工业锅炉控制系统设计

工业锅炉控制方案设计

学生学号：

学生姓名：曹新龙

专业班级：自动化12102班

指导老师：赵莹萍

目录

引言 (3)

1文献综述 (4)

锅炉的基本构造 (4)

锅炉的工作原理及过程 (6)

6

6

7

2总体方案设计 (9)

蒸汽温度控制系统 (9)

蒸汽压力控制系统 (9)

汽包液位控制系统 (10)

炉膛负压控制系统 (10)

报警系统 (10)

3具体方案实施 (12)

控制系统的硬件选型 (12)

12

13

13

13

14

14

14

具体选型见表和表所示。 (14)

硬件组成 (19)

软件组成 (19)

控制台 (19)

参考文献 (21)

引言

锅炉是国民经济中主要的供热设备之一。电力,机械，冶金，化工，纺织，造纸，食品等工业和民用采暖都需要锅炉供给大量的蒸汽。各种工业的生产性质与规模不同，工业和民用采暖的规模大小也不一样，因此所需的锅炉容量，蒸汽参数，结构，性能方面也不尽相同。锅炉是供热之源，锅炉机器设备的任务在于安全，可靠，有效地把燃料的化学能转化成热能，进而将热能传递给水，以生产热水和蒸汽。为了提高热量及效率，锅炉向着高压，高温和大容量等方向发展。供热锅炉，除了生产工艺有特殊要求外，所生产的热水不需要过高温的压力和温度，容量也无需很大。

随着生产的发展，锅炉日益广泛的应用于工业生产的各个领域，成为发展国民经济的重要热工设备之一。在现代化的建设中，能源的需求是非常大的，然而我国的能源利用率极低，所以提高锅炉的热效率，具有极为重要的实际意义。此外，锅炉是否能应地制宜地有效地燃用地方燃料，并满足环境保护的各项要求而努力解决烟尘污染问题，以提高操作管理水平，减轻劳动强度，保证锅炉额定运行及运行效率，安全可靠地供热等课题。

锅炉微机控制，是近年来开发的一项新技术，它是微型计算机软件、硬件、自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物。工业锅炉数量大、分布广，我国现有中、小型锅炉30多万台，每年耗煤量占我国原煤产量的1/3，目前大多数工业锅炉仍处于能耗高、浪费大、环境污染严重的生产状态。因此,提高热效率，提高自动化水平及防止环境污染, 降低耗煤量与耗电量，均是设计工业锅炉需考虑的重要因素。用微机进行控制是一件具有深远意义的工作。

本课题的主要方向就是采用过程控制对工业锅炉进行控制，采用先进的控制算法，以达到优化技术指标、提高经济效益和社会效益、提高劳动生产率、节约能源、改善劳动条件、保护环境卫生、提高市场竞争能力的作用。

1 文献综述

在各种工业企业的动力设备中，锅炉是重要的组成部分,所以锅炉的性能至关重要。要设计一套完整的、性能良好的工业燃烧锅炉，首先就必须了解一般燃烧锅炉的基本构造和燃烧过程。

锅炉的基本构造

锅炉是一种产生蒸汽或热水的热交换设备。它通过燃料的燃烧释放大量热能，并通过热传递把能量传递给水，把水变成蒸汽或热水，蒸汽或热水直接供给工业和生活中所需要的热能。所以锅炉的中心任务是把燃料中的化学能有效的转化为蒸汽的热能。图为简单锅炉的大体组成部分。

锅炉的主要设备包括气锅、炉子、炉膛、锅筒、水冷壁、过热器、省煤器、燃烧设备、引风设备、送风设备、给水设备、空气预热器、水处理设备、燃料供给设备以及除灰除尘设备等。

气锅：由上下锅筒和三簇沸水管组成。水在管内受管外烟气加热，因而管簇内发生自然的循环流动，并逐渐气化，产生的饱和蒸汽积聚在上锅筒里面。

炉子：是使燃烧从充分燃烧并释放出热量的设备。

炉膛：保证燃料的充分燃烧，并使水流受热面积达到规定的数值。

锅筒：使自然循环锅炉各受热面能适应负荷变化的设备。（须指出，直流锅炉内无锅筒。）

水冷壁：主要是辐射受热面，保护炉壁的作用。

过热器：是将气锅所产生的饱和蒸汽继续加热为过热蒸汽的换热器。过热器一般都装在炉膛出口。

省煤器：是利用余热加热锅炉给水，以降低排出烟气温度的换热器。采用省煤器后，降低了排烟温度，提高了锅炉效率，节省了燃料。同时，由于提高了进入气包的给水温度，减少了因温差而引起的汽包壁的热适应力，从而延长了汽包的使用寿命。

燃烧设备：将燃料和燃烧所需的空气送入炉膛并使燃料着火稳定，充分燃烧。

引风设备：包括引风机、烟道和烟囱等几部分。用它将锅炉中的烟气

连续排出。

送风设备：包括有鼓风机和分道组成。用它来供应燃料所需的空气。

给水设备：由水泵和给水管组成。

空气预热器：是继续利用离开省煤器后的烟气余热，加热燃料燃烧所需要的空气，是一个换热器。省煤器出口烟温度高，装上空气预热器后，可以进一步降低排烟温度，也可改善燃料着火和燃烧条件，降低不完全燃烧所造成的损失，提高锅炉机组的效率。

水处理设备：其作用是为清除水中的杂质和降低给水硬度，以防止在锅炉受热面上结水垢或腐蚀。

燃料供给设备：由运煤设备、原煤仓和储煤斗等设备组成，保证锅炉所需燃料供应。

除灰除尘设备：是收集锅炉灰渣并运往储灰场地的设备。

此外，除了保证锅炉的正常工作和安全，蒸汽锅炉还必须装设安全阀、水位表、高低水位报警器、压力表、主气阀、排污阀和止污阀等，还有用来消除受热面上积灰的吹灰器，以提高锅炉运行的经济性，本设计由于篇幅其间，则就不必考虑这些问题了。

锅炉引风机

图锅炉控制系统硬件组成图

锅炉的工作原理及过程

锅炉是一种生产蒸汽的换热设备。它通过煤油或燃气等燃料的燃烧释放出化学能，并通过传热过程将能量传递给水，使水转变为蒸汽，蒸汽，蒸汽直接供给工业生产中所需的热能，或通过蒸汽动力机能转变为机能，或通过汽轮发电机转变为电能。所以锅炉的中心任务是把燃料中的化学能最有效地转变为蒸汽的热能。因此，近代锅炉亦称为蒸汽发生器。

锅炉的工作过程概括起来应该包括三个同时进行的过程：燃料的燃烧过程、水的汽化过程、烟气向水的传热过程。

1.2.1燃料的燃烧过程

首先将燃料（这里用煤）加到煤斗中，借助于重力下落在炉排面上，炉排接电动机通过变速齿轮箱减速后由链轮来带动，将燃料煤带入炉内。燃料一面燃烧，一面向后移动，燃料所需要的空气是由风机送入炉排腹中风仓后，向上穿过炉排到达燃料层，进行燃料反应形成高温烟气。燃料燃烧剩下的灰渣，在炉排末端翻过除渣板后排入灰斗，（若是燃气式锅炉就没有这一部分了）这整个过程称为燃烧过程。

1.2.2 水的汽化过程

水的汽化过程就是蒸汽的产生过程，主要包括水循环和水分离过程。经处理的水由泵加压，先流经省煤器而得到预热，然后进入气锅。锅炉工作时气锅的工作介质是处于饱和状态的汽水混合物。位于烟温较低区段的对流灌束，因受热较弱，汽水工质的容量较大，而位于烟温较高区段的对流管束，因受热强烈，相应的汽水工质的容量较小，从而量大的工质则向上流入下锅筒，而容量小的工质则向上流入上锅筒，形成了锅水的自然循环。

蒸汽所产生的过程是借助于上锅筒内设的汽水分离装置。以及在锅筒本身空间的重力分离力作用，使汽水混合物得到分离。蒸汽在上锅筒顶部引出后，进入蒸汽过热气，而分离下来的水仍回到上锅筒下半部的水中。锅炉中的水循环，也保证与高温烟气相接触的金属受热面的以冷却而不被烧坏，是锅炉能长期安全运行的必要条件。而汽水混合物的分离设备则是保证蒸汽品质和蒸汽过热可靠工作的必要的设备。

