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篇1：锅炉运行论文
锅炉运行论文
煤质变化对锅炉燃烧的影响及应对措施
贾海洋
（河北工程大学科信学院，邯郸市，056038）
摘要：目前，随着国内市场上煤炭价格的一路高歌猛进，对于燃煤的火电机组来说运行成本越来越来越高，很多电厂因此败下阵来。各个电厂都在紧锣密鼓地进行着节能工作，尽可能地减少运行成本。本文通过分析煤炭的燃烧过程、链条炉排的燃烧特点及其对煤质的要求以及煤质不同成分对锅炉燃烧的影响，提出了在煤质发生变化时的应对措施，来保证供热质量达标和安全平稳运行。 关键词：煤质；锅炉；燃烧；应对措施
COAL CHANGE ON BOILER COMBUSTION INFLUENCE AND MEASURES
JIA Haiyang
(Kexin College Of Hebei Engineering University, Handan, 056038)
Abstract: At present, the domestic market on coal price for all unconventional, coal-fired power units for the operation cost more and more higher, many power plants so hounest conviction. Each power plant are underway for energy conservation, as far as possible to reduce operation costs. Through analysis of coal combustion process, chain of combustion characteristics of quality of coal and coal quality requirements and different ingredients on the boiler combustion, puts forward the influence of coal changed when measures, to ensure quality and safety heating running smoothly.
Keywords: Coal; Boiler; Combustion; Measures
0 导言：
近年来由于煤炭行业矿难频发，国家对煤矿的整顿进一步加大力度，随着我国内地一些小煤矿的关停，火电厂煤炭供应日趋紧张，煤源由原来单一的优质煤转向为以贫煤，焦煤为主的煤，煤炭质量较以往有很大的变化，煤种杂、煤质差，煤种质量严重偏离锅炉的设计煤种，引发了各供热车间司炉工劳动强度明显加大，锅炉及辅助设备故障显著增加，职工工作环境有所恶化，环境保护工作难度更加突出，造成锅炉燃烧运行困难，锅炉出口温度不能达标，严重影响了锅炉的正常供热。
煤中的挥发物着火燃烧后，余下的碳和灰组成的固体物便是焦碳。此时焦碳温度上升很快，固定碳剧烈燃烧，放出大量的热量，煤的燃烧速度和燃烬程度主要取决于这个阶段；燃烬阶段，这个阶段使灰渣中的焦碳尽量烧完，以降低不完全燃烧热损失，提高效率。
良好燃烧必须具备三个条件：1、温度。温度越高，化学反应速度快，燃烧就愈快。层燃炉温度通常在1100~1300℃。2、空气。空气冲刷碳表面的速度愈快，碳和氧接触越好，燃烧就愈快。3、时间。要使煤在炉膛内有足够的燃烧时间。
碳燃烧时在其周围包上一层灰壳，碳燃烧形成的一氧化碳和二氧化碳往往透过灰壳向外四周扩散运动，其中一氧化碳遇到氧后又继续燃烧形成二氧化碳。也就是说，碳粒燃烧时，灰壳外包围着一氧化碳和二氧化碳两层气体，空气中的氧必须穿过外壳才能与碳接触。因此，加大送风，增加空气冲刷碳粒的速度，就容易把外包层的气体带走；同时加强机械拨动，就可破坏灰壳，促使氧气与碳直接接触，加快燃烧速度。如果氧气
1 煤碳的燃烧过程：
煤从进入炉膛到燃烧完毕，一般经历四个阶段：水分蒸发阶段，当温度达到105℃左右时，水分全部被蒸发；挥发物着火阶段，煤不断吸收热量后，温度继续上升，挥发物随之析出，当温度达到着火点时，挥发物开始燃烧。挥发物燃烧速度快，一般只占煤整个燃烧时间的1/10左右；焦碳燃烧阶段，
不充足，搅动不够，煤就烧不透，造成灰渣中有许多未参与燃烧的碳核，另外还会使一部分一氧化碳在炉膛中没有燃烧就随烟气排出。
对于大块煤，必须有较长的燃烧时间，停留时间过短，燃烧不完全。因此，实际运行中，一般采取供给充足的氧气，采用炉拱和二次风来加强扰动，提高燃烧温度，炉膛容积不宜过小等措施保证煤充分燃烧。
2 链条炉排的燃烧特点
链条炉排着火条件较差，主要依靠炉膛火焰和炉拱的辐射热。煤的上面先着火，然
后逐步向下燃烧，在炉排上就出现了明显的分层区域，如图共分五个区。燃料在新燃烧区1中预热干燥，在炉排上占有相当长的区域。在区域2中燃料释放出挥发分，并着火燃烧。燃烧进行得很激烈，来自炉排下部空气中的氧气在氧化区3中迅速耗尽，燃烧产物CO2和水蒸气上升到还原区4后，立即被只热的焦碳所还原。最后在链条炉排尾部形成灰渣区5。
在燃烧准备区1和燃烬区5都不需要很多空气，而在燃烧区2、3必须保证有足够的空气，否则则会出现空气在中部不足，而在炉膛前后过剩的现象。为改善以上燃烧状况，常常采用以下三个措施：合理布置炉拱；采取分段送风；增加二次风。
3 链条炉排对煤种的要求：
链条炉排对煤种有一定的选择性，以挥发分15%以上，灰熔点高于1250℃以上的弱黏结、粒度适中，热值在18800~21000kJ/kg以上的烟煤最为适宜。
煤中含有灰分应控制在10%~30%。粉煤（0~6mm）应不超过50%~55%，0~3mm的煤粉不超过30%，块煤尺寸不超过40mm。 煤中含水量推荐值为：煤中小于3mm的煤粉含量为20~40%时，含水量控制在5~7.5%，煤中小于3mm的煤粉含量为80%，含水量控制在12.5%，煤中小于3mm的煤粉含量为~100%，含水量控制在20%。
目前各车间普遍反映煤质存在的问题有：1、煤炭灰份较多，2、煤炭颗粒不均，
3、煤炭中含有大量的杂质，4、煤炭的发热值较低，5、燃烧时不易引燃着火，6、煤炭中水分含量不定。7、煤炭不好烧，炉渣含碳量高。
一般情况下，锅炉最好使用设计煤种或与设计煤种接近的煤种，以确保燃烧稳定。近年来由于煤炭供应日趋紧张，电厂的煤炭供应日趋多元化，煤炭质量比以往煤种有很大的差异，对锅炉的稳定燃烧和正常供热运行带来很大影响。
4煤质对锅炉稳定燃烧的影响
4.1煤的发热量是反映煤质好坏的一个
重要指标，当煤的发热量低到一定数值时，不仅会影响燃烧不稳定不完全，而且会导致锅炉熄火，使锅炉出口温度很难达标，影响正常供热。
4.2挥发分在较低温度下能够析出和燃烧，随着燃烧放热，焦碳粒的温度迅速提高，为其着火和燃烧提供了极其有利的条件，另外挥发分的析出又增加了焦碳内部空隙和外部反应面积，有利于提高焦碳的燃烧速度。因此，挥发分含量越大，煤中难燃的固定碳成分越少，煤粉越容易燃烬，挥发分析出的空隙多，增大反应表面积，使燃烧反应加快。挥发份含量降低时，煤粉气流着火温度显著升高，着火热随之增大，着火困难，达到着火所需的时间变长，燃烧稳定性降低，火焰中心上移，炉膛辐射受热面吸收的热量减少，对流受热面吸收的热量增加，尾部排烟温度升高，排烟损失增大。
