锅炉安全控制技术——过热蒸汽温度安全控制正式版

1. 采用烟气挡板调节手段的再热汽温控制系统
屏 式 过 热 器 高 温 过 热 器 高 温 再 热 器
低温 再热器
低温 过热器
省煤器 燃烧器
省煤器
再热挡板 至空气预热器
过热挡板
图10－18烟气挡板控制再热汽温烟道布置示意图
主蒸汽流量D A f3(x)
再热汽温
△
PID1
±△ A
－
△ ∑ PID2
f1(x) －K KZ
三、再热汽温度调节手段 以改变烟气流量作为主要调节手段 （1）改变烟气挡板位置，从而改变尾部烟道 通过再热器的烟气分流量； （2）改变再循环烟气流量； （3）改变燃烧器的倾斜角度； （4）采用多层布置圆型燃烧器等调节方法。 再热蒸汽温度的另一个调节手段是喷水 减温，但它是一种辅助调节手段。
四、再热汽温控制方案
∑4
再热喷水调节阀
摆动燃烧器
图10－24 摆动燃烧器的再热汽温控制原理
第五节 再热汽温控制系统实例
1．燃烧器摆角控制系统
A侧再热汽温 B侧再热汽温 蒸汽流量 ∑/n A △ K ∫ f(x )
∑
手动切换
T A
A角
B角
C角
D角
图10－25 燃烧器摆角控制系统
减温器出口汽温
A侧再热汽温
A侧再热汽温2
滑参数停机中，要严格控制主蒸汽温度的下降 速度(1.0～1.5℃／min)和再热汽温下降速度 （1.0～2.0℃／min）。温降速度控制得如何，是 滑参数停机成败的关键。而温度的控制与锅炉的 运行、调整密切相关。应随锅炉的汽温特性对汽 温进行分段控制，主要以燃料的增、减来控制负 荷、压力以及蒸汽温度的变化，减温水仅作汽温 细调手段，且减温水量要保持在一定范围内，即 10%～20%主蒸汽流量内，不宜过大。同时，降 负荷时，应注意监视下列参数：主、再热蒸汽压 力、温度，汽包壁温差，汽轮机轴振动，高、低 压缸胀差，上、下缸温差，低压缸排汽温度，轴 向位移，轴承金属温度等。

摘要锅炉是一种应用最广的热能装置，人们通常将燃料比喻做工业的“粮食”，那么锅炉就相当于工业的“肠胃”。

目前，工业锅炉是能源转换和能源消耗的重要设备。

为了保证锅炉的安全、经济运行,锅炉的水位、温度、压力、流量都要严格的控制，不应该有较大的波动，应该严格控制在一个精确的范围内，只有这样才能安全生产。

工业锅炉是能源转换和消耗的重要设备，对锅炉的水位、温度、压力、流量都要严格的控制，不仅能够提高产品质量，改善操作人员的工作环境和条件，而且可以使锅炉燃烧效率最佳。

我国各行各业广泛使用着大量中小型工业锅炉。

锅炉工艺复杂、控制要求较高。

若用微机技术进行改造,使之实现自动化,不仅可加强运行安全可靠性、提高供汽质量、减轻劳动强度,有利于环境保护和节能;而且也不必对锅炉作大幅度改造、不需要增添过多设备;是一项利国利民、经济实惠的理想举措。

为了保证锅炉的安全、经济运行,锅炉的水位、温度、压力、流量都需要监控, 锅炉在正常运行时，为了保证其安全和经济，必须维持主要运行参数在规定值。

主要运行参数为水位、压力、温度等。

随着蒸汽负荷极其因素的变化，水位、压力、温度将发生变化偏离设定值。

此时，应及时调整给水量，燃料供给量和通风量，使主要参数返回到规定值。

在这次设计中，主要考虑锅炉过热蒸汽温度控制对其他的变量不加考虑。

为改善调节品质，引入导前汽温微分信号，组成汽温调节系统的又一种策略。

由汽温被调对象的动态特性可知，导前汽温可以提前反映扰动，取其微分信号引入调节器后，由于微分信号动态时不为零稳态时为零，所以动态时可使调节器的调节作用超前，稳态时可使过热器出口汽温等于给定值，从而改善调节品质。

将减温器出口温度的微分信号作为前馈信号，与过热器出口温度相加后作为过热器温度控制器测量，当减温器出口温度有变化时，才引入前馈信号。

稳定工况下，该微分信号为零，与单回路控制系统相同。

关键字：过热蒸汽控制串级控制反馈控制影响因素系统参数一.课程设计任务与要求1.1内容（1）.介绍工业过程控制系统设计的基本原则及方法（2）.根据所提供的工艺设备的主要工艺流程图设计一套控制系统1.2任务蒸汽过热系统则是锅炉系统安垒正常运行，确保蒸汽品质的重要部分。