1.2.3 烟气向水的传热过程

由于燃料的燃烧放热，炉内温度很高在炉膛的四周墙面上，都布置一排水管，俗称水冷壁。高温烟气与水冷壁进行强烈的辐射换热，将热量传给管内工质水。继而烟气受引风机和烟囱的引力而向炉膛上方流动。烟气从炉膛出口掠过防渣管后，就冲刷蒸汽过热器——一组垂直放置的蛇型管受热面，使气锅中产生的饱和蒸汽在其中受烟气加热而得到的过热。烟气流经过过热气后掠过胀接在上、下锅筒间的对流管束，在管束间设置了折烟墙使烟气呈“S”型曲折地横向冲刷，再次以对流换热的方式将热量传递给管束的工质。沿途逐渐降低温度的烟气最后进入尾部烟道，与省煤器和空气预热器内的工质进行热交换后，以经济的较低的烟温排出锅炉。省煤器实际上同给水预热器和空气预热器一样，都设置在锅炉尾部（低温）烟道，以降低排烟温度提高锅炉效率，从而节省了燃料。

以上就是一般锅炉工水的过程，一个锅炉进行工作，其主要任务是：

(1)要是锅炉出口蒸汽压力稳定。

(2)保证燃烧过程的经济性。

(3)保持锅炉负压恒定。通常我们是炉膛负压保持在微负压（-10～80Pa）。

为了完成上述三项任务，我们对三个量进行控制：燃料量，送风量，引风量。从而使锅炉能正常运行。

难点分析

由于调量是汽包水位，而调节量则是给水流量，通过对给水流量的调节，使汽包内部的物料达到动态平衡，变化在允许范围之内，虽然锅炉汽包水位对蒸气流量和给水流量变化的响应呈积极特性，但是在负荷(蒸气流量)急剧增加时，表现却类似逆响应特性，即所谓的虚假水位。造成这一原因是由于负荷增加时，导致汽包压力下降，使汽包内水的沸点温度下降，水的沸腾突然加剧，形成大量汽泡，而使水位抬高。汽包水位控制系统，实质上是维持锅炉进出水量平衡的系统。它是以水位作为水量平衡与否的控制指标，通过调整进水量的多少来达到进出平衡，将汽包水位维持在汽水分离界面最大的汽包中位线附近，以提高锅炉的蒸发效率，保证生产安全。由于锅炉水位系统是一个设有自平衡能力的被控对象，运行中存在虚

假水位现象，实际应用中可根据情况采用水位单冲量、水位蒸汽量双冲量和水位、蒸汽量、给水量三冲量的控制系统。

2 总体方案设计

锅炉系统是一个复杂的多变量耦合系统。根据主控变量可将锅炉系统分为蒸汽温度控制系统、蒸汽压力控制系统、汽包液位控制系统以及炉膛负压控制系统。下面分别对这几个子系统的设计进行详细的介绍。

蒸汽温度控制系统

因为锅炉的运行环境不可能是理想的状态，蒸汽的温度总是会受到某些干扰的影响，所以必学对蒸汽的温度加以控制，以在一定范围内得到温度相对恒定的蒸汽。影响蒸汽温度的主要因素是给煤量以及空煤比，所以我们采用了串级比值控制系统分别控制给煤量以及给风量。另外，影响蒸汽温度的因素还有给水量、蒸发量以及引风量等，又考虑到了控制系统相应的快速性，我们又将给水量和蒸发量作为蒸汽温度控制的前馈量构成前馈控制系统。即采用前馈比值串级控制系统对蒸汽温度进行控制，其控制系统的结构框图见图所示。

图蒸汽温度控制系统结构框图

蒸汽压力控制系统

如果过来内压力过低，将会降低蒸汽质量；反之，如果锅炉内压力过高，有可能导致爆炸等安全事故的发生。所以必须保证锅炉的压力处于一个适中的范围内，即必须对锅炉压力加以控制。上述蒸汽温度控制系统在控制蒸汽温度的同时就直接影响了蒸汽压力，在次不详加介绍。

压力控制系统分为安全压力控制系统和超压控制系统。安全压力控制系统是锅炉压力在安全压力范围之内的控制系统，其主要完成的功能是在安全的基础上对压力进行调节，使压力维持在一定的范围内，以得到需要的蒸汽压力，保证蒸汽质量；超压控制系统是锅炉压力超压时所采用的压力控制系统，其主要完成的功能是当压力超出某以压力上限的设定值时，迅速打开安全阀，使压力迅速降低，直到降到安全范围内后又迅速关闭安全阀。其中安全压力控制系统采用串级控制，而超压控制系统采用单回路控制，所以蒸汽压力控制系统是一个综合的控制系统，从某种意义上讲，

可以将其归入分程控制系统一类，其结构框图见图所示。

图蒸汽压力控制系统结构框图

汽包液位控制系统

如果汽包液位过高，可能会影响蒸汽质量，甚至会导致水满溢出等安全事故；反之，如果汽包液位过低，锅炉很有可能会被烧坏，甚至导致爆炸等安全事故。

能够影响汽包液位的主要有两大变量，那就是给水量和蒸发量，在其他条件不变的情况下，蒸发量越大，液位越低，而给水量越大则液位越高，反之则反。其中蒸发量是由工业的需要所决定的，而给水的主要作用就是用以维持汽包液位的，所以我们选择给水量作为操纵量对汽包液位进行控制，又因为考虑到系统相应的平稳性和快速性，除采用串级控制外，还将蒸发量引入前馈通道，对系统进行前馈串级控制，其控制系统的结构框图见图所示。

图汽包液位控制系统结构框图

炉膛负压控制系统

如果炉膛负压太小，甚至为正，则炉膛内烟气过多，甚至烟气向外冒，影响设备和操作人员的安全；反之，炉膛负压过小，会使冷空气漏进炉膛内，从而是热量损失增加，降低燃烧效率。所以必须对炉膛的压力进行控制。

影响炉膛压力的主要变量有给煤量、给风量以及抽风量等，而其中给煤量和给风量是由蒸汽温度、压力以及蒸发量等因素决定的，所以要想保持炉膛压力在一定范围内保持不变就只有改变抽风量，亦即通过调节抽风量以达到控制炉膛压力的目的。另外，又因为考虑到系统相应的快速性，同时，又因为给风量和给煤量成一定的比例关系，为了提高控制品质以及简化控制系统的结构，我们将且尽将给煤量引入前馈通道参与了炉膛压力的控制。炉膛负压控制系统采用了前馈串级控制，其结构框图见图所示。

图炉膛负压控制系统结构框图

报警系统

因为系统的运行并不是100%的，所以难免某些控制变量会超出可控或

安全的范围，当出现这类情况时，随时都有可能危及到现场操作人员以及工作设备等的安全，所以必须对这类情况给出相应的报警提示，即必须安装相应的报警系统，用以提示操作人员做出相应的必要操作，在某些可能出现安全事故的情况下还有用于提示人员疏散等紧急措施。

在本次设计中，我们设计了四个报警系统，即温度报警系统、压力报警系统、液位报警系统和负压控制系统，分别对蒸汽温度、蒸汽压力、汽包液位和炉膛负压进行超限报警提示。在锅炉的控制系统中，系统分别对蒸汽温度、蒸汽压力、汽包液位和炉膛负压设置了上下限值。报警系统就是当相应的实测值低于（或高于）其相应的下限（或上限）值时给出相应的下（上）限报警，这些功能均由软件完成，与此同时，控制系统还会做出相应的反应，使相应的变量值进入相应的极限范围，然后撤销相应的报警提示。

3 具体方案实施

控制系统的硬件选型

3.1.1传感器的选型

传感器是一种能将与待测量的能量形式，转化成另一种可供处理查询的能量形式的装置。信号处理电路用于处理信息，而输出器件是一种利用已处理过的信号的装置、显示或动作。

(1) 温度传感器

我们经过充分考虑决定选用镍铬—镍硅热电偶。这种热电偶分度号为“K”。它的正极是镍铬合金，负极为镍硅。温度测量范围为-200—1200℃。其特点是测温范围很宽，热电动势与温度关系近似线性，热电动势大及价格地低。缺点是热电动势的稳定性较B型或S型热电偶差，且负极有明显的导磁性。

在使用热电偶进行测温时，只有将冷端的温度恒定，热端电动势才是热端温度的单值函数。由于热电偶的分度表是以冷端温度为零时作出的，因此，在使用时要正确地反映热端温度，必须使冷端温度恒定为零。这样我们就需要进行一些补偿措施。

1) 温法。

2) 补偿导线法。

3) 计算修正法。

4) 电桥补偿法。

其中，电桥补偿法的连接电路如图所示。

图电桥补偿法连接电路

(2) 流量传感器、压力传感器

我们在进行流量、压力的信号测量时，所使用的流量传感器、压力传感器都统一装在了变送器上，即信号同时在变送器中测知，并且把它变成4~20mA的电信号。

3.1.2变送器

变送器是将被测工艺参数，通过其传感元件的检测、转换部件的放大和变换，输出一个统一的相应的气压或电流信号，再传送到指示记录仪、运算器和调节器，供指示、记录和调节使用。

