《过程设备课程设计》教学环节，其主要目的是使学生在学习过程设备设计的基础上，进行一次工程设计训练，培养学生解决工程实际问题的能力。

本课程设计的先修课程为：《过程装备力学基础》，《过程装备制造技术》，《工程材料》二、程设计的主要内容与要求本课程设计以化工生产中的单元过程设备为主，包括：塔、换热器、反应器、储罐等设备的设计。

设计条件由工艺人员提供工艺条件、设备的初步选型及轮廓尺寸。

1.课程设计的主要内容1.1设备的机械设计1.1.1 设备的结构设计1.1. 2 设备的强度计算1.2. 技术条件的编制1.2.1总装配图技术条件1.2.2零部件技术条件1.3绘制设备总装配图及零部件图1.4编制设计说明书2.课程设计要求学生应交出的设计文件2.1设计说明书一份2.2总装配图一张（ 1 号图纸）三、课程设计教学的基本要求（一）教学的基本要求1．课程设计是一次综合应用所学知识的实际训练环节，要求学生独立完成2．课程设计实行指导教师负责制，指导教师根据本教学大纲制定课程设计任务书、指导书；准备设计所需要的有关设计资料；安排设计进度及其答疑时间；指导学生完成设计任务。

学生在教师指导下应独立、按时完成课程设计任务书所规定的全部内容和工作量；（二）课程设计的能力培养要求1．巩固、灵活运用本课程基础理论知识2．通过课程设计，培养学生（1）国家、专业标准及规范熟悉、使用能力；（2）分析、综合解决实际工程问题能力；（3）计算机综合应用能力；（4）对过程装备工程概念的理解能力；（5）综合素质、创新意识及创新能力。

（三）课程设计的规范性要求课程设计报告由设计说明书和设计图纸组成。

1.设计图纸应遵循国家机械制图标准和化工设备图样技术要求有关规定，图面布置要合理，结构表达要清楚、正确，图面要整洁，文字书写采用仿宋体、内容要详尽。

过程装备成套技术课程设计
概述
过程装备成套技术课程是工程技术专业的重要课程之一，主要涵盖工业过程控制、流程装备选择、调试、安装和维护等方面的知识点。

通过该课程的学习，学生应该掌握过程装备的选择、设计、施工以及维护等技能，为其今后从事工艺装备的设计、生产和维护方面提供坚实的理论和实践基础。

本文就如何进行过程装备成套技术课程设计进行详细阐述。

课程目标
•掌握工业过程控制的基本概念和控制系统的组成结构，了解自动控制原理和PID控制原理。

•了解过程装备的工作原理和分类。

•掌握流程装备设计的几个重要步骤和原则。

•学会过程装备调试、安装和维护，了解在过程装备的维护过程中需要注意的问题和方法。

•培养学生分析和解决过程装备故障的能力。

课程设置与内容
课程设置
课程名称：过程装备成套技术
学时：48学时
学分：3学分
1。

1. 锅炉设备主要规范和结构1.1 锅炉设备主要规范扬州发电有限公司扩建工程配置的2×300MW锅炉主要系统及基本简要描述如下：2×300MW机组配套的 5#、6#炉为东方锅炉（集团）股份有限公司生产，型号DG1036/18.2-Ⅱ4，锅炉为亚临界参数、四角切圆燃烧方式、自然循环汽包炉。

单炉膛п型露天布置，燃用烟煤，一次再热，平衡通风、固态排渣，全钢架、全悬吊结构，炉顶带金属防雨罩。

锅炉的炉膛容积较大，取用较低的炉膛容积热负荷，有利于锅炉的安全经济运行，炉膛断面尺寸（宽×深）：13335×12829mm，炉膛高度：54.3米。

锅炉本体布置特点：炉膛四周为膜式水冷壁，炉膛上部靠近火焰的三侧布置壁式再热器，炉膛出口处布置全大屏和后屏过热器，水平烟道内依次为中温再热器、高温再热器和高温过热器。

后竖井烟道内布置低温过热器和省煤器，炉内还布置了顶棚过热器包墙过热器。

为了防止膜态沸腾，大量采用水冷壁内螺纹管。

再热器高温布置。

再热器、过热器受热面按辐射——对流布置方式，其汽温特性随负荷变化比较平稳。

尾部烟道装有两台三分仓回转式空气预热器，采用较高的出口风温以满足燃用低挥发份的贫煤的需要。

锅炉燃烧系统采用四角布置燃烧器、切圆燃烧，四角燃烧器的中心线分别与炉膛中心的两个假想圆相切，两个假想切圆的直径分别为Φ681mm和Φ772mm，燃烧器分上、下两组。

上组每个角各有2只煤粉燃烧器，1只油燃烧器和2只三次风燃烧器，下组每个角各有3只煤粉燃烧器和1只油燃烧器。

其中，最下两层煤粉燃烧器为清华大学研制的“双通道”Ⅲ、Ⅳ型喷燃器。

锅炉制粉系统采用五台中速磨煤机（其中四台运行，一台备用），磨煤机为HP843型，冷一次风机、正压直吹式送粉系统。

锅炉随汽轮机运行方式可采用定压运行,也可采用定—滑—定方式运行。

过热蒸汽采用三级喷水减温调节，再热蒸汽以摆动燃烧器喷口为主，并辅以喷水微调。

1.2 锅炉设备结构锅炉铭牌锅炉铭牌DG1036/18.2-Ⅱ4制造厂家东方锅炉（集团）股份有限公司主要参数过热蒸汽：B—MCR工况：蒸发量1036t/h，出口压力17.4MPa(g)，出口温度540℃。