锅炉过热蒸汽温度调节锅炉过热蒸汽温度调节,摘要：本文针对锅炉过热蒸汽温度控制系统进行的分析和设计。

系统采用串级控制来提高系统的控制性能，可以使得锅炉过热器出口蒸汽温度在允许的范围内变化，并保护过热器管壁温度不超过允许的工作温度。

关键词：过热蒸汽温度控制；串级控制；过热器管壁温度蒸汽过热系统是锅炉系统安全正常运行，确保蒸汽品质的重要部分。

蒸汽过热系统包括一级过热器、减温器、二级过热器。

过热控制任务是使过热器出口温度维持在允许范围内，并保护过热器管壁温度不超过允许的工作温度。

过热蒸汽温度过高或低，对锅炉运行及蒸汽用户设备都是不利的，过热蒸汽温度过高，过热器容易损坏，汽轮机也因内部过度的热膨胀而严重影响安全运行；过热温度过低，一方面使设备的效率降低，同时使汽轮机后几级的蒸汽湿度增加，引起叶片磨损，所以必须把过热器出口蒸汽的温度控制在规定范围内。

在锅炉生产过程中，过热蒸汽温度是整个汽水通道中最高的温度。

过热器温度过高将导至过热器损坏，同时还会危及汽轮机的安全运行。

过热器温度过低则将使设备效率降低，影响经济指标。

影响过热蒸汽温度的因素很多，其中主要的有：过热器系统受热面的辐射和对流吸热的比例、锅炉负荷、燃料性质、给水温度、炉膛过量空气系数以及炉膛出口烟温的变化等。

1、锅炉负荷过热蒸汽系统一般具有对流气温特性，即随锅炉负荷升高（或下降），气温也随之上升（或下降）。

但如果过热器系统具有辐射特性则呈相反的趋势。

2、过量空气系数过量空气增大时，送入炉膛的空气量增大，炉膛温度水平将降低，炉内辐射传热将减弱。

因此，辐射过热器出口气温降低，过量空气系数的增加，使燃烧生成的烟气量增多，烟气流速增大，对流传热加强，导致过热气温升高。

3、给水温度在机组运行中，给水温度发生较大变化的情况就是高压加热器解列。

当高压加热器解列时，给水温度将降低很多。

而给水温度的降低，将使锅炉受热面的总吸热量增加，在维持锅炉负荷和参数不变的条件下，需要增加燃料的消耗量，这将导致燃烧产生的烟气量增加和炉膛出口烟温的升高，因而对流式过热器出口气温将随着给水温度的降低而升高。

(4) 受热面结渣
再热器受热面结渣或积灰，吸热量减少，再热汽 温降低。
炉膛水冷壁结渣，水冷壁吸热量减少，导致炉膛 出口烟温上升，再热器吸热增加，再热汽温提高。
锅炉蒸汽温度控制系统优秀课件 8
第五章 锅炉蒸汽温度控制系统
(5) 过热蒸汽温度和压力
过热蒸汽温度变化会引起高压缸排汽变化。过热汽 温降低，高压缸排汽温度降低；在再热器吸热量不变的 条件下，因再热器进口温度降低，导致再热器出口温度 降低。
锅炉蒸汽温度控制系统优秀课件 10
第五章 锅炉蒸汽温度控制系统
有延迟，有惯性， 有自平衡能力。
图5-1 蒸汽量变化与对流过热器及辐射过热 器出口汽温变化的静态特性
图5-2 蒸汽量变化对过热器汽 温的影响
实际生产中，通常把两种过热器结合使用，还增 设屏式过热器，且对流方式下吸收的热量比辐射方式 下吸收的热量要多，因此综合而言，过热器出口汽温 是随流量D的增加而升高的。动态特性如图5-2所示。
锅炉蒸汽温度控制系统优秀课件 4
第五章 锅炉蒸汽温度控制系统
(2) 给水温度与汽温的关系
提高给水温度，将使过热汽温下降，这是因为产生 每千克蒸汽需要的燃料量减少了，流经过热器的烟气量 也减少了。也可以这样认为：提高给水温度后，在相同 的燃料量下，锅炉的蒸发量增加了，故过热气温将下降。 因此，是否投入高加将使给水温度相差很大，这对过热 气温有明显影响。
锅炉蒸汽温度控制系统优秀课件 7
第五章 锅炉蒸汽温度控制系统
(3) 炉膛火焰中心
炉膛火焰中心的高度对再热汽温有相当显著的影 响，是调节再热汽温的主要手段。当火焰中心抬高时， 炉膛出口温度上升，以对流受热面为主的再热器其进 口烟温升高，吸热量增加，再热汽温提高；反之，再 热器吸热量减少，再热汽温降低。