在本次设计中我们主要用到的差压变送器是DDZ—III 型压变送器。它的工作原理是：被测压力信号P1、P2分别引入敏感元件的两侧，敏感元件将其转换成作用与主杠杆下端的输入力F1使主杠杆以轴封膜片为支点而偏转，并以力F沿水平方向推动矢量机构。矢量机构将推力F分解成F2和F3，F2使矢量机构的推板向上偏转，并通过连接簧片带动副杠杆以支点M逆时针偏转，这使固定在副杠杆的差动变压器的衔铁靠近差动变压器，两者之间距离的变化量再通过低落频位移检测放大器转换并放大为4-20mA 直流电流又流过电磁反馈装置的反馈动圈产生的力矩M1、M2达到平衡时，变送器便达到一个新的稳定状态。此时，低频位移检测放大器的输出电流I反映了所测大小。

3.1.3常规控制器的控制规律及其选择

一套控制系统主要是由被控对象、执行机构、检测变送器等完成一定任务的元部件构成的，这些元部件各自都有本身的动态和静态特性、控制方案以及干扰的形式和幅值。一般说来，被控对象、执行机构、检测变送器等元部件一旦选定，其特性就被固定下来了，所以，设计的剩下的一项主要任务就是确定控制规律、合理地选择控制器的形式及参数，以得到最佳的控制质量。

3.1.4变频器

给电动机提供频率可变电源的设备就是变频器，变频器是变频调速系统的核心部分。变频器与电动机完美的控制构成了性能优良的变频调速系统。对变频器的选型要从容量、输出电压、输出频率、保护构造、U/F（电压/频率）模式、电网→逆变器的切换、瞬停，再启动等方面进行综合考虑，进而选择满足要求的机种、机型。

3.1.5测速发电机

测速发电机的功能是将机械转速换为相应的电压信号，输出的电压与转速成正比，在自动控制系统中作为检测转速的信号元件等。测速发电机分直流测速发电机和交流测速发电机两类。我们这次用的是交流测速发电机。

3.1.6计算机控制模块

为了使危险性更小，使烟道中的氧含量降低，满足用户的不同要求等原因，我们在锅炉燃烧控制系统的过程中，将烟道中的含氧量、炉膛温度，空气进量，燃气进量等参数信号送入计算机，在这其中，我们用到了很多的输入，输出模块，并且对它们做出了很高的要求，从而使系统的可靠性，快速性，安全性等的性能指标得到很大的提高。

3.1.7控制系统具体选型

具体选型见表和表所示。

表控制系统选型（一）

续表

表控制系统选型（二）

控单元MCU---ll冗

余型CPU Pentium Ⅱ以上，64M内存以上，Cache：128KB 中断级：15

显示器PC—123T∕

M型

19″高清晰度分辨率：800×600 网卡ET---100以

太网卡

速率为100Mbps

Hub ET---HUB 16端口以太网Hub

端子底座普通端子底

座

连接现场信号

模拟量的输入输出模块PLC—818H

（2块）

16路单端输入12位A/D，单通道12位D/A，

16位D/lO

手操模块HSFM 人工操作控制输出,保证系统的可控性

电源模块HSFM 193 交流供电：220VAC ±30％，50Hz ±1Hz输

出功率：24∨，4A

二次显示仪表CH—92 可处理八路模拟输入信号自动切换显示

操作台2P500

MACS专用键盘FB006

打印机HP1120C彩色喷墨打印机

工业配线箱PCLK—1050

执行器LKJ型(环境温度：–25～+55℃）

报警器GDAW—2000高、低限报警（由软件设置）

氧化锆OVSE—800 无热电偶，外径25mm，有效长度820mm

硬件组成

工业锅炉生产过程的生产现场环境恶劣，生产车间噪声、振动都较大，温度较高、各种大功率电气控制柜与电机较多，它们对现场的计算控制设备的性能提出了严格要求，为此，选择价格适中的研华工业PC计算机，实现生产线的自动检测与控制。系统的硬件组成框图如图所示。图中：温度检测共四路、压力检测共三路、电动执行阀的阀位检测共三路（图未画出）。温度信号通过温度变送器变换，再经PCL-818调理板，变成标准的A/D转换器输入的电信号，由A/D采样卡（所选型号：PCL-813B，是32通道隔离型的12位A/D输入卡）把数字信号送入工控机。工控机根据这一温度信号与给定温度比较，送入PID控制算法运算后，得到控制量，将控制量送给D/A输出卡（所选型号：PCL-728，是2通道隔离型的12位D/A输出卡），输出模拟控制信号，D/A转换器输出作为电动调节阀的输入给定，从而控制电动调节阀调节蒸汽流量的大小，实现温度的自动控制。阀位检测信号的变换和处理类同温度检测情况。

图系统的硬件组成框图

另外，操作控制台通过是32通道隔离型的数字输入卡和输出卡与工控机相连，完成系统的开关按键操作与声光指示功能。

软件组成

本设计采用WinCC组态软件对系统进行组态，设计了两个任务界面，四个显示界面。任务界面负责数据的接收、处理及发送。显示界面负责现场各个参数的监测、控制及报警工作。

任务界面由一系列的控制模块组成，在锅炉任务界面：AI表示模拟量输入模块，它负责将从I/O设备模拟量输入部分所获取的数据提供给其它模块。在本任务中有一个温度输入（水温）、一个压力输入（炉膛负压）、一个阀位输入（给水流量）。

控制台

由硬件组成图可以看到，中控室中设有以控制台。其具体布局见图所示。

图控制台

由图可以看出，控制台下方安装的是四个控制器，分别对应于蒸汽温度控制器、蒸汽压力控制汽包液位控制器以及炉膛负压控制器，在此可以方便的对各个系统变量进行调节和控制，还可以修改相应的设定值和上、下限值；紧挨其上方的是上、下限报警指示灯，当系统正常运行时，上、下限指示灯均不被点亮，但是当某以参数超限，相应的指示灯将会被点亮，用以给出相应的信号；控制台的中间部位是一个手、自动切换开关，用于对系统控制的手动操作和自动操作的切换；右上角设有开车、停车以及急停按钮，分别用于对系统的起、停和急停之用；紧挨其左面是三个指示灯，分别是电源指示灯、正常运行指示灯和非正常运行指示灯（即报警指示灯）；再往左是一个报警器，其作用是当出现非正常运行状况时发出声音报警信号。

产品设计制造技术标准和检验标准

产品设计制造技术标准和检验标准 一．规程、规范、规则 1．《特种设备安全监察条例》 2．《特种设备行政许可实施办法》 3．《锅炉压力容器制造监督管理办法》 4．《锅炉压力容器制造许可条件》 《锅炉压力容器制造许可工作程序》 《锅炉压力容器产品安全性能监督检验规则》 5．《锅炉安全技术监察规程》 6．《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》 7.《特种设备无损检测人员考核与监督管理规则》 《特种设备检验检测机构管理规定》 8. 《中华人民共和国标准化法》 9. 《工业产品质量责任条例》 10. GB50273-2009《工业锅炉安装工程施工及验收规范》 11. GBJ211-1987《工业炉砌筑工程施工及验收规范》 12. TSGG7001-2004《锅炉安装监督检验规则》 13. TSGG3001-2004《锅炉安装改造单位监督管理规则》 14. JB/T10354-2002《工业锅炉运行规程》 15. GB/T10180-2003《工业锅炉热工性能试验规程》 16. TSGG1004-2004《锅炉设计文件鉴定管理规则》 17. GB24500-2009《工业锅炉能效限定值及能效等级》 18. DL/T964-2005《循环流化床锅炉性能试验规程》 二．设计、制造标准 1．GB1576-2008《工业锅炉水质》 2．GB/T1921-2004《工业蒸汽锅炉参数系列》 3．GB/T9222-2008《水管锅炉受压元件强度计算》 4．GB/T16508-1996《锅壳锅炉受压元件强度计算》 5．GB/T11943-2008《锅炉制图》 6．JB/T1626-2002《工业锅炉产品型号编制方法》 7．JB/T2190-1993《锅炉人孔和头孔装置》 8．JB/T2191-1993《锅炉手孔装置》 9．JB/T5341-1991《烟道式余热锅炉技术文件及其主要内容》10．JB/T6503-1992《烟道式余热锅炉通用技术条件》11．JB/T6734-1993《锅炉角焊缝强度计算方法》 12．JB/T6736-1993《锅炉钢构架设计导则》 13．JB/T9560-1999《烟道式余热锅炉产品型号编号方法》14．JB/T3191-1999《锅炉锅筒内部装置技术条件》15．JB/T10094-2002《工业锅炉通用技术条件》 16．JB/T1609-1993《锅炉锅筒制造技术条件》 17．JB/T1610-1993《锅炉集箱制造技术条件》 18．JB/T1611-1993《锅炉管子制造技术条件》