4.3煤的灰份在燃烧过程中不但不会发出热量，而且还要吸收热量。灰分含量越大，发热量越低，容易导致着火困难和着火延迟，同时炉膛温度降低，煤的燃烬程度降低，造成的飞灰可燃物高。灰分含量增大，碳粒可能被灰层包裹，碳粒表面燃烧速度降低，火焰传播速度减小，造成燃烧不良。另外飞灰浓度增高，使锅炉受热面特别是省煤器、空气预热器等处的磨损加剧，除尘量增加，锅炉飞灰和炉渣物理热损失增大，降低了锅炉的热效率。有关资料显示，平均灰份从13%上升到18%，锅炉的强迫停运率将从1.3%上升到7.54%。
4.4煤的颗粒度对锅炉的燃烧有很大影响。颗粒度过大时，煤块在锅炉内燃烧时停留时间过短，煤炭中的焦碳没有完全燃烬，炉渣中的含碳量增大，增加了锅炉炉渣的物理热损失；颗粒度过小时，细煤粉在炉排上燃烧时通风不好，碳与氧不能很好地接触发生化学反应，易形成黑带，同时细煤粉也易被空气吹起，很快随着烟气被带走，增加了锅炉烟气中的飞灰热损失，（在层燃烧锅炉中，尽量不要燃用煤粉（~3mm）含量超过30%的煤种）。因此要根据煤炭颗粒度合理调整给风量。
4.5煤的含水量在一定的含量限度内与挥发分对燃煤的着火特性影响一致，少量水分对着火有利，从燃烧动力学角度看，在高温火焰水蒸气对燃烧具有催化作用，可以加速煤粉焦碳的燃烧，可以提高火焰黑度，加强燃烧室炉壁的辐射换热。另外，水蒸气分解时产生的氢分子和氢氧根可以提高火焰的热传导率。但水分含量过大时，着火热也随之增大，同时由于一部分燃烧热用来加热水分并使其汽化，降低了炉内烟气温度，从而使煤粉气流吸卷的烟气温度以及火焰对煤粉的辐射热都降低，这对着火不利。
4.6煤中杂质不仅会吸收煤燃烧生产的热量，阻碍煤与氧充分接触，影响煤的燃烧，降低锅炉热效率，增大锅炉运行时的除渣除灰量，而且对锅炉的安全运行带来很大危害。
5煤质对锅炉及其辅助设备运行的影响
当进入炉膛的煤质与锅炉设计煤质和校核煤质要求相差较大时，会对锅炉燃烧和
辅助设备带来如下不良影响：
5.1煤质较差时，锅炉点火和运行调节困难，难以燃烧，容易灭火，严重影响了锅炉出口温度达标。
5.2炉膛容易结焦，对流管束、省煤器、空气预热器等受热面处磨损严重，且容易积灰，锅炉送风阻力增大，影响锅炉热效率。
5.3煤块较大时容易卡住分层给煤器和炉排，影响了煤炭的稳定燃烧和锅炉的安全
平稳运行。
5.4煤质不好时，锅炉耗煤量相对增加，炉渣的含碳量也增大，输煤、除渣系统运行负荷大大增加 ，输煤机、除渣机、抓渣行吊等设备故障增多，煤炭拉运和炉渣拉运成本加大。
5.5灰分大的煤燃烧后，不仅影响了除尘器的除尘效果，而且增加了除灰、排灰系统的运行负荷，容易出现运行故障，对工作环境和外部环保都造成了不良影响。
5.6煤质含硫量大时，容易引起水冷壁高温腐蚀，锅炉尾部烟道、省煤器、空气预热器等处的低温腐蚀，造成锅炉爆管，影响锅炉安全运行。
6建议采取的应对措施
针对目前煤炭供应的紧张形势和煤质变化引起的锅炉燃烧困难，电厂各锅炉车间应该面对现实，在实际的供热运行过程中，积极试验和摸索，制定相应的可操作性强的应对措施，努力调整好锅炉的燃烧运行工作，保证锅炉出口温度达标和减少锅炉及辅助设备的运行故障，以保证整个供热工作的安全、平稳、经济运行。建议采取如下应对措施：
6.1加强锅炉工的技术操作水平，使司炉人员及时掌握入炉煤的煤质分析情况，特别是煤的发热量、挥发分、灰分、颗粒度大小等，以便针对不同煤质的进行相应的燃烧调整。
6.2加强各煤种的混烧、掺烧和配煤技术工作。通过不断进行燃烧调整试验，探索出不同煤种燃烧时，锅炉的煤层厚度、炉排速度、鼓引风量、各风室的配风等运行参数，并在此基础上试验摸索不同煤种的.混烧、掺烧和配煤技术，以提高各种煤质，特别是劣质煤的利用率，降低供热运行成本。 6.3加强对锅炉的燃烧调节工作。保证煤与空气量要相配合适，并且要充分混合接触，炉膛应尽量保持高温，以利于燃烧，调整锅炉负荷按规定操作，监视炉膛负压、排烟温度、氧气、二氧化碳等含量，使锅炉运行参数保持到最佳数值。对由于煤炭颗粒度不均匀、炉排不平整等原因引起的燃烧不完
全、燃烧不均，对炉排上的火口或黑带进行人工拨火。
6.4加强对输煤工作的管理。对不同的煤种尽量采取按类分别堆放，根据需要，在不同时期燃用不同的煤种，或按不同的比例搭配使用。输煤时输煤工与当班司炉工及时沟通，对含水量较低或含粉煤较多的煤种可采取适量加水搅拌的办法，输煤时将杂质分拣出来，把大颗粒的煤粉碎等。
6.5加强锅炉燃烧设备和辅助设备的巡检及维修工作。及时排除锅炉及辅助设备（特别是锅炉本体密封、炉排、分层给煤器、省煤器、空气预热器、除渣除尘等设备）出现的故障。
6.6加强对锅炉送风和炉膛温度的控制，保持较高的炉膛温度，有利于煤的着火和燃烬，炉膛温度越低，越不利于燃烧。
6.7加强对煤的保管工作。采取切实有效的措施，防止储煤风化和自燃，降低煤质质量，增加燃烧难度。 参考文献：
6.8加强对进煤质量的严格控制和管理，开辟煤质较好、较为稳定的煤源市场，及时准确地掌握进煤的工业分析数据，提供给各供热车间，以便运行管理人员选择较为适应本单位锅炉的煤种，进行相应的运行调节。
6.9采用比较成熟的先进的技术和设备改变燃烧状况。如分层给煤技术，煤炭助燃剂，振动碎煤机等。
6.10对个别不适应新煤种的锅炉进行局部改造。如炉排、前后拱的改造等。
7结论
随着煤炭供应的日趋紧张，煤质随时都会发生很大的变化，摸索研究不同煤种适应电站现有型号的锅炉，最大限度降低煤质变化对锅炉运行燃烧带来的不利影响，实现供热锅炉的优化运行，不仅可以提高电站整体的经济效益，最重要的可以保证市民的正常用电。
[1] 孙 涛 . 《锅炉工实用技术手册》 江苏科学技术出版社 .10
[1] SUN Tao 《Boiler man practical technical manuals》 Jiangsu Science And Technology Publishing House 2002.10
[2] 王保田 . 《煤质引发锅炉燃烧问题的分析及对策》
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[3] 刘早霞. 《锅炉运行》 （第二版） 中国电力出版社
[3] LIU Zaoxia 《Boiler operation》 （The second edition）China power press
篇2：锅炉论文3
锅炉论文3
锅炉房节能措施探讨
摘要：锅炉设备既是能量发生装置，也是能量转换装置。在我国，各类锅炉历来是能耗大户，尤其是北方地区政府、企事业单位锅老化等容易导致能源浪费。本文分析了目前锅炉房中的各种导致能耗较高的原因，并介绍几种锅炉房节能降耗的措施。因此，既要保证锅炉运行的安全，又要提高企业的效益，推动锅炉房节能降耗势在必行。
关键词：锅炉房 能耗因素 节能降耗措施
（一） 锅炉房耗能现状分析
我国锅炉设计、制造（改造）、使用环节中有关节能的法规标准不健全，使用管理水平较低，加之缺乏节能监督制度，造成锅炉总体效率不高，能源浪费严重。尤其是工业锅炉（我国在用锅炉为54.3万台，其中电站锅炉0.86万台，工业锅炉53.4万台）更为突出。
锅炉房是指设有锅炉及其附属设备、水处理设施、水泵及分气（水）缸等相关承压设备的厂房。其作用是将燃料燃烧放出的热量转换成高温蒸汽和水，为相关用户提供热能。因此，可以将锅炉房看作一个能量转换系统。通常按照能量平衡准则评价其能量的有效利用，以考核、评价锅炉房的能耗大小及经济性。