电站锅炉过热蒸汽温度控制2001-01-200引言采用传统的PID控制方式，对大多数工业对象，一般可以得到较好效果，但对具有分布参数特性、非线性、大滞后、大惯性和不确定性的系统，一般很难得到非常满意的控制结果。

大型的电站锅炉的动态特性有明显的分布参数特性、非线性特性及较强的耦合特性，本文将Fuzzy-PI复合控制系统用于该类对象进行的研究得到较好效果。

1系统描述本文研究的是内蒙某电厂的过热汽温的智能控制问题。

该厂主力机组为100MW燃煤单元机组，制粉系统采用中间储仓式、钢球磨煤机，锅炉为单汽包自然循环锅炉，额定蒸发量为670t／h，过热气温为540℃。

正常运行时的锅炉燃烧系统须使出口的过热汽温维持在一定范围内，该参数的控制质量直接影响着机组运行的安全性和经济性。

过热蒸汽温度过高，可能造成过热器、蒸汽管道及汽轮机的高压部分金属损坏；过热蒸汽温度过低，降低汽轮机的效率，加剧对叶片的侵蚀。

温度的控制方式采用二级喷水减温，相应设计成Ⅰ级和Ⅱ级过热汽温调节系统，Ⅰ级消除燃烧工况变化等方面的扰动，Ⅱ级的被控量过热蒸汽温度是单元机组的重要被控参数。

然而Ⅱ级主汽温对象的动态特性是典型的分布参数特性，简化为多容对象，其时间常数较大，且时间常数和放大系数均随负荷变化，因而在扰动较大时很难用常规PID控制系统将汽温控制在给定范围内。

2模糊控制在电站蒸汽温度控制中的应用2．1对象的动态特性电站锅炉影响主汽温度的主要因素有负荷的变化、烟气量的变化和减温水量的变化，在90％负荷的稳定运行状态下，通过施加减温水的阶跃扰动，测得汽温对象的阶跃响应特性。

求得传递函数为（1）2．2Fuzzy-PI复合控制系统的结构近年来模糊控制方法的研究和应用取得了许多成果，它可以有效地克服复杂系统的非线性及不确定特性，因而与传统控制比较有较强的鲁棒性。

但模糊控制的控制作用较粗糙，使得稳态控制精度较低。

将模糊控制技术与常规控制相结合构成Fuzzy-PI复合控制系统，集两种控制策略的优点，既改善了常规控制的动态过程又保持了常规控制的稳态特性，原理如图1所示。

蒸汽锅炉的温度控制及其方法蒸汽锅炉是现代工业生产中不可或缺的设备之一，它能够将水加热成为高温高压的蒸汽，为工业生产提供了重要的动力和能源。

随着科技的不断进步和工业自动化的加速发展，现在的蒸汽锅炉已经不再是传统的手动控制，而是采用了先进的自动化控制系统，让温度控制更加精准和有效。

本文将探讨蒸汽锅炉的温度控制及其方法。

一、蒸汽锅炉的基本原理蒸汽锅炉是一个能将水加热转化为水汽或者高温水蒸汽的机器。

它工作原理基于水的膨胀性和汽的压缩性，利用水在常温常压下沸腾时质量突然增长的特性，达到使水转化为蒸汽的目的。

水和蒸汽的流体过程受到热力学第一、第二定律的支配，所以对锅炉的控制主要是针对蒸汽温度和压力两个因素的控制。

二、温度控制的必要性对于蒸汽锅炉，温度控制是非常重要的，这是因为温度一方面关系到燃烧效率和安全性，另一方面，因为在工艺生产中，需要准确控制物质的温度，否则就会影响产品品质和产量，这就使得蒸汽锅炉的温度控制变得非常关键和必要。

三、蒸汽锅炉温度控制的方法1、PID控制法PID控制法是一种广泛运用于实际工业生产控制系统的传统控制方法，其工作原理是在输入变量的基础上通过比例积分微分三个控制器将反馈信号处理后，输出控制信号到执行器，从而达到控制温度的目的。