锅炉控制系统的组态设计

； 济南铁道职业技术学院 电气工程系 毕业设计指导书 课题名称： 锅炉控制系统的组态设计《 专业电气自动化 班级电气0831 姓名 cmy ~ 设计日期至 指导教师 ly ? 2010、11

济南铁道职业技术学院电气工程系 毕业设计指导书 2010、11 一、设计课题: ！ 锅炉控制系统的组态设计 锅炉设备是工业生产中典型的控制对象，而组态控制技术是当今自动化系统应用广泛的技术之一。本课题采用组态王组态软件设计上位机监控画面，实时监控液位参数，并采用实时趋势曲线显示液位的实时变化。由此组成一个简单的液位控制系统。 二、设计目的： 通过本课题的设计，培养学生利用组态软件、PLC设计控制系统的能力，理解、掌握工业中最常用的PID控制算法，有利于进一步加深《自动控制原理》、《组态软件》和《过程控制》等课程的理解，为今后工作打好基础。 三、设计内容： 掌握锅炉生产工艺，实现锅炉自动控制的手段，利用“组态王”软件做出上位机监控程序，具体有主监控画面、实时曲线、历史曲线；掌握PID参数调整方法。 — 四、设计要求及方法步骤： 1．设计要求： （1）监控系统要有主监控画面和各分系统的控制画面，包括实时曲线、历史曲线和报表等。 （2）各控制画面要有手/自动切换。

（3）掌握PID控制算法。 2．运用的相关知识 （1）组态控制技术。 （2）过程控制技术。 ~ 3．设计步骤： （1）熟悉、掌握锅炉的生产工艺。 （2）设计各分系统的控制方案。 （3）构思系统主监控画面和分画面，包括实时曲线、历史曲线和报表等。 （4）编写设计论文。 五、设计时间的安排： 熟悉题目、准备资料 1周 @ 锅炉控制系统的工艺了解 1周 监控画面的设计 2周 控制算法的编制和系统调试 3周 论文的编写 2周 准备毕业设计答辩 1周 六、成绩的考核 在规定时间内，学生完成全部的设计工作，包括相关资料的整理，然后提交给指导教师，指导教师审阅学生设计的全部资料并初步通过后，学生方可进入毕业答辩环节，若不符合设计要求，指导教师有权要求学生重做。 … 答辩时，设计者首先对自己的设计进行10分钟左右的讲解，然后进行答辩，时间一般为30分钟。 成绩根据学生平时的理论基础、设计水平、论文质量和答辩的情况综合考虑而定。 成绩按优秀、良好、中、及格、不及格五个等级进行评定。

锅炉本体设计热力计算部分

一．题目SHL35-1.6-A 二、锅炉规范 锅炉额定蒸发量 35t/h 额定蒸汽压力 1.6MPa 额定蒸汽温度 204.3℃(饱和温度) 给水温度 105℃ 冷空气温度 30℃ 排污率 5% 给水压力 1.8MPa 三．燃料资料 烟煤（AⅡ） 收到基成份（%） C ar H ar O ar N ar S ar A ar M ar 48.3 3.4 5.6 0.9 3.0 28.8 10.0 干燥无灰基挥发份V daf= 40.0 % 收到基低位发热量Q net,ar= 18920 kJ/kg 收到基成份校核： C ar+H ar+O ar+N ar+S ar+A ar+M ar=48.3+3.4+5.6+0.9+3.0+28.8+10.0=100 根据门捷列夫经验公式:Q net,ar=339C ar+1031H ar-109（O ar-S ar）-25.1M ar =339×48.3+1031×3.4-109×（5.6-3.0）-25.1×10.0 =19344.7kJ/kg 与所给收到基低位发热量误差为: 19344.7-18920=424.7kJ/kg<836.32kJ/kg（在A d=32%>25%下，合理）。 四．锅炉各受热面的漏风系数和过量空气系数 序号受热面名称入口'α漏风Δɑ出口''α 1 炉膛 1.3 0.1 1.4 2 凝渣管 1.4 0 1.4 3 对流管束 1. 4 0.1 1.5 4 省煤器 1. 5 0.1 1.6 5 空气预热器 1. 6 0.1 1.7

（工业锅炉设计计算P134表B3~P135表B4）由于AⅡ是较好烧的煤，因此'' 在1.3~1.5取值1.4。 五.理论空气量及烟气理论容积计算 以下未作说明的m3均指在标准状况0℃，101.325kPa的情况下体积。 序号名称 符 号 单位计算公式结果 1 理论空气 量 V0m3/kg V0=0.0889(C ar ＋0.375S ar )＋0.265H ar －0.0333O ar =0.0889（48.3+0.375×3）+0.265×3.4-0.0333 ×5.6 5.10 8 2 RO2容积V RO2m3/kg V RO2 =0.01866(C ar ＋0.375S ar ) =0.01866（48.3+0.375×3） 0.92 2 3 N2理论容 积 2 N V m3/kg V0 N2 =0.79V0＋0.008N ar =0.79×5.108+0.008×0.9 4.04 3 4 H2O理论 容积 2 O H V m3/kg V0 H2O =0.111H ar ＋0.0124M ar ＋0.0161V0 =0.111×3.4+0.0124×10+0.0161×5.108 0.58 4 5 理论烟气 量 y V m3/kg V0 y =V RO2 ＋V0 N2 ＋V0 H2O =0.922+4.043+0.584 5.54 9 (工业锅炉设计计算 P187) 六．各受热面烟道中烟气特性计算 序号名称 符 号 单位计算公式炉膛 对流 管束 省煤 器 空气 预热 器 1 平均过 量空气 系数 αav－（α’+α”）／２ 1.4 1.45 1.55 1.65 2 实际水 蒸气容 积 V H2O m 3/k g 2 O H V+0.0161（αav-1） V0 0.617 0.621 0.629 0.637 3 实际烟 气量 V y m 3/k g Vg=V RO2 +0 2 N V+V H2O+（αav -1）V0 7.625 7.885 8.404 8.923 4 ＲＯ２ 容积份 额 r RO2－ g RO V V 2 0.120 9 0.116 9 0.109 7 0.103 3 5 Ｈ２Ｏ 容积份 额 r H2O－ g H V V 2 O0.080 9 0.078 8 0.074 9 0.071 4 6 三原子 气体容 积份额 r q－r RO2+r H2O0.201 8 0.195 7 0.184 6 0.174 7

工业锅炉控制系统设计

工业锅炉控制系统设计 The following text is amended on 12 November 2020.

工业锅炉控制方案设计 学生学号： 学生姓名：曹新龙 专业班级：自动化12102班指导老师：赵莹萍 目录

引言 锅炉是国民经济中主要的供热设备之一。电力,机械，冶金，化工，纺织，造纸，食品等工业和民用采暖都需要锅炉供给大量的蒸汽。各种工业的生产性质与规模不同，工业和民用采暖的规模大小也不一样，因此所需的锅炉容量，蒸汽参数，结构，性能方面也不尽相同。锅炉是供热之源，锅炉机器设备的任务在于安全，可靠，有效地把燃料的化学能转化成热能，进而将热能传递给水，以生产热水和蒸汽。为了提高热量及效率，锅炉向着高压，高温和大容量等方向发展。供热锅炉，除了生产工艺有特殊要求外，所生产的热水不需要过高温的压力和温度，容量也无需很大。 随着生产的发展，锅炉日益广泛的应用于工业生产的各个领域，成为发展国民经济的重要热工设备之一。在现代化的建设中，能源的需求是非常大的，然而我国的能源利用率极低，所以提高锅炉的热效率，具有极为重要的实际意义。此外，锅炉是否能应地制宜地有效地燃用地方燃料，并满足环境保护的各项要求而努力解决烟尘污染问题，以提高操作管理水平，减轻劳动强度，保证锅炉额定运行及运行效率，安全可靠地供热等课题。 锅炉微机控制，是近年来开发的一项新技术，它是微型机软件、硬件、自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物。工业锅炉数量大、分布广，我国现有中、小型锅炉30多万台，每年耗煤量占我国原煤产量的1/3，大多数工业锅炉仍处于能耗高、浪费大、环境污染严重的生产状态。因此,提高热效率，提高自动化水平及防止环境污染, 降低耗煤量与耗电量，均是设计工业锅炉需考虑的重要因素。用微机进行控制是一件具有深远意义的工作。 本课题的主要方向就是采用过程控制对工业锅炉进行控制，采用先进的控制算法，以达到优化技术指标、提高经济效益和社会效益、提高劳动生产率、节约能源、改善劳动条件、保护环境卫生、提高市场竞争能力的作用。