锅炉房能耗是指在一个统计期内锅炉房消耗的一次能源（如煤、油、气等）、二次能源（电）和能源工质水等折算为标准煤量的综合能耗。统计水电耗量时，应以整个系统为对象，包括锅炉房及其辅助设备房、以及锅炉房的热交换站，软水站、煤场、渣场等的水、电、气（北方地区大多采用天然气）用量。
锅炉房单耗是指锅炉房每年1吨标准蒸汽所消耗的千克标准煤量。
（二）、影响锅炉房能好的主要因素
1、锅炉实际运行参数与设计参数不一致
炉型和燃料配制不匹配等原因，造成能好过高。通常锅炉选型时，应通过合理计算确定锅炉容量，并根据供应的燃料种类选择炉型。但实际应用时有时难以做到。目前我国在用工业锅炉中85%是燃煤锅炉，主要是链条炉排的锅炉，普遍存在运行负荷较额定负荷低的状况，且运行状况欠佳，炉渣含碳量高，做过过剩空气系数较大，排烟温度偏高，因此，热效率一般均低于锅炉设计效率。
2、自动化程度低
工业锅炉运行自动化程度较低，现有自控系统主要起保证锅炉安全运行的作用，如高低水位报警及连锁保护、超压报警装置等，且不少小型锅炉的这些功能也因维护保养不及时、达不到相关技术要求而常处于非正常状态。对于燃煤锅炉燃烧工况基本没有自动调节，往往片面注重安全而忽视了经济高效燃烧，缺乏基本的自动控制系统，以致锅炉运行效率普遍偏低，往往只有65%左右。
3、锅炉给水质量较差，凝水回收较少
目前，不少锅炉房不注意水质处理，锅炉水质处理工作形同虚设，o水质量不达GB/T1576《工业锅炉水质》标准要求，导致锅炉结垢，直接影响锅炉传热及热效率；冷凝水的回收利用更少，大多直接排放，既浪费燃料，又浪费高质量的锅炉给水。
4、司炉操作人员技术素质较差
多年来，企业配备专职技术人员从事工业锅炉运行管理较欠缺，且司炉人员文化水平偏低。有不少企业的司炉人员为老弱病残的转岗工。据测试，在炉型、煤种、用气等条件相同的情况下，由于操作水平的差异，工业锅炉运行效率可相差3-10个百分点，司炉人员技术较差直接影响了锅炉的安全经济运行和节能降耗。
（三）、锅炉房系统节能降耗措施
1、锅炉房设备节能降耗技术
（1）锅炉煤斗改用分层给煤装置
分层给煤装置主要是改进锅炉的给煤技术，一般是在落煤口安装给煤器，达到落煤输送和控制加煤量的目的，通过筛选装置将煤按粒度分档，使炉排上的煤按不同粒径范围有序地分成两层或三层，即将原煤中的块、末自下而上松散地分布在炉排上，以利于配风均匀、合理，提高燃烧效率，减少灰渣含碳量，可节煤5%―10%
（2）燃煤油（气）锅炉加装余热回收节能装置
余热回收节能装置（余热节能器）是安装在燃油（气）锅炉给水泵与锅筒之间的'利用尾部烟气加热给水的一种设备，其工作原理与燃煤锅炉中的省煤器基本相同。它有承压式和常压式两种，均能降低排烟热损失
（3）燃气锅炉选用冷凝式锅炉
冷凝式锅炉是指能够从锅炉排放的烟气中吸收水蒸气所含的气化潜热的锅炉。这类锅炉利用低温水将排烟温度降到很低，可至50℃
―70℃，因此不仅烟气将显热传递给水或蒸汽，而且还将其中所含水蒸气冷凝后释放的气化潜热传递给它们，以供有效利用，冷凝式锅炉的热效率比传统的锅壳锅炉高10%―17%，不仅节能，而且在烟气中水蒸汽冷凝的同时，可以除去烟气中的有害物质，达到了提高热效率、减少污染的节能环保双重效应。冷凝式锅炉采用高性能的外壳保温和密封材料。
2、锅炉系统节能降耗技术
（1）锅炉房辅机系统的节能改造
泵和风机是锅炉房的主要辅机，也是锅炉房主要的耗电设备，其运行参数与锅炉房耗能且和热效率直接相关。泵和风机选型时都以额定负荷为依据，但在运行中给水量和风量均随锅炉负荷而变化，采用变频调速技术，按负荷需求调节风量与水量，维持锅炉运行的最佳工况，即可节约燃煤，又可节约耗电量。为此应将泵和风机的手工制造或半自动控制改造为全自动控制。采用变频技术，泵和风机普遍可节电30%―40%。此外，炉排电机采用变频调速装置，也可根据需要控制炉排的速度，从而达到最佳燃烧工况，以提高锅炉的热效率，同时可减少一氧化碳、二氧化硫等的排放，以保护环境。
（2）锅炉房热力管道系统的节能改造
不少在工业锅炉炉体、蒸汽管道及耗热设备裸露在空气中或只采取简易保温，大量热能在传输过程中散发。如对锅炉炉体、蒸汽管道及好热设备实施隔热，保温节能效果明显。
（3）要包括燃料的合理供应，锅炉、管网和用热设备的运行调度，
管理人员、司炉人员的技锅炉房工质回收系统的节能改造
蒸汽经过用热设备后生成的冷凝水水质好，且温度可达60―100℃，但90%以上在用工业锅炉的用户未对冷凝水进行回收，而当废水排掉。若对凝结水采用多区段过滤附加锅内加药法进行综合回收利用，不仅可以减轻水处理的负荷，节省水处理费用，同时还可提高给水温度，降低燃料耗量。
（四）、锅炉房节能降耗的综合管理
为了实现锅炉房节能降耗的指标，按一定的管理原理和方法进行计划、组织、协调、控制，是锅炉房系统内部的各要素朝着节能降耗的目标，互相协调高效运转的过程，即为锅炉房节能降耗综合管理。其内容主能培训，运行班组间的节能考核，各种节能管理法规的宣传贯彻，锅炉房专业化管理模式的实施推行等。
参考文献
[1] 商鸿宇.去与燃煤锅炉房供暖系统节能技术研究[D] .大庆石 油学院..
[2] 严曙光.浅析工业锅炉节能减排.中小企业管理与科技..
[3] 陈听宽.节能原理与技术[M].北京.机械工业出版社..
[4] 刘茂俊.燃煤工业锅炉节煤实用技术[M].北京.中国电力出版 社..
[5] 刘婷.胜利油田节能降耗管理研究[D].中国石油大学.2009.
篇3：锅炉运行论文
锅炉运行论文
煤对锅炉燃烧的影响及应对措施 杨海安
摘要：目前，随着国内市场上煤炭价格的一路高歌猛进，对于燃煤的供热来说运行成本越来越来越高，很多单位越来越亏损。尽可能地减少运行成本。本文通过分析煤炭的燃烧过程、链条炉排的燃烧特点及其对煤的要求以及煤不同成分对锅炉燃烧的影响，提出了在煤质发生变化时的应对措施，来保证供热质量达标和安全平稳运行。 一 煤碳的燃烧过程： 煤从进入炉膛到燃烧完毕，一般经历四个阶段：水分蒸发阶段，当温度达到105℃左右时，水
对于大块煤，必须有较长的燃烧时间，停留时间过短，燃烧不完全。因此，实际运行中，一
分全部被蒸发；挥发物着火阶段，般采取供给充足的氧气，采用炉煤不断吸收热量后，温度继续上升，挥发物随之析出，当温度达到着火点时，挥发物开始燃烧。挥发物燃烧速度快，一般只占煤整个燃烧时间的1/10左右；焦碳燃烧阶段，煤的燃烧速度和燃烬程度主要取决于这个阶段；燃烬阶段，这个阶段使灰渣中的焦碳尽量烧完，以降低不完全燃烧热损失，提高效率。
拱和二次风来加强扰动，提高燃烧温度，炉膛容积不宜过小等措施保证煤充分燃烧。 二 链条炉排的燃烧特点 链条炉排着火条件较差，主要依靠炉膛火焰和炉拱的辐射热。煤的上面先着火，然后逐步向下燃烧，在炉排上就出现了明显的分层。
三 链条炉排对煤种的要求：
链条炉排对煤种有一定的选择性，以挥发分15%以上，灰熔点高于1250℃以上的弱黏结、粒度适中，热值在
18800~21000kJ/kg以上的烟煤最为适宜。
煤中含有灰分应控制在10%~30%。粉煤（0~6mm）应不超过50%~55%，0~3mm的煤粉不超过30%，块煤尺寸不超过40mm。
目前各车间普遍反映煤质存在的问题有：1、煤炭灰份较多，2、煤炭颗粒不均，3、煤炭中含有大量的杂质，4、煤炭的发热值较低，5、燃烧时不易引燃着火，6、煤炭中水分含量不定。7、煤炭不好烧，炉渣含碳量高。 四 煤对锅炉稳定燃烧的影响
1 煤的发热量是反映煤质好坏的一个重要指标，当煤的发热量低到一定数值时，不仅会影
响燃烧不稳定不完全，而且会导致锅炉熄火，使锅炉出口温度很难达标，影响正常供热。