这种方法调节方式简单，稳定性高，且比较容易实现自动控制，但是其控制精度有限，容易受到外界环境因素和干扰等因素的影响。

2、模型预测控制法模型预测控制法是一种先进的控制方法，使用数学模型来预测和优化温度控制过程。

它通过测量温度信号，输入数学模型，预测出未来一段时间内的温度变化情况，然后进行相应的控制决策，并将调节信号发送到控制执行器。

这种方法的优点是控制精度高，稳定性好，能够适应不同的工况，但是建模和预测需要耗费大量的时间和精力，实现难度大。

3、模糊控制法模糊控制法是一种可以处理模糊不确定问题的控制方法。

它通过避免使用严格的规则和概念，将温度控制语言化，使用模糊集合来代表概念，应用模糊推理方法来决策控制规则，在实现温度控制的过程中，达到精度高、控制稳定等目的。

G j (z−1)
=
g
j,0
+
g
z −1
j ,1
+"+
g
z−
j, j+nb−1
j −nb+1
这里， deg(Rj) = j −1, deg(Sj) = na , deg(G j) = nb + j −1
现令
G j (z-1)=G j (z-1)+z-jFj (z-1)
Gj (z−1)
=
g
j,0
+
g
z −1
r+
_
Wa2
u+ d+
_
Wa1
Wo1
Wo2
y
WH1
WH2 图 1 串级控制框图
1

已知 Wo1 ( s )
=
8 (1 + 15s)2
℃/mA
，
Wo 2
(s)
=
1.125 (1+ 25s)3
℃/mA，
WH1(s) = 0.1 ℃/mA ，
WH 2 (s) = 0.1℃/mA

锅炉过热汽温系统的控制
刘学智
武汉大学电气工程学院 武汉 430072
Email: newyouthliu@
摘要: 现代锅炉的过热器是在高温、高压条件下工作的，锅炉出口的过热蒸汽汽温对电厂的 安全经济运行有重大影响。本文以锅炉过热汽温控制系统为研究对象，通过仿真曲线比较了 两种 不同的控制 方案(PID 和 GPC)的控 制效果。采 用常规的 PID 控制时 ，本文使用 Matlab /Simulink 对其进行了仿真。 本文重点讨论和分析了 GPC 控制方案，从预测控制的 基本原理出发，以自回归积分滑动平均预测模型(CARIMA)为基础，详细分析了 GPC 控制算法 (预测模型、滚动优化、反馈校正)，并编写出相应的程序，绘制了采用 GPC 控制时的仿真曲 线和计算了动态性能（调整时间和超调量）。在此基础上，比较和分析了两种控制方案的控 制效果，得到了如下结论：GPC 的控制效果比 PID 好，在系统有扰动和被控对象的参数变化 较大(惯性或增益增大)时，其优势愈加凸显，呈现出优良的控制性能和鲁棒性。因此， GPC 所具有的自适应控制和预测控制的优点，使得其更适合于像锅炉过热蒸汽控制这样的大延 迟、大惯性和时变的系统。

锅炉主、再热汽温调整锅炉过热、再热汽温的控制与调整l、影响过热汽温变化的因素(1)燃料性质的变化锅炉运行中，经常会碰到燃料品质发生变化的情况，当燃烧品质发生改变时，燃烧的发热量、挥发分、灰分、水分和灰渣特性等都会发生变动，因而对锅炉工况的影响比较复杂。

当燃料中的灰分或水分增大时，其可燃物质含量必然减少，因此燃料的发热量及燃烧所需要的空气量和燃烧生成的烟气量等均将降低。

这一变化，可以从燃料量及风量未变时炉膛出口氧量增大这一现象上反映出来。

在燃料量不变的情况下当灰分或水分增大时，由于燃料的发热量降低，将使燃料在炉内总放热量下降，其后果相当于总燃料量减少，在其它参数不变的情况下，必将造成过热汽温的下降。

如需保持过热汽温和锅炉出力不变，必须增加燃料量保持炉膛出口氧量不变方能达到。

当燃煤的水份增加时，水份在炉内蒸发需吸收部分热量，使炉膛温度降低，同时水份增加，也使烟气体积增大，增加了烟气流速，使辐射式过热器的吸热量降低，对流式过热量增加。

必须指出，燃料中的水分增大时，如通过增加燃料量保持炉膛出口氧量不变，则炉膛温度、辐射受热面的吸热量可保持不变，但由于烟气的容积和重度是随水分相应增加的，所以烟气的对流放热将增大。

当煤粉变粗时，燃料在炉内燃烬时间延长，火焰中心上移、汽温将升高。

(2)风量及其配比的变化锅炉在正常运行中，为了保证燃料在炉膛内完全燃烧，必须保持一定的过剩空气系数，即保持一定的氧量。

对于燃煤锅炉，炉膛出口过剩空气系数一般控制在1.25左右。

风量变化对过热汽温变化的影响速度既快且幅度又较大。

在炉内燃烧工况良好的情况下如增大风量，由于低温冷风吸热，炉膛温度将降低，使炉膛出口烟温升高。

对于汽包锅炉，由于炉膛温度降低，水冷壁辐射吸热量减少，使产汽量下降；另一方面由于风量增大造成烟气量增多，烟气流速加快使过热器对流吸热量增加。

由于流经过热器的蒸汽量减少了，但过热器的总吸热量增加，造成过热汽温的升高。

如果在炉内燃烧工况不良的情况下适当增加风量，由于克服了缺氧燃烧，使化学不完全燃烧及机械不完全燃烧损失大大降低，增强了炉内辐射传热和对流传热，使汽包锅炉的蒸发量和过热器总吸热量均增加，最终过热汽温的升高与否将视两者的比例情况而定。