工业锅炉房设计规范

中华人民共和国国家标准 工业锅炉房设计规范 GBJ41一79 （试行） 主编单位：中华人民共和国第一机械工业部 中华人民共和国冶金工业部 批准单位：中华人民共和国国家基本建设委员会 中华人民共和国第一机械工业部 中华人民共和国冶金工业部 试行日期：1980年12月1日 关于颁发《工业锅炉房设计规范》的通知 （79）建发设字第607号 （79）一机设院联字1823号 （79）冶色字第3380号 根据国家基本建设委员会（73）建革设字第239号通知的要求，由第一机械 工业部、冶金工业部会同有关单位对第一机械工业部一九六四年颁发的《工业锅 炉房设计规范》机标建（JBJ）3－64进行了修订，已经有关部门会审。现批准修 订后的《工业锅炉房设计规范》GBJ41－79为国家标准，自1980年12月1日起试行。 本规范由第一机械工业部管理，具体解释等工作由第一机械工业部第二设计 院负责。 国家基本建设委员会 第一机械工业部 冶金工业部 一九七九年十二月二十九日 修订说明 本规范是根据国家基本建设委员会（73）建革设字第239号通知，由第一机 械工业部第二设计院和冶金工业部北京有色冶金设计院会同有关设计单位和高等 学校对第一机械工业部于1964年颁发的《工业锅炉房设计规范》机标建（JBJ） 3-64共同修订而成。 在修订过程中，结合我国现有的技术经济水平，向全国有关地区和单位进行 了较为广泛的调查研究和必要的测试工作，总结了建国以来广大群众的实践经验， 并征求了全国有关单位的意见，最后由有关部门共同审查定稿。 本规范共分十二章和四个附录。修订的主要内容是：修改了原规范的适用范 围、设备选用的原则和具体方法；充实了燃烧煤的设施、热工监测和控制以及安 全保护方面的内容；新增加了燃烧重油的设施、燃烧天然气的设施、热水锅炉及 附属设施和厂区热力管道方面的内容。 为了使本规范在试行过程中能更好地适应国家建设发展的需要，希各有关部 门注意积累资料和总结经验。在发现本规范有需要修改和补充之处时，请将意见 和有关资料寄交第一机械工业部第二设计院，并抄送第一机械工业部设计总院， 以便今后修订时参考。 第一机械工业部 冶金工业部 一九七九年十二月十一日 目录 第一章总则 第二章锅炉及燃烧设施 第一节一般规定 第二节燃烧煤的设施 第三节燃烧重油的设施

工业锅炉安全技术标准版本

文件编号：RHD-QB-K5941 （解决方案范本系列） 编辑：XXXXXX 查核：XXXXXX 时间：XXXXXX 工业锅炉安全技术标准 版本

工业锅炉安全技术标准版本 操作指导：该解决方案文件为日常单位或公司为保证的工作、生产能够安全稳定地有效运转而制定的，并由相关人员在办理业务或操作时进行更好的判断与管理。，其中条款可根据自己现实基础上调整，请仔细浏览后进行编辑与保存。 锅炉是生产蒸汽的设备，它把燃料的化学能转变为热能，再利用热能产生蒸汽。锅炉的危险因素包括：锅炉在运行时，不仅要承受一定的温度和压力，而且要遭受介质的侵蚀和飞灰磨损，因此具有爆炸的危险。如果锅炉在设计制造及安装过程中存在缺陷或因年久失修，或违反操作规程都可能出现严重的事故。 一、锅炉安全的重要性 1.锅炉、压力容器的工作条件：承受压力和温度；接触腐蚀性介质；容易超载；连续运行。 2.锅炉、压力容器事故危害严重：冲击波；碎

片伤人；介质外溢，造成事故。 二、锅炉安全的连锁系统 1、连锁装置：为防止操作失误而设置的控制机构 2、报警装置：锅炉运行中存在不安全因素致使锅炉处于危险状态时，能自动发出声、光或其他明显报警信号的仪器。 3、计量装置：是指自动显示锅炉运行中与安全有关的工艺参数或信息的仪表装置。 4、卸压装置：是指锅炉超压时能自动泄放压力的装置。 三、锅炉安全装置： 1、安全阀 (1)安全阀作用：当锅炉压力超过预定的数值时，安全阀自动开启，排汽泻压，将压力控制在允许

范围内，同时发出警报！当压力降到允许值时，安全阀又能自行关闭，使锅炉在允许的压力范围内继续运行。 （2）安全阀的选用：购买有生产许可证的企业生产的产品，出厂产品要有合格证。根据容器特性选用安全阀。 （3）安全阀的安装 ——安全位置：垂直安装，在锅筒最高位置，且便于平时维护。 ——连接方式：法兰连接；螺纹连接；焊接连接。 ——排放要求：排汽管直通安全地点。 （4）安全阀的维护保养 ——经常保持清洁，防止锈蚀或堵塞； ——经常检查铅封是否完好；

DZL1.4-0.7锅炉产品设计说明书

目录 一、锅炉简介 二、设计规范及技术依据 三、锅炉主要技术经济指标和有关数据 四、锅炉结构 五、炉烘与燃烧设备设计 六、锅炉辅机及其参数 七、锅炉所配安全附件 八、锅炉水质要求 九、其他

产品设计说明书 一、锅炉简介： DZL1.4-0.7/95/70-AⅡ锅炉是在老式DZL型锅炉的基础上，经过优化设计的卧式快装单锅筒纵置式三回程水火管锅炉，封头采用椭圆形封头，烟管采用螺纹烟管，烟气经炉膛从锅炉筒后部两侧经翼形烟道进入前部烟箱，后经螺纹烟管进入后烟箱，经除尘器、引风机尽进入烟囱。采用炉篦以小块炉排片为主，中间由滚轮支承，密闭风室与具有调风、放灰相匹配的轻型链条炉排，由上煤机、无级调速箱，实现机械进煤，配有鼓引风机和出渣机，实现机械通风和出渣机械化。 二、设计规范及技术依据： 1、《热水锅炉安全技术监察规程》 2、JB/T10094-2002《工业锅炉通用技术条件》 3、TSG G0002-2010《锅炉节能技术监督管理规程》 4、GB/T1576-2008《工业锅炉水质》 5、GB13271-2001《锅炉大气污染排放标准》 6、GB50273-2009《锅炉安装工程施工及验收规范》 7、GB50211-2004《工业炉砌筑工程施工及验收规范》 8、GB/T16508-96《锅壳锅炉受压元件强度计算》

9、《层状燃烧及流化床燃烧工业锅炉热力计算方法》 中国标准出版社.2005 10、《工业锅炉设计计算标准方法——烟风阻力计算》，2003. 11、JB/T4730-2005《承压设备无损检测》 12、GB/T18342-2001《链条炉排锅炉用煤技术条件》 13、JB/T1609-1993《锅炉锅筒制造技术条件》 14、JB/T1610-1993《锅炉集箱制造技术条件》 15、JB/T1611-1993《锅炉管子制造技术条件》 16、JB/T1619-2002《锅壳锅炉本体制造技术条件》 17、JB/T1613-1993《锅炉受压元件焊接技术条件》 18、JB/T1612-1994《锅炉水压试验技术条件》 19、JB/T1615-1991《锅炉油漆和包装技术条件》 20、GB/T18342-2001《链条炉排锅炉用煤技术条件》 三、锅炉主要技术经济指标和有关数据 1、锅炉参数 锅炉供热量 1.4MW 额定工作压力0.7MPa 出水温度95℃ 回水温度70℃ 2、设计燃料Ⅱ类烟煤Q net. ar=17694kJ/kg

