1
第一章 生产工艺概述
1.1锅炉生产工艺介绍
锅炉是过程工业中必不可少的动力设备。它所产生的蒸汽不仅可提供生产过程作为热源，而且还可以作为蒸汽透平的动力源。在热电厂中按锅炉设备所使用的燃料的种类、燃烧设备、锅体形式、锅炉功能和运行要求的不同，锅炉生产有各种不同的流程。
常见锅炉设备的工业流程如图1.1 所示
蒸汽发生系统由给水泵、给水调节阀、省煤器、汽包及循环管组成。燃料和热空气按照一定的比例进入燃烧室燃烧，产生的热量传递给蒸汽发生系统，生产饱和蒸汽Ds，然后经过过热器成一定气温的过热蒸汽D，汇集至蒸汽母管。压力为Pm的过热蒸汽，经负荷设备调节阀供给生产负荷使用。与此同时，燃烧过程中产生烟气，将饱和的蒸汽变成过热蒸汽后，经省煤器预热锅炉预热空气，最后经引风机送往烟筒排入大气。
锅炉设备的控制任务：根据生产负荷的要求，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： a) 锅炉气包水位控制系统：主要是保持汽包内部的水位平衡，使积水量
适应锅炉的蒸汽汽量，维持汽包中水位在工艺允许的范围内；
b) 锅炉燃烧系统的控制：其控制方案要求满足燃烧所产生的热量，适应蒸汽负荷的需要，使燃烧与空气量保持一定的比值，保证燃烧的经济性和锅炉的安全运行，使引风量与送风量相适应，保持炉膛负压在一定范围； c) 过热蒸汽系统控制：主要使过热器出口温度在保持在允许范围内，并保证
管壁温度不超过工艺允许范围；
d) 锅炉水处理过程：主要使锅炉给水的水性能指标达到工艺要求。
2
图1.1锅炉设备主要工艺流程
1.2过热器的介绍
过热器定义：锅炉中将蒸汽从饱和温度进一步加热至过热温度的部件。 过热器概述：过热蒸汽温度的高低取决于锅炉的压力，蒸发量、刚才的耐高温性能及燃料与刚才的比价等因素，对电站锅炉来说，低压锅炉的温度一般为350~375摄氏度，过热器前布置有大量对蒸汽管束，进入过热器的烟温约在700摄氏度上下，中压锅炉多为烧煤粉或重油的室燃炉，其过热汽温为450摄氏度，这时的炉膛辐射传热的烟温可达1000摄氏度左右。高压锅炉，尤其超高压锅炉，加热水的热量和过热热量增大很多，而蒸发热减少，当有中间再过热时，情况更为突出，这时必须把一部分过热器受热布置在炉膛内，是吸收部分辐射热。
为了提高电厂热力循环的效率，蒸汽的初参数不断提高。蒸汽压力的提高要求相应的提高过热蒸汽温度，否则蒸汽在汽轮机膨胀终了的湿度就会过高，影响汽轮机的安全。但蒸汽温度的增高需受到过热器刚才高湿强度性能的限制，因而采用了中间再热，即高压高温蒸汽在汽轮机内膨胀至某一中间压力后，引到布置在锅炉烟道内的再热器，再一次加热升温，然后又回到汽轮机的中、低压缸，继续膨胀至凝汽器压力，这样蒸汽膨胀终了的湿度可控制在允许的范围内。超高压机组采用中间再热时，理论上可使循环经济性相对提高6~8%，在实际设备中，由于有压降损失，热经济性的提高比理论值稍低。
由于过热器管壁金属在锅炉受压部件中承受的温度最高，因此必须采用耐高温的优质低碳钢和各种铬合金钢等，在最高的温度部分有时还要用奥氏体铬镍不锈钢。锅炉运行中如果管子承受的温度超过材料的持久强度、疲劳强度或表面氧化所容许的温度限值，则会发生管子爆裂等事故。
1.3过热器出口蒸汽温度的干扰因素
1. 蒸汽流动干扰
汽轮机负荷变化会引起蒸汽量的变化。蒸汽量的变化将改变过热蒸汽和烟气之间的传热条件，导致汽温变化。图1.2 （a）是蒸汽流量D扰动下过热蒸汽温度的影响曲线。可以看到，温度影响具有自平衡特性，而且惯性和延迟都比较小。这是因为蒸汽变化时，沿过热器管道长度方向的各点温度几乎同时变化。
3
图1.2 在扰动下温度的变化曲线
2. 烟气传热量的扰动
燃料量增减，燃料种类的变化，送风量、吸风量的改变都将引起烟气流速和烟气温度的变化，从而改变了传热情况，导致过热器出口蒸汽温度的变化。由于烟气传热量的改变时沿整个过热器长度的方向上发生的，因此汽温变化的延迟很小，一般在10~20s之间。烟气传热量扰动的汽温响应曲线如图a所示。它与蒸汽量扰动下的情况类似。
3. 喷水量扰动
应用喷水来控制蒸汽温度是目前广泛采用的一种控制方式，喷水量扰动就是基本扰动。过热器是具有分布参数的对象，可以把管内的蒸汽和金属管壁看做无穷多个单容对象串联组成的多容对象。当喷水量发生变化后，需要通过这些串联单容对象，最终引起过热器出口温度? s变化。因此，? s影响有很大的延迟。减温器离过热器出口越远，延迟越大。喷水量扰动下的动态特性曲线如图b所示
第二章 过热蒸汽温度控制原理简介
过热蒸汽温度控制系统采用两级喷水减温，这样做的目的有两个，一是为了使汽温调节更灵敏，减小热惯性，二是为了保护过热器。第一级喷水减温器布置在前屏过热器之后，调节量较大且调节惰性大，用来调节因负荷、给水温度和燃料性质变化而引起的气温变化，为粗调。另外它还有保护屏式过热器和对流过热器受热面的作用。第二级喷水减温器布置在高温对流过热器（末级过热器）之前，这一级热惯性小，可保证出口汽温能得到迅速调节。温度器共有四
4