21
实际运行中，用改变燃烧器的倾角来调节再热汽 温的方法存在一些问题： 1）有较大的延迟性； 2 ）由于锅炉燃用灰熔点较低的煤，燃烧器周围 容易结渣，摆动式燃烧器易卡住而不能正常调节； 3 ）如燃烧器下倾角度过大，会使冷灰斗处温度 上升，结渣加剧；严重时曾造成人孔门烧红，整个冷 灰斗封住，锅炉被迫停用的局面。
锅炉蒸汽温度控制系统
§1 概 述
§2 过热蒸汽温度控制策略
§3 过热蒸汽温度控制系统实例 §4 再热蒸汽温度控制策略 §5 再热蒸汽温度控制系统实例
1
§1
概
述
2
一、蒸汽温度控制的任务 1. 过热蒸汽温度控制的任务 维持过热器出口温度在允许的范围之内，并保护过热 器，使其管壁温度不超过允许的工作温度。 过热蒸汽温度是锅炉汽水系统中的温度最高点，蒸汽 温度过高会使过热器管壁金属强度下降，以至烧坏过热器 的高温段，严重影响安全。 过热蒸汽温度偏低，则会降低发电机组能量转换效率， 据分析，汽温每降低5℃，热经济性将下降1%；且汽温偏 低会使汽轮机尾部蒸汽湿度增大，甚至使之带水，严重影 响汽轮机的安全运行。一般规定大容量高参数火力发电机 +5 o 540 组都要求保持过热蒸汽温在 的范围内。 - 10 C
10
三、蒸汽温度控制对象的动态特性 1. 过热蒸汽温度对象的动态特性 主要为蒸汽流量、烟气传热量和减温水扰动。 （１）蒸汽扰动下对象的动态特性 引起蒸汽流量变化的原因有二：一是蒸汽母管的压力 变化，二是汽轮机调节汽门的开度变化。结构形式不同的 过热器，在相同蒸汽流量D的扰动下，汽温变化的静态特 性是不同的。对于对流式过热器的出口温度，随着蒸汽流 量D的增加，通过过热器的烟气量也增加，导致汽温升高； 对于辐射式过热器，蒸汽流量D增加时，炉膛温度升高较 少，炉膛辐射给过热器受热面的热量比蒸汽流量的增加所 需的热量要少，因此辐射式过热器的出口汽温反而下降， 对流式过热器和辐射式过热器的出口汽温对负荷变化的反 应是相反的，其静态特性如下。