组态王课程设计锅炉温度控制系统

锅炉温度控制系统上位机设计 1.设计背景 锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中必不可少的重要的动力设备。它所产生的高压蒸汽，既可以作为风机、压缩机、大型泵类的驱动透平的动力源，又可作为蒸馏、化学反应、干燥和蒸发等过程的热源。随着工业生产规模的不断扩大，生产设备的不断创新，作为全厂动力和热源的锅炉，办向着大容量、高参数、高效率发展。为了确保安全，稳定生产，锅炉设备的控制系统就显得愈加重要。随着经济的迅猛发展，自动化控制水平越来越高，用户对锅炉控制系统的工作效率要求也越来越高，为了提高锅炉的工作效率，较少对环境的污染问题，所以利用计算机与组态软件技术对锅炉生产过程进行自动控制有着重要的意义。 2.任务要求 (1) 按照题目设计监控画面及动态模拟； (2) 在数据字典中定义需要的内存变量和I/O变量； (3) 实现监控系统的实时、历史曲线及报警界面显示； (4) 实现保存数据和参数报表打印功能； (5) 实现登陆界面和帮助界面。 3. 界面功能 3.1 系统说明 本系统的目的是实现锅炉的温度控制，所以在监控界面设置了加热部分和降温部分，同时通过观察相应仪表，操作者手动的实现对锅炉温度的控制，而且在加热过程和降温过程中有信号灯可以清楚地显示系统工作在什么阶段。此外，在监控界面加入了液位控制部分，通过对进水量和出水量的控制实现液位平衡。实时曲线和历史曲线可以让操作者清楚地观察到锅炉内液体的液位高度和温度，从而更加准确的操作系统，达到控制要求。实时报警界面可以随时进行提醒，防止发生意外情况。帮助界面可以让初次登陆该系统的用户快速学会如何操作系统。登陆界面中加入用户登陆部分，只有有相应权限的操作者也可以控制系统。该系统还加入历史曲线打印功能和对系统相关变量的保存功能，用户可以随时查看历史记录。 3.2主监控界面 主控界面实现的是操作者观察仪表，得到锅炉内液体温度和液位的实时信息，通过调节电磁阀1、2，使得锅炉内液体液位保持在要求范围内，通过加热按钮和降温按钮对

GB1576-2008工业锅炉水质

给水：送进锅炉的水。主要由汽轮机的凝结水、补给水、生产返回水和各种热力设备的疏水等组成。 锅水：指在锅炉本体的蒸发系统中流动着受热沸腾而产生蒸汽的水。 GB1576-2008《工业锅炉水质》 2009.3.23

《工业锅炉水质》 一、修订概况 《工业锅炉水质》标准是根据国家标准化管理委员会2006年的国家标准修订计划（项目计划编号：20064862-T-469），对GB1576-2001《工业锅炉水质》进行的修订。 1、修订原则 工业锅炉水质标准修订遵循以下原则： （1）规范性 按GB/T1.1-2000《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写规则》和GB/T1.2-2002《标准化工作导则第2部分：标准中规范性技术要素内容的确定方法》的要求进行修订。 （2）连续性 GB1576自1979年颁布以来，经历了1985年、1996年和2001年三次修订，是一个比较成熟的标准，具有较好的适用性。近三十多年的实践证明，该标准为确保我国工业锅炉安全运行发挥了很大的作用。鉴于此，凡是实践证明符合我国国情，且能确保锅炉安全运行、执行有效的内容，在新标准中均予以保留。GB/T1576-2008是在GB1576-2001基础上进行修改、充实、完善的。 （3）适用性 随着我国国民经济的迅速发展和技术的不断进步，对节能降耗和环境保护提出了更高要求。根据工业锅炉产品发展趋势，JB/T10094－2002《工业锅炉通用技术条件》的适用范围在2002年修订时已将工业锅炉额定压力扩大至小于3.8MPa，本标准在修订时适用范围随之扩大到小于3.8MPa。为适应社会需求的变化，近几年贯流锅炉、直流锅炉得到广泛应用，这种锅炉对水质提出了更高的要求，原标准已不适用于这类锅炉的要求；再则，用于工业锅炉的阻垢剂和除氧剂的种类日渐增多，效果也比原标准规定的药剂有所提高，新标准应适应发展的要求；另外，在保证锅炉安全运行的前提下，为了促进工业锅炉节能减排，修订标准时，对有关指标作出相应的规定。 （4）可操作性 充分考虑我国锅炉水处理现状和现有的分析条件、技术水平、可能达到的程度进行修订。针对原标准中个别水质指标的测试方法难度较大，例如悬浮物测定，不少单位不具备测试条件，为此参照了国外和国内同类标准作了修改，以便使标准更具有可操作性。 （5）先进性 参考国际标准和先进国家的标准，在原标准的基础上，使修订后标准的技术性、科学性、先进性有所提高。在修订本标准时，充分参考了ISO(国际标准)、JIS(日本标准) 、BS(英国标准)、美国ASME的锅炉水质导则等。 （6）针对原标准在执行过程中存在的问题和标准本身的不足进行修订。 （7）根据试验结果和锅炉用户的实践经验修订水质控制项目的具体指标。 2、本标准与GB1576-2001的主要差异 ——根据我国政府入世时的承诺，使标准符合《贸易技术壁垒协议（TBT）》的规定，本标准性质由强制标准修订为推荐标准； ——按GB/T1.1-2000《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写规则》要求进行编写，增加了目次、规范性引用文件、术语和定义章节； ——适用范围扩大到额定压力小于3.8MPa的锅炉，并规定了本标准不适用

火力发电厂锅炉自动控制系统

火力发电厂锅炉给水自动控制系统 工业锅炉的汽包水位是运行中的一个重要参数，维持汽包水位是保持汽轮机和锅炉安全运行的重要条件，锅炉汽包水位过高会造成汽包出口蒸汽中水分过多，使过热器受热面结垢而导致过热器烧坏，同时还会使过热汽温急剧变化，直接影响机组运行的经济性和安全性；汽包水位过低则可能导致锅炉水循环工况破坏，造成水冷壁管供水不足而烧坏。 1.串级三冲量给水控制 如今的汽包水位自动控制基本上都是通过分散控制系统（DCS）来实现的，而控制策略基本上已串级三冲量给水控制为主，单回路调节已不能适应大型锅炉汽包水位的控制，如今已很少采用，串级三冲量给水控制由于引入了蒸汽流量和给水流量信号，对快速消除，平衡水位有着明显的效果，因此被广泛采用。 1.1 串级三冲量给水控制系统工作原理 如图 4.1 所示，串级三冲量给水控制系统由主调节器PI1(控制器1)和副调节器PI2（控制器2）串联构成。主调节器接受水位信号H f为主控信号，其输出去控制副调节器。副调节器接受主调节器信号I H外，还接受给水量信号I W和蒸汽流量信号I D。副调节器的作用主要是通过内回路进行蒸汽流量D 和给水流量W 的比值调节，并快速消除水侧和汽侧的扰动。主调节器主要是通过副调节器对水位进行校正，使水位保持在给定值。 串级三冲量给水控制系统有以下特点：两个调节器任务不同，参数整定相对独立。主调节器的任务是校正水位，副调节器的任务是迅速消除给水和蒸汽流量扰动，保持给水和蒸汽量平衡。给各整定值的整定带来很大的便利条件。在负荷变化时，可根据对象在内外扰动下虚假水位的严重程度来适当调整给水流量和蒸汽流量的作用强度，更好的消除虚假水位的影响，改善蒸汽负荷扰动下水位控制的品质。给水流量和蒸汽流量的作用强度之间是相互独立的，这也使整定工作更加方便自由。

PLC在工业锅炉自动控制系统中的应用

1 引言 锅炉是发电厂及其它工业企业中最普遍的动力设备之一，它的功能是把燃料中的贮能，通过燃烧转化成热能，以蒸汽或热水的形式输向各种设备。目前，国内大多数工业锅炉都是人工控制的，或简单的仪表单回路调节系统，燃料浪费很大。工业锅炉作为一个设备总体，有许多被控制量与控制量，扰动因数也很多，许多参数之间明显地存在着复杂的耦合关系。对于工业锅炉这个复杂的系统，由于其内部能量转换机理过于复杂，采用常规的方式进行控制，难以达到理想的控制效果，因此，必须采用智能控制方式控制，才能获得最佳控制效果。 2 系统的组成 系统运行的示意图如图1所示。 图1 系统运行示意图 由图1可知，燃料和空气按一定比例进入燃烧室燃烧，产生的热量传递给蒸汽发生系统，产生饱和蒸汽，经负荷设备调节阀供给负荷设备使用。与此同时，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，最后经引风机送往烟囱排入大气。 锅炉是个较复杂的调节对象，为保证提供合格的蒸汽以适应负荷的需要，生产过程各主要工艺参数必须加以严格控制。主要调节项目有;负荷、锅炉给水、燃烧量、减温水、送风等。主要输出量是:汽包水位、蒸汽压力、过热蒸汽温度、炉膛负压、过剩空气等。这些输入量与输出量之间是互相制约的，例如，蒸汽负荷变化时，必然会引起汽包水位、蒸汽压力和过热蒸汽温度的变化;燃料量的变化不仅影响蒸汽压力，同时还会影响汽包水位、过热蒸汽温度、空气量和炉膛负压等。对于这样复杂的对象，工程处理上作了一些简化，将锅炉控制系统划分为若干个调节系统。主要的调节系统有: (1) 汽包水位调节系统 被调量是汽包水位，调节量是给水流量，它主要考虑汽包内部物料平衡，使给水量适应锅炉的蒸发量，维持汽包水位在工艺允许范围内。 (2) 过热蒸汽温度调节系统 维持过热器出口温度在允许范围之内，并保证管壁温度不超过允许工作温度。 (3) 燃烧调节系统