2 挥发分在较低温度下能够析出和燃烧，随着燃烧放热，焦碳粒的温度迅速提高，为其着火和燃烧提供了极其有利的条
件。
3 煤的灰份在燃烧过程中不但不会发出热量，而且还要吸收热量。灰分含量越大，发热量越低，容易导致着火困难和着火延迟，同时炉膛温度降低，煤的燃烬程度降低，造成的飞灰可燃物高。另外飞灰浓度增高，使锅炉受热面特别是省煤器、空气预热器等处的磨损加剧，除尘量增加，锅炉飞灰和炉渣物理热损失增大，降低了锅炉的热效率。有关资料显示，平均灰份从13%上升到18%，锅炉的强迫停运率将
从1.3%上升到7.54%。
短，煤炭中的焦碳没有完全燃烬，炉渣中的'含碳量增大，增加了锅炉炉渣的物理热损失；颗粒度过小时，细煤粉在炉排上燃烧时通风不好，碳与氧不能很好地接触发生化学反应，易形成黑带，同时细煤粉也易被空气吹起，很快随着烟气被带走，增加了锅炉烟气中的飞灰热损失，（在层燃烧锅炉中，尽量不要燃用煤粉
（~3mm）含量超过30%的煤种）。因此要根据煤炭颗粒度合理调整给风量。
5 煤的含水量在一定的含量限度内与挥发分对燃煤的着火特性影响一致，少量水分对着火有利，从燃烧动力学角度看，在高温火焰水蒸气对燃烧具有催化
作用，可以加速煤粉焦碳的燃烧，可以提高火焰黑度，加强燃烧室炉壁的辐射换热。另外，水蒸气分解时产生的氢分子和氢氧根可
以提高火焰的热传导率。但水分含量过大时，着火热也随之增大，同时由于一部分燃烧热用来加热水分并使其汽化，降低了炉内烟气温度，从而使煤粉气流吸卷的烟气温度以及火焰对煤粉的辐射热都降低，这对着火不利。
6 煤中杂质不仅会吸收煤燃烧生产的热量，阻碍煤与氧充分接触，影响煤的燃烧，降低锅
炉热效率，增大锅炉运行时的除渣除灰量，而且对锅炉的安全运行带来很大危害。
五 煤对锅炉及其辅助设备运行的影响
当进入炉膛的煤质与锅炉设计煤质和校核煤质要求相差较大时，会对锅炉燃烧和辅助设备带
来如下不良影响：
1 煤质较差时，锅炉点火和运行调节困难，难以燃烧，容易灭火，严重影响了锅炉出口温度达标。
2 灰分大的煤燃烧后，不仅影响了除尘器的除尘效果，而且增加了除灰、排灰系统的运行
负荷，容易出现运行故障，对工作环境和外部环保都造成了不良影响。
3 煤质含硫量大时，容易引起水冷壁高温腐蚀，锅炉尾部烟道、省煤器、空气预热器等处的低温腐蚀，造成锅炉爆管，影
响锅炉安全运行。
参考了有关《锅炉基础知识及操作》，《技师技能操作》等技术资料。
篇4：锅炉技师论文
探讨如何减少锅炉尾部低温腐蚀
摘要：随着电力市场的发展，做好能源转换节能增效工作越来越受到人们重视。暖风器本身就是耗能设备，做好耗能设备的节能增效工作意义重大。下面就如何减少锅炉尾部低温腐蚀前提下，做好锅炉节能增效工作进行 探讨。
关键词：暖风器 可翻转 结露 堵塞 差压大 节能增效
1．减轻和防止低温腐蚀堵灰的措施
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新型暖风器是针对传统型暖风器在机组长周期运行中出现问题而设计的。其特点有三方面：一是满足暖风器通蒸汽时热交换能力不变，减轻和防止空预器低温腐蚀堵灰的发生；二是满足暖风器不通蒸汽时，最大限度降低风道阻力的'要求，即翻转90度，不仅大幅降低风道阻力，而且减少了杂物在传热元件上沉积，再次投用时传热效果不减；三是新型暖风器汽水回路与传统型不同，避免了蒸汽冷凝过程中体积大幅减小而带来的问题，它的回路是采用管套管方式，从而降低了因应力变化大而发生泄漏故障。
新型暖风器安装位置不变，在送风机与空预器入口风道之间，根据风道实际状况将暖风器分成几个汽水回路，安装内置的框架上。这样做的目的即减轻重量又方便转动，有利汽水回路建立，避免疏水不畅等现象发生。分组还可以根据运行情况，全投或分组投，从而提高了设备可靠性。
4．安全性与经济性评价
新型可翻转暖风器的正常投用热交换功能没有改变，空预器冬季低温腐蚀堵灰程度得到减轻，提高了空预器热交换能力，改善锅炉燃烧风温，其安全效益和经济效益十分可观。可翻转的功能还使得夏季风道阻力大幅下降，带来改善风机运行条件，全年仅一台炉风机节电产生多供电量200万度以上，折标煤不少于650吨。
新型暖风器翻转功能可在机组正常运行中进行，结构上又方便分组隔离和保养。与老式暖风器相比还排除了自身传热元件积灰堵塞问题，再次投用传热效果不减。分析了传统暖风器经常发生泄漏是因为热应力不均所至，新型暖风器汽水回路克服了这一点，设备可靠性大幅提高，其直接和间接安全效益和经济效益十分可观。
5．小结与建议
目前节能降耗、节约增效越来越受社会各行各业重视，是人类自身求生存发展的需要，同样是电厂求生存求发展的需要。随着环保业越来越受人们的关注和脱硫设备投用，一方面是提高了发电成本，另一方面是低硫煤价格上升加重发电成本上升，对已使用脱硫设备电厂控制煤价成为首选。因为这样锅炉燃煤含硫量会比以往高一档次，却可以降低燃煤成本来提
高竞争能力。锅炉尾部空预器传热元件金属防腐防堵就尤其重要。酸对设备的腐蚀将是非常严重的，当受热面的温度低于烟气的露点时，烟气中的水蒸汽和硫燃烧后所产生的三氧化硫结合成的硫酸会凝结在受热面上，严重地腐蚀受热面。如果将受热面壁温以高20℃以上，低温腐蚀低温堵灰将会得到有效控制。
综上所述，节能新型暖风器即防止低温腐蚀堵灰，又消除自身不足，达到节能的效果，大大改善锅炉运行条件，为机组安全高效长周期运行打下基础，每年还能带来十分可观经济效益。
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篇5：锅炉指标论文
锅炉指标论文
锅炉经济指标分析与考核管理
辽阳XX热力有限公司
一热分公司锅炉分厂
XX
目 录
1、设备概况?????????????????1
2、锅炉经济分析???????????????2
2.1 蒸汽参数?????????????????2
2.2 锅炉的各项损失分析???????????2
2.3 降低辅机电耗??????????????3
2.4 负荷的分配???????????????4
2.5 减少点火及助燃用油???????????4
3、指标考核管理???????????????4
3.1考核内容?????????????????5
3.2考核办法?????????????????5
3.3几点说明?????????????????5
4、结语 ??????????????????6
锅炉经济指标分析与考核管理
目前，因国家整顿煤炭市场关停小煤窑等原因造成原煤产出减少以及煤炭需求的不断增加，使煤炭价格也不断上涨屡创新高，而电价、采暖费却不同步上涨使得供暖企业的实际净收益率大幅降低。
对于我红阳热力有限公司，在发电、供热过程中只有不断降低成本，才能在市场中站稳脚跟，才能获取最大收益，才能使公司员工的经济收入得到保障和提高。
公司召开科技大会的主题是：科技创新、节能降耗。就公司整体供暖而言，节能降耗分为生产环节及供暖环节两大部分。锅炉运行属生产环节，锅炉运行经济性对发电、供热成本的降低具有很大作用。锅炉运行中有蒸汽参数、各项热损失、辅机电耗、负荷分配和助燃油等经济指标，着重分析影响这些指标的因素及对经济性的影响，就是找出提高锅炉运行经济性的措施、办法，从而为发电、供暖的安全经济运行提供参考。因此，认真分析、研究锅炉经济运行方式消除不利因素，采用合理、完善的指标考核制度对提高公司的经济性具有重要意义。
1设备概况
现有锅炉5台，其中煤粉锅炉3台，循环流化床锅炉2台。因循环流化床锅炉不参与长期运行，故主要研究和分析三台煤粉锅炉的经济性及其考核管理。