锅炉安全控制技术过热蒸汽温度安全控制随着工业化程度的不断提高，越来越多的企业需要使用锅炉来进行工艺加热或者发电等操作。

但是，由于锅炉在使用过程中存在着很多的安全隐患，例如过热、爆炸等，因此必须采取一系列的安全措施来避免事故的发生。

其中，控制过热蒸汽温度是锅炉安全控制的一个重要方面，本文将对过热蒸汽温度的控制进行详细介绍。

过热蒸汽的定义在工业过程中，蒸汽是一种非常重要的热媒介。

蒸汽的状态可以分为饱和蒸汽和过热蒸汽两种。

饱和蒸汽是指在一定压力下，液体和蒸汽达到平衡，此时蒸汽中的水分子数量和液体中的数量相等。

而过热蒸汽则是指在一定压力下，蒸汽中的水分子数量超过了液体中的数量，此时的蒸汽温度比饱和蒸汽温度要高。

过热蒸汽的危害虽然过热蒸汽可以在某些情况下提高加热效果，但是在锅炉中，过热蒸汽往往会引发一系列的安全隐患。

首先，过热蒸汽温度过高会导致管路和设备的温度过高而发生烧损。

其次，过热蒸汽还会破坏设备密封结构，甚至导致爆炸事故的发生。

因此，在锅炉的使用过程中，控制过热蒸汽的温度就显得尤为重要。

过热蒸汽温度的控制为了控制过热蒸汽的温度，人们通常会采取以下一些方法：1. 调整锅炉的水位在锅炉使用过程中，通过调整水位来控制蒸汽的温度是一种比较常见的方法。

调整水位可以通过调整泵的水量或者改变给水系统的进水量来实现。

当水位升高时，与锅炉炉壁接触的液体面积增大，吸收的热量也就更多。

因此，过热蒸汽的温度就会降低。

反之，当水位降低时，与锅炉炉壁接触的液体面积就会减小，吸收的热量也会减少，过热蒸汽的温度就会上升。

2. 调整燃烧的热负荷锅炉的燃烧热负荷也是一个重要的影响因素。

在实际生产过程中，我们可以通过调整燃烧器的燃烧强度来实现对热负荷的调整。

当燃烧器的热负荷降低时，炉膛吸收的热量也会相应减少，过热蒸汽的温度也就降低了。

3. 控制给水温度锅炉的给水温度也是控制过热蒸汽温度的重要参数之一。

在实际生产过程中，可以通过调整给水系统的加热温度来实现对过热蒸汽温度的控制。

3、过量空气系数 增大过量空气系数，炉膛出口烟温基本不变。但炉内 平均温度下降，炉膛水冷壁吸热量减少，使过热器进口气 温降低，虽然对流式过热器的吸热量有一定的增加，但前 者的影响更大。在煤水比不变的情况下，过热器出口温度 将降低。过量空气系数减少结果相反。 随着过量空气系数的增大，辐射式再热器吸热量减少 不多，而对流式再热器的吸热量增加，对于显示对流式汽 温特性的再热器，出口再热汽温将升高。
六、过热汽温调节

维持正常的煤水比使调节过热汽温的基本手段，锅炉在 直流工况以后启动分离器要保持一定的过热度，启动分离器 出口蒸汽温度是煤水比控制的导前信号，在35%-100%负荷范 围内启动分离器出口蒸汽过热度保持在20度以上，以保证沿 程受热面介质温度在允许范围。 锅炉正常运行中启动分离器出口温度到饱和值是煤水比 严重失调的现象，要立即根据异常根源果断处理，增加热负 荷或者减少给水量，如果是制粉系统运行方式或者炉膛热负 荷工况不正常引起，要对煤水比进行修正，如炉膛工况难以 更正，煤水比修正不能将分离器出口过热度调整至正常，要 解除给水自动，进行调整。

气温过低的危害主要有
增加汽轮机的汽耗，降低机组效率 使汽轮机末级蒸汽湿度增大，加速对叶片的水蚀，严重 时可能产生水冲击，威胁汽轮机安全运行 造成汽轮机缸体上下壁温温差增大，产生很大的热应力 ，使汽轮机的胀差和窜轴增大，危害汽轮机正常运行 汽温波动幅度过大 汽温突升或者突降，对锅炉各受热面焊口及连接部分产 生热应力，造成汽轮机的汽缸和转子间相对位移增加，即 胀差增加，严重时升值使叶轮和隔板动静摩擦，造成汽轮 机剧烈振动 两侧汽温偏差过大 使汽轮机的高压缸和中压缸两侧受热不均匀，，导致热 膨胀不均，影响汽轮机的安全运行


主蒸汽三级减温水是主温调节的辅助手段，也是主汽温 度调节的细调手段。一级减温水用于保证分隔屏过热器不超 温，二级减温水使保证屏式过热器不超温，三级减温水使保 证末级过热器的温度不超温。

安全技术/特种设备
锅炉运行时怎样控制和调节汽温
对于饱和蒸汽锅炉，其蒸汽温度随蒸汽压力的变化而变化；对于过热蒸汽锅炉，其蒸汽温度的变化主要取决于过热器烟气侧的放热和蒸汽侧的吸热。

当流经过热器的烟气温度、烟气量和烟气流速等变化时，都会引起过热蒸汽温度的上升或下降。

当过热蒸汽温度过高时，可采用下列方法降低汽温：
（1）有减温器的，可增加减温器水量。

（2）喷汽降温。

在过热蒸汽出口，适量喷入饱和蒸汽，可降低过热蒸汽温度。

（3）对过热器前的受热面进行吹灰。

如对水冷壁吹灰，可增加炉膛蒸发受热面的吸热量，降低炉膛出口烟温，从而降低过热器传热温度。

（4）在允许范围内降低过剩空气量。

（5）提高给水温度。

当负荷不变时，增加给水温度，势必减弱燃烧才能不使蒸发量增加，燃烧的减弱使烟气量和烟气流速减小，使过热器的吸热量降低，从而使过热蒸汽温度下降。

（6）使燃烧中心下移。

适当减小引风和鼓风，使炉膛火焰中心下移，使进入过热器的烟气量减少，烟温降低，使过热蒸汽温度降低。

当过热蒸汽温度过低时，可采用下列方法升高汽温：
（1）对过热器进行吹灰，提高其吸热能力；
（2）降低给水温度；
（3）增加风量，使燃烧中心上移；
（4）有减温器的，可减少减温水量。