范例-PLC在工业锅炉自动控制系统中的应用

PLC在工业锅炉自动控制系统中的应用 1 引言 锅炉是发电厂及其它工业企业中最普遍的动力设备之一，它的功能是把燃料中的贮能，通过燃烧转化成热能，以蒸汽或热水的形式输向各种设备。目前，国内大多数工业锅炉都是人工控制的，或简单的仪表单回路调节系统，燃料浪费很大。工业锅炉作为一个设备总体，有许多被控制量与控制量，扰动因数也很多，许多参数之间明显地存在着复杂的耦合关系。对于工业锅炉这个复杂的系统，由于其内部能量转换机理过于复杂，采用常规的方式进行控制，难以达到理想的控制效果，因此，必须采用智能控制方式控制，才能获得最佳控制效果。 2 系统的组成 系统运行的示意图如图1所示。 图1 系统运行示意图 由图1可知，燃料和空气按一定比例进入燃烧室燃烧，产生的热量传递给蒸汽发生系统，产生饱和蒸汽，经负荷设备调节阀供给负荷设备使用。与此同时，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，最后经引风机送往烟囱排入大气。

锅炉是个较复杂的调节对象，为保证提供合格的蒸汽以适应负荷的需要，生产过程各主要工艺参数必须加以严格控制。主要调节项目有;负荷、锅炉给水、燃烧量、减温水、送风等。主要输出量是:汽包水位、蒸汽压力、过热蒸汽温度、炉膛负压、过剩空气等。这些输入量与输出量之间是互相制约的，例如，蒸汽负荷变化时，必然会引起汽包水位、蒸汽压力和过热蒸汽温度的变化;燃料量的变化不仅影响蒸汽压力，同时还会影响汽包水位、过热蒸汽温度、空气量和炉膛负压等。对于这样复杂的对象，工程处理上作了一些简化，将锅炉控制系统划分为若干个调节系统。主要的调节系统有: (1) 汽包水位调节系统 被调量是汽包水位，调节量是给水流量，它主要考虑汽包内部物料平衡，使给水量适应锅炉的蒸发量，维持汽包水位在工艺允许范围内。 (2) 过热蒸汽温度调节系统 维持过热器出口温度在允许范围之内，并保证管壁温度不超过允许工作温度。 (3) 燃烧调节系统 使燃料燃烧所产生的热量适应蒸汽负荷的需要;使燃料量与空气量之间保持一定比例，以保证经济燃烧;使引风量与送风量相适应，以保持炉膛负压稳定。 这里将讨论锅炉汽包水位调节系统、燃烧调节系统及蒸汽温度调节系统。 2.1 系统的检测信号及锅炉的控制任务 锅炉设备的检测信号包括:蒸汽流量、汽包水位、汽包蒸汽压力、加水量、炉膛负压、鼓风量、烟气含氧量、当已知检测信号的情况下，锅炉的控制任务是:在用户蒸汽机需要的情况下，PLC控制加水阀、输煤量、鼓风量与引风量，使保持锅炉汽包水位稳定，蒸汽压力稳定，炉膛负压稳定，烟气稳定，使燃料能量最充分地燃烧，以取得最大的热效率。 2.2锅炉的主要控制流程 (1) 锅炉水位控制流程 水位自动控制的主信号为水位差压变送器输出的信号。前馈信号可以

锅炉用水标准

锅炉用水标准 时间：2007年11月2日 一、范围 本标准规定了工业锅炉运行时的水质要求。 本标准适用于额定出口蒸汽压力小于等于2.5MPa，以水为介质的固定式蒸汽锅炉和汽水两用锅炉也适用于以水为介质的固定式承压热水锅炉和常压热水锅炉。 二、水质标准 1、蒸汽锅炉和汽水两用锅炉的给水一般应采用锅外化学水处理，水质应符 合表1规定 表1

国家质量技术监督局2001-01-10批准2001-10-01实施

2) 碱度mmo1/L的基本单元为c(OH-、1/2CO2-3、HC03-)，下同。 对蒸汽品质要求不高，且不带过热器的锅炉，使用单位在报当地锅炉压力容器安全监察机 构同意后，碱度指标上限值可适当放宽。 3) 当锅炉额定蒸发量大于等于6t/h时应除氧，额定蒸发量小于6t/h的锅炉如发现局部腐蚀 时，给水应采取除氧措施，对于供汽轮机用汽的锅炉给水含氧量应小于等于0.05mg/L。 4) 如测定溶解固形物有困难时，可采用测定电导率或氯离子(C1-)的方法来间接控制，但溶 解固形物与电导率或与氯离子(Cl-)的比值关系应根据试验确定。并应定期复试和修正此 比值关系。 5) 全焊接结构锅炉相对碱度可不控制。 6) 仅限燃油、燃气锅炉 2、额定蒸发量小于等于2t/h，且额定蒸汽压力小于等于1.0MPa的蒸汽锅炉和汽水两用锅炉（如对汽、水品质无特殊要求）也可采用锅内加药处理。但必须对锅炉的结垢、腐蚀和水质加强监督，认真做好加药、排污和清洗工作，其水质应符合表2规定。 表2

3 、承压热水锅炉给水应进行锅外水处理，对于额定功率小于等于4.2MW非管架式承压的热水锅炉和常压热水锅炉，可采用锅内加药处理，但必须对锅炉的结垢、腐蚀和水质加强监督，认真做好加药工作，其水质应符合表3的规定。 表3

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

FGR的循环型工业锅炉节能控制系统设计分析

FGR的循环型工业锅炉节能控制系统设计分析 摘要：氮氧化物是雾霾产生的一大成因，也是燃气锅炉排放的主要污染物。已颁布的《北京市锅炉大气污染物排放标准》将工业锅炉氮氧化物的排放标准大幅提高。 关键词：FGR循环型工业锅炉；节能控制系统设计； 工业锅炉是重要的热能动力设备，我国是当今世界锅炉生产和使用最多的国家。我国锅炉制造业特别是改革开放以来随着国民经济的蓬勃发展，全国有千余家持有各级锅炉制造许可证的企业可以生产各种不同等级的锅炉。由于节能环保日益严格，而工业锅炉又处于能耗高、浪费大、环境污染严重的生产运行状态，因此对工业锅炉推广应用各种新技术、新工艺、新管理是实现节能降耗、减少污染的重要途径。随着工业生产规模的不断扩大，生产过程不断强化。 一、烟气循环FGR的主要原理 烟气循环参与再燃烧有两种方式：烟气内部循环和烟气外部再循环。烟气内部循环一般用于普通低氮应用，利用燃烧器喷嘴流速产生卷吸烟气的效应，使少量烟气再次参与燃烧，降低火焰温度，排放目标值为80 mg／m3；而烟气外部再循环是通过风机的机械力量大幅度增加再循环烟气的流量，再循环烟气量可占总烟气量的25％，大幅度降低火焰温度，更低的氮氧化物排放。 二、FGR的循环型工业锅炉节能控制系统设计分析 1.物料出口温度控制。经过分析可知，影响锅炉物料出口温度的因素包括物料流量、燃烧工况以及空气量与燃料量比值等，在控制系统中，物料出口温度是通过改变燃料流量来控制的，但受到燃烧工况、风量的跟随作用以及风量与燃料量的比值影响。为了使物料出口温度稳定在目标温度，必须保证燃料能够充分燃烧，释放出足够的能量，因此选择采用串级控制系统。该控制系统中，物料出口温度控制回路为串级控制系统的主回路。在控制方案中，当物料出口温度由于某种干扰变化时，通过物料出口温度控制器的输出来改变燃料控制器的给定值，使燃料量随之变化。然后通过比值控制器使空气量也发生改变，保持燃料量和空气量的流量比不变。但从动态角度看，因蒸汽出口温度变化首先反应到燃料量给定值的变化，使燃料量随之变化，再经过燃料量测量变送器、比值器，改变空气量控制器的给定值，空气量才发生变化。显然，空气量的变化滞后于燃料量，即动态比值不能得到保证。在实际工业生产中，为了使燃料完全燃烧，在提升负荷时要求先提升空气量，后提升燃料量;在降低负荷时，要求先降低燃料量，后降低空气量，即所谓具有逻辑提降量的比值控制系统。通过增加两个选择器HS、LS 组成具有逻辑提降功能的燃烧过程控制系统，空气量与燃料量的比值。燃烧系统要减少稳态误差，同时由于流量噪声比较大，不能采用微分作用。因此，燃料流量控制器和空气流量控制器均采用控制器。如有微分作用时，一旦主控制器和输出稍有变化，调节阀将大幅度变化，不利于控制，所以副控制器选用控制器，主控制器采用PID 控制器。 2.烟气含氧量闭环控制。烟气含氧量是指燃料燃烧之后排出的烟气中氧气的含量，它主要与燃料的燃烧状况有关。烟气含氧量的影响因素是燃烧工况。燃烧过程的燃料量与空气量比值控制系统存在一个不足，即不能保证两者是最优比，这是由于流量测量的误差以及燃料质量的变化所造成的。为此，文中方案采用烟气氧含量作为送风量的校正信号。锅炉燃烧过程中烟气含氧量的闭环控制方案，烟气含氧量作为被控变量，其设定值是锅炉燃烧效率最高情况下的最优烟气含氧