＃1、＃2、＃3锅炉为BG－75M39－M型自然循环煤粉炉，制粉系统为钢球磨中储式温风送粉系统。＃1、＃2炉分别于1986年10月、11月投运，＃3炉于1987年10月投运，配三台6MW汽轮发电机组。投运二十年来部分承压设备变形、腐蚀严重已危及锅炉的安全稳定运行，因此投入一定资金在8月、8月分别进行了＃1、＃2煤粉锅炉非标大修工作，更换这些变形及受腐蚀设备。
＃1、＃2煤粉锅炉是我公司投运二十年来首次进行大范围的部分承压设备检修更换工作，主要更换了：水冷壁上下联箱、集汽联箱、过热器联箱、高低温过热器蛇行管、顶部连接管、后水冷壁顶棚管、下降分配管及冷灰斗等设备。
现＃1、＃2、＃3炉制粉系统均存在不同程度的漏风情况。 2 锅炉经济分析
2.1 蒸汽参数分析
蒸汽参数的高低直接决定电厂热力循环的效率。运行中能否维持蒸汽参数的稳定主要取决于运行人员的责任心，运行中要针对煤质、负荷、运行方式的变化及时调整，正常工况下能维持蒸汽参数在规定范围内。经试验表明，主蒸汽温度及蒸汽压力保持高参数运行，可使汽轮发电机发电汽耗降低，可使全厂煤耗下降。
2.2 锅炉的各项损失分析
锅炉的各项热损失中排烟损失q2最大；其次是固体未完全燃烧损失q4。其它损失则很小。提高机组的经济性，主要应从减小q2和q4着手。
（1） 排烟损失分析
影响排烟损失q2的主要因素是排烟温度和排烟容积。排烟温度越高，则排烟热损失越大。排烟温度偏高的原因有：受热面设计过小；实际煤种偏离设计煤种；运行不当，火焰中心偏高；受热面污染；制粉系统漏风；为保证合适的过量空气系数而减少空气预热器的送风量，导致其吸热减少及空气预热器漏风、堵灰严重等。排烟容积过大的.主要原因为：炉膛及烟道漏风；原煤外水及内水含量高煤粉过湿，燃烧后产生大量水蒸汽及运行中送风量过大等。
实际运行中，造成排烟温度高及排烟容积大的主要原因是漏风、过量空气系数及配风方式和燃料特性。运行中应采取以下减少q2的措施： 一、设备方面：可有效减少空气预热器漏风，保证其吸热量，大幅度降低了排烟温度，并加强了各处的漏风堵漏。二、运行调整方面：(1)时刻注意氧量表的变化，控制合理的过量空气系数。正确监视和分析炉膛小口氧量表和排烟氧量表及风量表的变化，在满足燃烧条件下尽量减少送风量。(2)合理投入煤粉燃烧器。正常运行时，一般应投下层燃烧器，以控制火焰中心位置，维持炉膛出口正常的烟温。(3)根据煤种变化合理调整风、粉配合，及时调整风速和风量配比，避免煤粉气流冲墙，防止局部高温区域的出现，减少结渣的发生，以保持受热面清洁。(4)及时关闭各检查门、观察孔，以减少漏风。制粉系统在条件允许的情况下应维持较小的负压，少开冷风门。
(5)合理调整制粉系统，根据煤种采用不同的煤粉细度，提高各分离器的效率，尽量减少三次风的含粉量和三次风量。三次风布置在最上层，风、粉量大会延长整个燃烧过程，使火焰中心位置上移，炉膛出口烟温偏高。(6)针对不同煤种选择适当的一次风温，在不烧坏喷口的前提下尽量提高一次风温，对降低排烟温度和稳定燃烧均有好处。
（2） 固体不完全燃烧损失分析
固体不完全燃烧损失q4是指部分固体燃料颗粒在炉内未能燃尽就被排出炉外而造成的热损失。这些末燃尽的颗粒可能随灰渣从炉膛中被排掉，或以飞灰形式随烟气逸出。固体未完全燃烧损失是燃煤锅炉的主要热损失之一，仅次于徘烟热损失。煤粉炉中，由灰渣中可燃物造成的固体未完全燃烧损失通常仅占该损失的5％-10％，绝大部分固体未完全燃烧热损失是由飞灰中可燃物造成的，影响这项损失的主要因素有燃烧方式、燃料性质、过量空气系数、炉膛结构及运行工况等。
q4的大小取决于煤粉颗粒的燃尽速度，燃煤的挥发分愈高，灰分愈少，发热值愈高，则煤的燃尽速度越快；煤粉愈细，煤粉愈均匀则损失愈小。因为大颗粒煤粉越多，越不易燃烧完全。空气越充足，即过量空气系数越大，对碳的燃尽越有利。但过量空气系数过大，会使排烟热损失增大，因此，运行中要选择最佳的过量空气系数。
实际运行中，影响该损失的主要因素有燃料特性、煤粉细度、过量空气系数和运行方式。运行中应采取以下措施：(1)合理配煤以保证燃煤质量。将各煤种精心混配，减少燃煤的大幅度变化，维持运行参数基本稳定。(2)合理调整煤粉细度。煤粉细度是影响飞灰可燃物含量的主要因素。经济煤粉细度要根据热力试验进行选取。(3)控制适量的过量空气系数。煤粉燃烧需要足够的氧气，但过多的冷空气会降低炉内温度水平，且使排烟容积增大。合理的过量空气系数应根据燃烧调整试验及煤种确定。(4)重视燃烧调整。炉内燃烧状况的好坏、温度水平及煤粉着火的难易程度直接影响灰渣可燃物的含量。燃烧状况又直接影响温度水平和着火过程。运行中应根据煤种变化掌握燃烧器特性、风量配比、一次风煤粉浓度及风量调整的规律，重视燃烧工况的科学调整，使炉内燃烧处于最佳状态。
（3） 其它热损失分析
引风机、送风机容量不足，会使可燃气体未完全燃烧损失增加。通过对风道及炉膛设备的堵漏风已基本解决该项损失增大的问题。
2.3 降低辅机电耗
锅炉的制粉系统、排粉风机、送风机和引风机所消耗的电能占厂用电的比例很大，堵塞、消除风道漏风以降低送风机电耗；在运行中应采用保持正常的过量空气系数及最小负压、及时堵塞各处漏风、通过吹灰减少烟
道阻力、合理使用再循环风及加强对除尘器的维护以防止堵灰等方法降低引风机电耗。
针对制粉系统电耗，通过调整试验找出最佳通风量、钢球装载量、合理的干燥出力、不同煤种下的经济细度等参数，通过及时调整风量、补加钢球、按规定运行时间定期挑选钢球、消除制粉系统漏风等方法保证制粉系统最大出力，降低磨煤机电耗、排粉风机电耗。
2.4 负荷的分配
负荷变化时，锅炉效率也随之变化。锅炉在80％-90％负荷范围内效率最高。保证机组安全经济运行，在允许的情况下，尽量在经济负荷范围内运行，以保持较高的锅炉效率。接受调整负荷指令时，一般采用高效率机组带基本负荷，低效率机组带变动负荷，以保证高的总效率。
2.5 减少点火及助燃用油
减少点火及助燃用油可采用以下措施：(1) 点火前，要对设备进行详尽检查，避免因设备原因导致启动过程中断浪费燃油。(2) 点火过程中要严格执行运行操作规程，减少误操作避免延长点火时间。 (3)减少助燃油。保持锅炉负荷不低于稳定运行的最低负荷，避免燃烧不稳投油；在不能单烧（不能单烧指此煤入炉后必须要投入助燃油协助燃烧）的原煤入厂后要根据原煤的工业分析掌握其挥发分、低位发热量，进行有计划混煤，从而达到节省大量助燃油的目的。
3 指标考核管理
通过分析找到了影响指标的因素、解决的办法及采取的措施。要实现节能降耗只做到这些还不够，还要进一步努力降低锅炉运行经济指标中的各项单耗。而各项运行经济指标最终还是需要运行人员的操作来完成。如何降低磨煤机单耗、各种风机单耗、煤耗、飞灰含碳量、保持较高蒸汽参数、提高锅炉效率，如何搞好指标核算管理，如何有效提高运行人员的责任心，发挥其主观能动作用就需制定一个相对合理与完善的考核办法及相应的运行持久的奖罚机制来。
为了促进锅炉运行员工的降耗意识充分发挥指标考核的积极作用，同时使小指标考核方案尽可能可行、合理，我结合二十余年锅炉运行小指标竞赛及运行管理等经验，经不断完善制定出了较为全面的考核办法，即“单炉纵向考核”办法，所谓单炉纵向考核法，就是把三台炉指标分开考核分别计算其单炉指标并在每一台炉的四个班中进行纵向比较排名的方法。在
公正、公平、公开原则下进一步调动锅炉运行员工积极性，增强运行员工责任感、使命感从而努力达到降低各项单耗、降低生产成本实现安全稳定经济运行目的。此办法在2月和3月实施并取得了极佳效果，其内容分为：考核内容、考核办法、几点说明、奖罚规则等四个方面。