锅炉蒸汽温度控制引言随着科学技术的发展，自动控制在现代工业中起着主要的作用，目前已广泛应用于工农业生产及其他建设方面。

生产过程自动化是保持生产稳定、降低成本、改善劳动成本、促进文明生产、保证生产安全和提高劳动生产率的重要手段，是20世纪科学与技术进步的特征，是工业现代化的标志之一。

可以说，自动化水平是衡量一个国家的生产技术和科学水平先进与否的一项重要标志。

电力工业中电厂热工生产过程自动化技术相对于其他民用工业部门有较长的历史和较高的自动化水平，电厂热工自动化水平的高低是衡量电厂生产技术的先进与否和企业现代化的重要标志。

本次毕业设计的主要是针对单元机组汽温控制系统的设计。

锅炉汽温控制系统主要包括过热蒸汽和再热蒸汽温度的调节。

主蒸汽温度与再热蒸汽温度的稳定对机组的安全经济运行是非常重要的。

过热蒸汽温度控制的任务是维持过热器出口蒸汽温度在允许的范围之内，并保护过热器，使其管壁温度不超过允许的工作温度。

过热蒸汽温度是锅炉汽水系统中的温度最高点，蒸汽温度过高会使过热器管壁金属强度下降，以至烧坏过热器的高温段，严重影响安全。

一般规定过热器的温度与规定值的暂时偏差不超过±10℃，长期偏差不超过±5℃。

如果过热蒸汽温度偏低，则会降低电厂的工作效率，据估计，温度每降低5℃，热经济性将下降约1%；且汽温偏低会使汽轮机尾部蒸汽温度升高，甚至使之带水，严重影响汽轮机的安全运行。

一般规定过热汽温下限不低于其额定值10℃。

通常，高参数电厂都要求保持过热汽温在540℃的范围内。

由于汽温对象的复杂性，给汽温控制带来许多的困难，其主要难点表现在以下几个方面：（1）影响汽温变化的因素很多，例如，蒸汽负荷、减温水量、烟气侧的过剩空气系数和火焰中心位置、燃料成分等都可能引起汽温变化。

（2）汽温对象具有大延迟、大惯性的特点，尤其随着机组容量和参数的增加，蒸汽的过热受热面的比例加大，使其延迟和惯性更大，从而进一步加大了汽温控制的难度。

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TD Ti
1



KD

1
1 Ti

1 TD




1

TD
s



1 TD
s

TD比Ti大得多，因此等效副调节器也近似为比例积分调节器。 它的参数为：
等效比例带： δ2* =δ/KD 等效积分时间： Ti2* = Ti
已知:系统中各环节的传递函数为：
WT 2(s) 1 ; 2
WT1(s) 1 (1 1 ) 1 Ti1s
WO(s)

WO1(s)WO2(s)

(1

9 15s)2 (1
25s)3
(C
/
V
)
8 WO2(s) (115s)2 (C / V )
1 2 0.1(V / C)
n 1 1 0.8
15
2

2
2n 15
当整定要求ψ＝0·75时，相应的阻尼比ξ＝0.216，由ωn
和ξ式可求出副调节器比例带数值：
2
(
0.8 1 )2
1

0.04
0.216
主调节器的整定
W
(s) W
W (s) (s) O
O1
O1
W (s)
O2
9
(1 15S )2 (1 25S )3 8
采用导前汽温微分信号的双回路汽温控制系统包括两个闭合的控 制回路：
（1） 由控制对象的导前区WO2(s) 、导前汽温变送器γθ2 、微 分器Wd(s)、调节器WT(s)、执行器KZ和减温水调节阀Kμ组成的副 回路（导前补偿回路）；

锅炉安全控制技术——过热蒸汽温度安全控制参考文本In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of EachLink To Achieve Risk Control And Planning某某管理中心XX年XX月锅炉安全控制技术——过热蒸汽温度安全控制参考文本使用指引：此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。

现代锅炉的过热器在高温高压条件下工作。

过热器出口温度是全厂工质温度的最高点，也是金属壁温的最高处，在过热器正常运行时已接近材料允许的最高温度。

如果过热蒸汽温度过高，容易烧坏过热器，也会引起汽轮机内部零件过热，影响安全运行；温度过低则会降低全厂热效率，所以电厂锅炉一般要求过热蒸汽温度偏差保持在±5℃以内。