生物质直燃锅炉设计计算

生物质直燃锅炉设计计算 生物质直燃锅炉设计计算 3.1锅炉设计时主要的结构尺寸 1）炉膛净空尺寸：250×250×1400 2）炉排有效面积250×600，共做3块，炉排小孔4mm，开孔率40%，炉排下两侧装导轨，机械传动 3）前拱高200，长50； 4）后拱高180，长300 3）炉顶出口：天圆地方结构，出口60mm 4）点火炉门80×80，装在侧强 5）看火孔42mm 6）炉前装料斗 7）料层厚度60mm 6）炉顶装省煤器，管子18mm，前后各布置测点一个。 8）每隔300mm一个测点，测点预留孔14mm，烟囱上布置一个测点 9）支架高度800mm 10）炉膛内衬80mm厚，布置抓钉 11）整体用不锈钢外包装 12）支架高度800mm 13）整体外形长宽高：760×410×2200

3.2试验原料 本试验是采用生物质颗粒燃料（玉米秸秆颗粒燃料），是由生物质燃料成型机压制而成的。其尺寸是圆柱形，直径是8mm，燃料颗粒自然堆积密度为554.7kg/m3，其颗粒密度为1200kg/m3。 实验前用氧弹式量热仪测定玉米颗粒燃料的收到基净发热量qnet,ar ， qnet,ar=15132kJ/kg。 由燃料元素分析仪分别测定其收到基中C，H，N，S，O的含量，得到： Car=44.92%，Har=5.77%，Nar=0.98%，Sar=0.21%，Oar=31.26%。 用燃料工业分析仪分别测定其收到基水分含量（Mar），收到基挥发分含量（Var），收到基固定炭含量（Far），收到基灰分含量（Aar）。如下： Mar= 9.15%，Var= 75.58%，Far= 7.56%，Aar= 7.71%。 3.3直燃锅炉设计的相关参数 1）锅炉功率要求：10 kW； 2）温度：查阅暖通空调设计指南（P63）可以得到室内空气温度在16-24℃范围内[2]，在试验期间实际测得当时温度为16℃，室外环境温度t0=10℃，排烟温度tpy低于烟气露点，150℃左右 [20]，tpy =165℃； 3）热负荷：查相关锅炉设计手册得炉排单位面积热负荷经验值700~1050kW/m2 [3-8]，由于低温及燃料易燃尽时取上限，所以取qF= 1050 kW/m2；炉膛单位容积热负荷经验值235~350kW/m3 [3-8]，

基于S7-200PLC的锅炉控制系统的设计

第一章绪论 锅炉是供热设备中最普遍的动力设备之一，它的功能是把燃料中的贮能，通过燃烧转化成热能，以蒸汽或热水的形式输向各种设备。目前，大多数锅炉都是人工控制的，或简单的仪表单回路调节系统，燃料浪费很大。锅炉作为一个设备总体，有许多被控制量与控制量，许多参数之间明显地存在着复杂的关系。对于锅炉这个复杂的系统，由于其内部能量转换机理过于复杂，采用常规的方式进行控制，难以达到理想的控制效果，因此，必须采用智能控制方式控制，才能获得最佳控制效果。 可编程逻辑控制器(PLC)既能代替传统的继电器接触器控制系统，又具有扩展各种输入输出模块，如A/D模块、热电偶热电阻模块，构成多功能控制系统。现代PLC集成度高、功能强、抗干扰能力强、组态灵活、工作稳定。在传统工业的现代化改造中发挥着越来越重要的作用。 目前供暖锅炉大都采用人工监控，一方面浪费人力；另一方面在出现事故隐患时，操作人员难以及时发现，很容易造成运行中设备的事故。 在各种工业企业的动力设备中，锅炉是重要的组成部分,所以锅炉的性能至关重要。要设计一套完整的、性能良好的工业燃烧锅炉，首先就必须了解一般燃烧锅炉的基本构造和燃烧过程。 1.1 锅炉的基本构造 锅炉是一种产生蒸汽或热水的热交换设备。它通过燃料的燃烧释放大量热能，并通过热传递把能量传递给水，把水变成蒸汽或热水，蒸汽或热水直接供给工业和生活中所需要的热能。所以锅炉的中心任务是把燃料中的化学能有效的转化为蒸汽的热能。图1.1为简单锅炉的大体组成部分。 锅炉的主要设备包括气锅、炉子、炉膛、锅筒、水冷壁、过热器、省煤器、燃烧设备、引风设备、送风设备、给水设备、空气预热器、水处理设备、燃料供给设备以及除灰除尘设备等。 气锅：由上下锅筒和三簇沸水管组成。水在管内受管外烟气加热，因而管簇内发生自然的循环流动，并逐渐气化，产生的饱和蒸汽积聚在上锅筒里面。 炉子：是使燃烧从充分燃烧并释放出热量的设备。 炉膛：保证燃料的充分燃烧，并使水流受热面积达到规定的数值。

锅炉技术规格书

版

目录 1 总则 2 适用标准规范 3 供货范围 4 设计界面划分和设计协调 5 设计基础条件 6 设计运行条件 7 锅炉设计和制造技术要求 8 仪表与控制系统技术要求 9 分包与外购 10 监造和检验 11 包装和运输 12 安装现场保管 13 性能考核、保证和验收 14 技术资料及交付进度 15 技术服务和人员培训

1.总则 1.1本技术规格书适用于青海大美甘河工业园区尾气综合利用制烯烃项目热电装置3台240t/h循环流化床锅炉及辅助设备。 1.2本技术规格书规定了锅炉及辅助设备的功能设计、结构、性能、安装、性能考核、技术服务和人员培训等方面的技术要求，这些要求是最低限度的技术要求。 1.3锅炉供货厂商遵循本技术规格书并不解除锅炉供货厂商的锅炉设计等任何责任和义务。 2.适用标准规范 2.1锅炉供货厂商在设计、制造、检查、试验、包装及运输过程中应采用如下最新版有效标准规范： 《锅炉原材料入厂检验标准》JB/T337 5 《蒸汽锅炉参数系列》GB753 《燃煤电站锅炉技术条件》SD268 《电站锅炉技术条件》JB/T669 6 《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量标准》GB12145 《火力发电厂设计技术规程》DL/T500 《小型火力发电厂设计规范》GB 50049《火力发电厂汽水管道设计技术规定》DL/T505 4 《电站锅炉水动力计算方法》JB/T210 《锅炉锅筒制造技术条件》JB/T160 9 《锅炉集箱制造技术条件》JB/T161 《锅炉管子制造技术条件》JB/T161 1 《锅炉受压元件焊接技术条件》JB/T161

3 《锅炉钢结构制造技术条件》JB/T162 《锅炉锻件技术条件》JB/T962 6 《锅炉内部装置技术条件》JB/T319 1 《高压锅炉用无缝钢管》《低中压锅炉用无缝钢管》GB5310 GB3087 《管式空气预热器制造技术条件》JB1616 《火电厂大气污染物排放标准》GB13223 《钢结构设计规范》GBJ17 《电站锅炉性能试验规程》GB10184 《水管锅炉受压元件强度计算》GB9222 《锅炉油漆和包装技术条件》JB1615 《电力建设施工及验收技术规范》（锅炉机组篇）DL/T504 7 《电力工业锅炉压力容器监察规程》DL/T612 《蒸汽锅炉安全技术监察规程》 《压力容器安全技术监察规程》 2.2锅炉供货厂商在设计、制造、检查、试验、包装及运输过程中，如有新标准规范发布，则应按新标准规范执行。 2.3如所使用的标准规范相互存在矛盾时，锅炉供货厂商应按更严格的标准规范执行。 3.供货范围 锅炉供货厂商的供货范围包括锅炉及辅助设备，详见附件1《供货范围》。 4.设计界面划分和设计协调 见附件2《设计界面划分和设计协调》。