3.1考核内容
（1）球磨机单耗、排粉机单耗（吸风机电耗不考核）
（2）吨汽煤耗、飞灰含炭量
（3）主蒸汽压力、温度
3.2考核办法
（1）单炉球么机单耗计算方法：
a. 当月总上煤量÷当月总产汽量＝使用原煤量／吨蒸汽
b. 每吨蒸汽使用原煤量×本炉月总产汽量＝本炉月总煤量
c. 本炉月磨煤总电量－（或＋）粉位折算电量＝本炉月磨煤净电量 d. 本炉月磨煤净电量÷本炉月总煤量＝本炉磨煤单耗
(2)单炉排粉单耗计算方法：
本炉月排粉总电量÷本炉月总产汽量＝本炉排粉单耗
(3)将本炉磨煤及排粉单耗合计得出合值后同本炉其它各班比较进行排名，同时得出差值。
(4)飞灰含炭量按单炉纵向考核法在同一台炉四个班中排名。
(5)受限于无法准确计量单炉入炉煤量，煤耗指标目前尚无科学、合理的班组、单炉考核办法，故按公司管理部考核指标为准。
(6)为保证发电、供汽质量降低汽耗，必须保持汽温、汽压在规定范围内，禁止超下限运行。不定期抽查各班每炉汽温、汽压在热工仪表记录仪上的记录并对违规情况进行统计（时间小于10分钟的蒸汽参数因负荷变化、调整而超出规定范围的不做违规统计）。
(7)每月定期公布中期指标考核结果以便各班根据当前指标情况对运行方式进行及时调整。
3.3几点说明
(1) 交班粉位白班、四点班保持在4.5米，零点班保持在5.5米以上。交接班时的粉位按高低进行累计，由交接班双方人员共同确认。累计粉位按每1.0米430度电量折算。班长在班长记录薄中每班必须对本班各炉粉位进行认真累计，在用粉位折算电量时以其班组各炉当月考核时段最后一
个班的粉位累计值为准。
(2) 由于各班调汽炉均采用轮流制且不同步，不利于公平、合理地竞争，因此各班调汽炉由车间规定考核开始时间。
(3) 运行炉间的调粉：为保证运行安全或其它原因而进行两运行炉间的调粉时由班长准确记录调粉时长及原因，按每小时430度冲减调粉炉电量，同时增加受粉炉相同电量。
不必要的调粉禁止进行，防止因出现漏洞而产生不当竞争。
(4) 对停运炉的调粉：根据受粉炉净粉位按每1.0米430度冲减调粉炉电量并作好详细记录。
(5) 飞灰含炭量指标以化水取样、化验结果为准。
(6) 启、停炉会影响当班指标，不做计算。
(7) 交接班操表时的数值原则上采用四舍五入法，也可协商进行。出现问题要及时沟通，防止产生矛盾。抄表、计算必须清晰、准确，各班要相互监督检查，防止有意算错数值现象的发生。
3.4奖罚规则（略）
4结语
锅炉经济指标分析与考核管理的目标就是使锅炉实现高效率运行，达到节能降耗的目的。只有在充分保证锅炉安全运行管理的基础上，才能保证锅炉的经济运行。因此锅炉经济运行是满足安全生产、保护环境和运行可靠的前提下，通过科学管理、技术改造、提高操作及运行水平实现。
要建立起长效的培训奖励机制。公司召开科技大会进行科技创新、节能降耗充分体现了公司响应国家节能减排政策，充分体现了在安全前提下争取最大经济效益的决心和信心。我认为，公司开展的以科技创新、节能降耗为主题的科技大会，不仅体现在经济指标的降低和完成上，更应从提高公司员工整体素质，提高全员技术水平着手，做好技术培训工作。而要做好技术培训工作建立起长效的培训奖励机制非常重要。只有不断地提高技术总体水平，提高员工的整体素质，提高员工的积极性、主动性、创造性，充分发挥员工的主观能动作用才能促进科技大会向纵深发展，只有这样才能最终实现公司提出的科技创新、节能降耗的总目标。
篇6：锅炉专业科技论文
题目：浅谈锅炉节能
【摘要】供热锅炉是我国国民经济生产、生活中的重要设备，使用广泛，需求量大。据测算，燃煤供热锅炉每年燃用煤炭约4 亿t (标准煤) 。但由于结构设计不合理、制造质量不良、所用煤种与设计不符、运用操作不当等，目前供热锅炉普遍存在出力不足、热效率低下、输出参数不合格，污染严重等问题。尽管供热锅炉在节能新技术、新产品应用方面取得了一些成果，但与发达国家相比还有相当大的差距，因此具有很大的节能潜力。
【关键词】供热 燃煤 节能
目前我国正在使用的工业、生活锅炉达到55万台，其中82%为燃煤锅炉，去年耗煤4亿多吨，但平均运行效率仅65%。如果将运行效率提高15%-20%，即达到国际先进水平，可每年节煤7000万吨并有效减少环境污染。我厂为哈尔滨锅炉责任有限公司生产的固态排渣煤粉炉，型号分别为两台HG-220/9.8-HM12型和三台HG-410/9.8-HM16型，锅炉燃用内蒙东部褐煤。主要承担着大庆市让胡路区1300万平方米区域的居民供热，是以供热为主的热电联产企业。因此提高燃煤效率，对节能减排具有重要意义。
锅炉节能的措施有很多种，可以采用新设计从根本上更改，也可以采用新技术对当前使用的锅炉进行技改。但有部分在用锅炉还应该从实际出发，在锅炉的运行管理和系统上采取措施，以达到提高锅炉效率和节能减排的目的。
1 锅炉能耗浪费的主要原因
1.1 锅炉容量小、热效率低
我厂有220t/h型和三台410t/h型燃煤锅炉共五台锅炉，所用锅炉容量较小，况且，大多锅炉长期在低负荷下运行，造成不完全燃烧和排烟温度升高，热损失增大。
1.2 煤种多变、煤质差
我厂主要以褐煤为燃料，但近年来，由于燃煤紧张，价格上涨等原因，煤种复杂，质量差，其颗粒度、热值、灰分等均无法保证。且我厂采用的是直吹式制粉系统，磨煤机磨制的煤粉全部直接送入炉内燃烧，使锅炉对煤种的适应性较差，当煤种发生变化时，其燃烧工况相应也发生变化，且燃烧时工况也相应变差。
1.3 锅炉受热面结焦、积灰严重
工业锅炉在运行时易发生结焦、积灰等现象。这些现象发生后会增大工业锅炉局部阻力系数、减小流通截面，这二者变化后都会使工业锅炉局部阻力增大，不利于排烟。其次工业锅炉在运行时发生结焦、积灰等现象后会减小其传热量，这就使工业锅炉的烟气温度有所增高。
2 提高锅炉效能的方法
为了提高锅炉燃烧效效率，减少浪费。应该加大节能装置与技术的'引进与使用，提高锅炉的效能。
2.1 燃料量与风量的调节
根据锅炉负荷的变化增减燃料，同时通过对送引风机的调整，维持合理的燃料风量比。当锅炉负荷变化时，必须使燃料量和风量的增减密切配合，力求使炉膛内的火力维持均匀、稳定;并达到燃料的完全燃烧，以降低热损失，提高热率。
2.2 不同煤质煤种合理配比
由于市场供应原因，入厂煤种多样，煤质偏离设计煤种较大，为了保证锅炉安全、稳定、经济运行，继续做好混煤掺烧工作很有必要。结合开展相应的煤种掺烧试验研究，对不同煤种进行不同掺配比例的燃烧调整试验，找出更加有利于锅炉燃烧、提高锅炉效率的运行工况，指导运行操作，进而达到机组节能、降低煤耗的目的。
2.3 降低工业锅炉受热面结焦、积灰
2.3.1 定期投入适量的工业锅炉清灰剂
工业锅炉的省煤器、空气预热器等受热面受到烟气的冲刷，在表面易形成烟垢，影响工业锅炉热效率。若在工业锅炉运行时，投入适量的锅炉清灰剂，使进入炉膛的清灰剂在高温下升华分解，与锅炉受热面的结焦、结渣接触并发生微爆反应，进而使其分解、脱落。工业锅炉清灰剂主要作用是除焦、除灰、催化、防腐，可使锅炉热效率提高5～6%。清灰剂的用量每月约为用煤量的万分之一。
2.3.2 定期对工业锅炉进行吹灰
在工业锅炉内部初步形成的积灰呈松散状，可用定期吹灰法来清除。若这些积灰附在工业锅炉内部管子上的时间过长，则可能由松散状转化为紧密状。这是由于有的积灰可能吸附烟气中的SO2、SO3和水蒸气等，生成粘结性的硫酸盐和亚硫酸盐，使松散性积灰变成紧密性积灰，时间久了不易清理。因此，定期对工业锅炉进行吹灰可避免积灰由松散状转化为紧密状。