过热蒸汽温度自动控制系统是锅炉控制中的难点。

目前，很多实际系统并没有达到控制指标的要求。

其主要原因有下述两方面。

(1)扰动因素多变化大表18—1列出了各种扰动因素对过热蒸汽温度的静态影响关系。

(2)控制通道滞后大控制过热蒸汽温度的手段总是调节减温水量。

控制通道的动特性与减温器的安装位置有关。

假若能将减温器装于过热器的出口，显然控制通道的滞后要小得多。

但是这样的工艺流程对过热器的安全是不利的。

为了保护过热器不超温，工艺上总是将减温器安装在过热器的人口，这将带来控制对象较大的滞后。

过热蒸汽控制对象特性可用一阶加线滞后来近似。

给水温度的变化
给水温度的变化对锅炉过热汽温将产 生较大的影响。在汽包锅炉中，给水 温度升高，过热汽温将下降。这是因 为当其它参数不变而给水温度升高时， 将使汽包锅炉的蒸发量增加，过热器 内工质流量上升。
受热面清洁程度的变化
受热面积灰或结渣是燃煤锅炉最为常见的现象，由于灰；渣的 导热性差，造成积灰或结渣部位工质吸热量的减少和各段烟温 的变化，使锅炉各受热面的吸热份额发生变化。汽包锅炉发生 水冷壁结渣时，锅炉蒸发量将下降，并因炉膛出口烟温上升， 造成过热汽温的升高。汽包锅炉过热器部分发生结渣时，由于 锅炉蒸发量未变但过热器吸热量减少而导致过热汽温下降。因 此，对于汽包锅炉而言，过热汽温的变化，应视积灰或结渣的 部位而定。 一般来说，锅炉受热面的积灰或结渣是一个比较缓慢的过 程，因此对过热汽温的控制和调整不会带来复杂性。但运行中 如发生大块焦渣塌落，则有可能构成汽温突升或两侧偏差剧增 等突发性事件。此外，进行受热面吹灰工作时，也应作好汽温 突变的事故预想。
锅炉负荷的变化
炉膛热负荷增加时出口烟温升高，对 流过热器吸热量增大，辐射过热器吸 热量降低。
饱和蒸汽温度及减温水量的变化
从汽包出来的饱和蒸汽含有少量的水份，在正常工 况下饱和蒸汽的温度变化很小。但由于某些原因造 成饱和蒸汽温度的较大变化时，则将对汽温的变化 产生较大的影响。例如汽包水位突增时，蒸汽带水 量将大大增加，由于这些水份在过热器中需吸热， 因此在燃烧工况不变的情况下，过热汽温将降低。 在用减温水调节汽温时，当减温水温度或流量发 生变化时将引起蒸汽侧总热量的变化，当烟气侧工 况未变时，汽温便将发生相应的变化。
锅炉汽温的控制与调整
在电力工业的长期发展过程中，蒸汽参数不断提高，这提高了电厂热力循环的 效率。但是蒸汽温度的进一步提高受到必须采用价格昂贵、抗热强度及工艺性 能差的高温钢材的限制，故目前绝大多数电站锅炉的过热汽温和再热汽温在 540℃~555℃的范围内，本锅炉的过热汽温和再热汽温均选择540℃。 锅炉正常运行过程中，过热汽温和再热汽温偏离额定值过大时，会对锅炉和汽 轮机的安全或经济运行带来不良的影响。 汽温过高时，将引起过热器、再热器、蒸汽管道及汽轮机汽缸、阀门、转子 部分金属强度， 降低，导致设备寿命缩短，严重时甚至造成设备损坏事故。从 以往锅炉受热面爆管事故的统计情况来看，绝大多数的炉管爆漏是由于金属管 壁严重超温或长期过热造成的。因而汽温过高对设备的安全是一个很大的威 胁。 蒸汽温度过低时，则会使汽轮机最后几级叶片的蒸汽湿度增加，严重时甚至 还有可能发生水击，造成汽轮机叶片断裂损坏。此外，汽温过低时还将造成汽 轮机转子所受的轴向推力增大。凡此种种，均将严重威胁汽轮机的安全运行。 当蒸汽压力不变时如发生汽温降低，还将造成蒸汽焓下降，蒸汽作功能力降低， 使汽轮机的汽耗增加，机组热力循环效率下降。所以汽温过低，不仅严重影响 设备的安全性，而且还将对机组运行的经济性带来不良的后果。 过热汽温和再热汽温如发生大幅度变化，除使锅炉管材及有关部件产生较大 的热应力和疲劳外，还将引起汽轮机转子与汽缸间的差胀变化，严重时甚至可 能发生叶轮与隔板的动静摩擦，造成汽轮机的强烈振动。汽温两侧偏差过大时， 将使汽轮机汽缸两侧受热不均，热膨胀不均，威胁机组的安全运行。 因此，锅炉运行中，在各种内、外扰动因素影响下，如何通过运行分析调整， 用最合理的方法保持汽温稳定，是汽温调节的首要任务。

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