2.4 提高工业锅炉热效率
2.4.1 减少散热损失
减少散热损失，加厚保温材料和提高绝热材料的质量，在使用中要注意维护，避免受潮或损坏。工业锅炉散热损失的大小除与保温措施有关外，还与锅炉负荷大小有关，低负荷时，因散热面不变，散热量基本不变，而燃料耗量变小了，对应于每公斤燃料的散热损失将增加。因此，为减少散热损失应尽量不要让工业锅炉在低负荷下运行。
加强锅炉的保温、堵漏、防泄、防冒。由于炉墙、管道系统的温度高于周围的温度，容易产生散热损失，所以要重视并加强炉墙和管道的保温，减少散热损失，提高锅炉热效率。同时，锅炉炉膛和尾部烟道漏风、热力管道及法兰、阀门处蒸汽和热水的“跑、冒、滴、漏”等现象也普遍存在，要及时维修，减少这些热损失。
2.4.2 采用二次回风系统，促进燃料完全燃烧
二次回风能在锅炉内形成烟气漩涡，这一方面增加了悬浮煤粉在炉膛内的停留时间，使燃料充分的燃烧;另一方面能降低炉膛内的温度梯度，提高炉膛内受热面的利用率，所以采用二次回风系统是改善燃烧条件的重要手段。利用二次回风系统的效果十分显著。据测算，利用二次回风系统的锅炉，热效率可提高5%～10%左右。
2.5 降低工业锅炉排烟温度
降低排烟温度的主要措施有以下2 种途径：
(1)尽量减少或避免受热面上结渣、水垢、积灰和堵灰等现象的发生;
(2)改进或增加工业锅炉尾部受热面。工业锅炉的排烟温度低，表明其排烟余热利用情况良好。但是排烟温度并非越低越好，倘若排烟温度过低，就有可能出现某些不正常的现象。这些不正常的现象包括：烟道过剩空气系数太高、锅炉运行负荷太低、燃烧不良、炉膛温度过低。其次，过低的排烟温度势必要增加工业锅炉尾部受热面，这是不经济的。同时还会增加通风阻力，增大引风机的电耗。此外，过低的排烟温度如果低于烟气露点以下，将会引起受热面的腐蚀，危及锅炉的安全运行。最合理的排烟温度应根据排烟热损失和尾部受热面的金属耗量与烟气露点等进行技术经济核算来确定，同时应符合工业锅炉的设计值。
3 结束语
由于能源逐渐紧张，对工业锅炉进行节能这一举措势在必行。本文对我厂锅炉的运行状况进行了简要介绍，同时提出了一些节能方法。我们要有效地调节燃料量与风量，对不同煤质的煤种合理配比。降低受热面结焦、积灰。采用热水锅炉供暖、区域锅炉房集中供热和热电联产等方式提高能源的利用率，获得较大的经济效益。
参考文献
[1] 刘培新.燃煤工业锅炉节能措施.中国高新技术企业，(12)：70-73
[2] 赵洋.电厂锅炉节能措施分析.中小企业管理与科技，2010(15)：4-7
[3] 徐火力.推进燃煤工业锅炉节能减排的建议及措施.能源与环境，2010(02)：45-48
篇7：锅炉方面的论文
锅炉方面的论文
锅炉安装的工艺及技术
摘要：锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能、高温烟气的热能等形式，而经过锅炉转换，向外输出具有一定热能的蒸汽、高温水或者有机热载体，也是具有较大危险性的压力容器，属于国家规定的特种设备的一种，其生产制造、安装维护、检验测试都有严格的规范要求。本文结合实际的工作历程，以WNS8-1.25-YQ型燃油锅炉为例，从法规文件、报装告知、施工工序、检测项目等方面对锅炉安装的工艺与技术要求进行解析和总结交流。
关键字：锅炉 特种设备 工艺与技术
一、必须执行的规范标准和法律法规
锅炉安装必须执行的法律法规和规范标准主要有以下几个：
1、《特种设备安全监察条例》（.6.1版）
2、《蒸汽锅炉安全技术监察规程》
3、《山东省特种设备安全监察规定》（2003.9.1版）
4、《工业锅炉安装工程施工及验收规范》（GB50273-98）
5、锅炉出厂的随机技术资料和文件
6、设计说明和安装施工图纸
二、报装告知的程序以及提交的资料
办理告知手续时应向市质监局锅特科提交以下文件资料：
1、安装单位的安装许可证复印件，复印件上必须加盖与许可证上的单位名称相一致的红色公章；
2、特种作业人员（焊工、电工、无损探伤工等）的作业证原件及复印件1份，复印件加盖施工单位红色公章，作业人员的操作项目应能够满足施工要求并有聘用记录；
3、提供施工方案3份，施工方案要加盖施工单位和建设单位的红色公章；
4、提供设计单位的设计资质证复印件和设计许可明细表，同样也必须加盖与资质证单位名称相一致的红色公章；
5、提供盖有设计单位“设计资格证印章”的施工图纸一套。设计施工图
纸的说明应当清晰明了，应当明确设计压力、最大工作压力、材质及规格，同时明确压力试验、严密性试验的方法和试验压力，以及无损探伤的检测方式和数量等；
6、提供锅炉生产厂家随机附送的锅炉出厂技术资料和文件，如有关图纸、技术数据、参数表等。
三、锅炉安装的施工工序简述
本工程锅炉安装的施工工序为：
施工方案编制――安全、技术交底――机具、材料备置――锅炉基础放线――锅炉设备清点、验收――锅炉、设备、烟囱安装就位及校正――受压元件试压、调校――计量仪表、安全阀送检与调校――各系统管道及阀门等安装――无损探伤检测――锅炉本体单独水压试验（通知锅检所监督）――锅炉出口至分汽缸蒸汽管段水压试验（通知锅检所监督）――其他系统管道水压试验――各系统管道冲洗、吹扫――各系统管道除锈、刷漆、保温――各配套辅机调校、试运行――烘炉、煮炉准备――烘炉、煮炉（通知锅检所监督）――严密性试验（通知锅检所监督）――安全阀最终调校（通知锅检所监督）――带负荷试运行（通知锅检所监督）――锅炉验收――领取验收报告转交业主办理使用许可证――施工资料整理、移交――办理竣工验收。
四、安装过程中的'所需资料文件与受检项目及注意事项
（一） 、所需资料文件
锅炉安装过程中，施工单位提请通知锅检所进行现场检测时需要提交以下资料文件：
锅炉安装告知书；施工单位资质证、设计单位资质证；施工图纸；锅炉出厂全套技术资料和锅炉和本体图纸；分汽缸出厂技术资料和本体图纸；管道单线图；设计变更通知；材料及设备合格证、质保书；阀门安装前试验记录；管道焊接检查记录；无损探伤报告及底片；水压试验记录；压力管道普查登记表；压力管道耐压试验记录；锅炉安装质量证明书等。
（二）、受检项目及注意事项
锅炉在安装、报验过程中应该接受锅检所监督检查的项目主要有：水压试验、严密性试验、带负荷48小时试运行。
1、锅炉本体及炉房内管道水压试验检查项目、要求：
锅炉本体及锅炉房内管道水压试验时必须提前告知锅检所到现场进行监督检测。
（1）、对应检查压元件的工作压力与锅炉额定工作压力是否匹配；
（2）、对应检查安装过程所使用的材料规格是否与设计相符合，其中值得特别注意的是安装所用的阀门必须有“AZ”标志；
（3）、对应检查无损探伤的报告和底片是与否现场实际相一致；
（4）、打开锅炉前、后档板，检查本体内管道等情况，特别是受压后有无变形、渗漏等；
（5）、检查压力表、安全阀的有效调校情况及标志等；
（6）、锅炉本体单独试压。强度试验的试验压力以锅炉本体铭牌上标示的试验压力为准。
在工作中需要注意，锅炉本体水压试验的过程和结果必须填写在《锅炉安装质量证明书》的“锅炉本体水压试验检查记录表”中，并有施工单位、使用单位、监督检查单位（锅检所）代表的亲笔签名；记录管道试验情况（省统表），同时填写管道耐压试验记录并送监督检查单位（锅检所）现场人员签名认可。
2、烘炉、煮炉、严密性试验及带负荷试运行
烘炉、煮炉、严密性试验及带负荷试运行时必须提前告知锅检所到现场进行监督检测，并通知锅炉生产厂家到现场配合调试。
锅炉带负荷试运行是全面检验锅炉设计、制造、安装水平的重要步骤，也是考核燃料选择、操作技能的必要环节，因此必须充分准备、合理安排、严格监视、有序进行。
五、交工验收
1、锅炉带负荷试运行检验合格后，及时办理工程总体验收手续；
2、锅炉的技术资料应在试运行30天内移交给使用单位存档；
3、工程验收包括中间验收和总体验收。整装锅炉的工程验收应具备以下资料。
4、工程未经总体验收严禁投入使用。
六、检测费用
锅检所对所以牵涉到锅炉的压力管道、压力容器、锅炉本体等进行的检测检验，都要收取相关的检验检测费用，检测机关在未收到费用之前一般会拒绝出具检测报告。而文件规定：检查检测费用由安装单位承担，因此，我们在进行投标报价时一定要十分注意，千万不可遗漏。同时，锅炉的计量仪表、安全阀门等必须送质监站进行检测，因此，投标报价时还应当计算计量仪表、安全阀门的检验测试费用。
七 总结
参考文献
篇8：锅炉系统分析的论文
锅炉系统分析的论文
1引言
天钢集团锅炉存在能效低下，管网结构不合理的问题，单一产能不能满足用能需求，急需多样化产能结构出现，因出产高煤过盛，始建富裕煤气发电项目，实现生产、发电同步进行，能源分级利用。
2热力管网改造
2.1锅炉蒸汽调拨模式
在原管网主蒸汽母管末端接入富裕煤气发电项目，确保正常生产前提下利用锅炉划拨蒸汽发电，实现能源高效利用，用能级别低于汽轮鼓风机组。锅炉在确保汽轮鼓风机组安全运行下，将蒸汽划拨发电机组，当汽轮鼓风机组用汽过大或锅炉故障导致缺汽时，锅炉将少拨或切断供发电机组蒸汽，确保无生产事故。此模式可解决各类突发情形的用汽需求，节省供汽时间，同时利用现有资源风电联产，创造了更高经济效益。
2.2锅炉用能结构调整分析
2.2.1锅炉燃料结构调整
过去锅炉主燃天然气、高煤，焦煤保火，耗费大且用能结构不合理。现投入新机组，修改相关技术参数并取消保火，非必要时全燃高煤，高煤压力降至4kPa时投天然气，降至3kPa时切断高煤改燃天然气的联锁装置。
3改造完成前后经济对比分析
管网改造后能源调配
燃料结构调整全燃高煤后，蒸汽除供汽轮鼓风机组与发电外，少量蒸汽供给外网用户，实现风电热联产[2]。外网用能级别同样低于汽轮鼓风机组。6月至8月，锅炉点二备一模式运行，蒸汽主用于汽轮鼓风机组生产，其次供给外网。期间启停炉炉水、蒸汽、燃料浪费，既不利于能源环保，又使成本增加，影响生产力。设备冷热交替伴生诸多问题，如各部件损坏频率增高进而维护费大增，同时停炉备用也是损失。随着发电投入迫使锅炉蒸汽需求量提升，促使锅炉全部点燃转型热备，降低了各设备久置腐蚀或忽冷忽热，损坏频率[4]，避免因排障使鼓风机低负荷运行可能性。锅炉故障不影响管网划拨蒸汽供给汽轮机，锅炉维修也不影响汽轮机组运行，降低或暂停外网与发电即可;汽轮机组若停机或休风，锅炉不必停炉，将过盛蒸汽划拨发电即可，带动了用汽效率提升，促使整体效益提高。9月发电用气量55337t、蒸汽88元/t，同比蒸汽增效4869656元，约发电8300550kWh，电0.65元/kWh，月创效5395358元，可见改造的必要性。3.2改造完成蒸汽成本情况改造前后参数对照表见表1。9月发电机组正常运营，吨蒸汽成本73.55元，同6至8月平均74.57元相近，同比下降1.4%，各月蒸汽产量及成本，产量大致在17万t至19.5万t，成本74元/t左右，各月差距不大。富裕煤气发电项目投入未使蒸汽总量与吨成本发生较大变化，却提高用能效率带动整体效益骤升，促进了企业节能创效。
4结论
锅炉燃料结构调整与热力管网改造建立发电项目是发展的必然；不断挖潜对标利用各种潜热，提升技术保证零排放，实现绿色生产、生态生产是发展的趋势。目前锅炉仍有很大节能空间，排烟温度160℃携带大量汽化潜热直接排放大气，造成能源浪费与热污染，可改造为冷凝式燃气锅炉，回收烟气中的汽化潜热，降低排烟温度的同时，进一步提升锅炉热效率，使之成为下一个效益增长点。
篇9：注汽锅炉节能降耗探讨论文
注汽锅炉节能降耗探讨论文
关键词：节能降耗论文
摘要：油田的稠油开采多采用注入蒸汽热采集方法，这种方法的高成本、高耗能特质也成为了稠油热采高产高效被严重制约的主要要因。本文从烟气余热回收加热锅炉给水和注汽锅炉配风调节两方面探讨了当前注汽锅炉节能降耗的具体方案，为企业节能生产提供科学依据。
关键词：注汽锅炉；稠油热采；节能降耗；烟气余热回收；配风调节
注汽系统是油田稠油开采中最重要的组成部分，但它也是企业生产耗能最大的因素。近年来为了追求节能降耗生产、降低稠油开采成本目标，许多企业纷纷开始在注汽系统上采用并优化高新配套技术，提高注汽锅炉运行的经济效益，实现高效率能量转换，减少注汽成本在稠油热采过程中损耗总成本比重。这也是我国未来重质油高效勘探开发的主力发展方向。
一、注汽锅炉燃料及其热损失现状分析
如今注汽锅炉多采用原油作为燃料，它的损耗大，如果是以稠油热采集为例，它的操作成本构成中燃料费用就要占到整体的30%~50%。在日常生产角度来看，稠油热采的主要缺陷就在于炉管流段会积灰严重且容易遭到腐蚀，这些都严重阻碍了烟气冲刷翅片管，进而导致炉管传热效果降低，大幅制约了注汽锅炉的热效率。同时，锅炉的维修成本与安全性也因为炉管更换频率的提高而无法得到保障。从注汽锅炉的热损内容来看，它主要就包括了排烟热损、机械不完全燃烧热损、锅炉向外环境散热热损以及化学不完全燃烧热损，这些热损就占到了锅炉总损失的80%以上。注汽锅炉在设计燃气温度时一般都小于200℃，燃油温度小于250℃，所以在现阶段的实际生产过程中，锅炉的排烟热损已经超过设计要求太多，无法达到温度标准，而燃料排放到大气中的多余热量，不但造成了极大的能源浪费，也使大气造成严重污染。
二、基于热管技术的烟气余热回收与锅炉加热给水
1.问题提出。在稠油热采燃油过程中注汽锅炉的平均排烟温度会达到300~340℃左右，而燃气平均排烟温度也会达到220~260℃。注汽锅炉所产生的烟气余热在工业原理上是通过余热伴热燃料油、助燃空气与给水的形式而形成的，所以燃油工艺流程在流动性上表现较差，对伴热介质的温度与品质要求也相当高，很可能造成油路凝堵或油压不足等等不良现象。如果利用烟气余热伴热助燃空气原理就能够有效提高送风热焓值，这非常有利于提高锅炉炉膛温度进而促进燃料的充分燃烧。对注汽锅炉而言，由于燃油时对瓦口温度要求不可过高，所以要采用热管技术回收烟气余热来控制温度，以免仪表设备、鼓风胶囊及线路遭到热损坏。热管烟气余热伴热锅炉给水是目前解决上述问题的最好方法，因为烟气余热预热给水方式工艺相对传统工艺更加简单，投资成本少且见效快，对锅炉排烟热损失的降低，热效率的提升都有明显作用。当锅炉给水加热后温度达到50~60℃时，也是水腐蚀金属最为严重的温度段，因此在这里对热管材质的选择就变得十分重要。通过该技术进行加热以后，其管内给水绝对不能超过柱塞泵所允许的温度上限，以避免损坏泵配件。因此需要采用更耐高温的水封阀片和柱塞泵阀片等等来解决这一问题。2.优化方案。考虑到注汽锅炉在运行过程中会消耗大量的天然气及原油，所以需要改善它的燃料高消耗、高成本现状，优化方案中选择水煤浆来代替上述燃料。在决定采用新燃料后，它所主要面临的技术优化问题包含以下3个方面。第一，以水煤浆作为燃料的生产与运输过程要把握好，因为煤本身是一种价格低廉但污染严重的非可再生原料，所以在运用煤作为燃料时要把握好对它的设备清洁工艺，在完善工艺流程同时降低设备的基础改造成本。第二，在点火与控制系统完善方面，燃烧水煤浆需要保留它的引燃系统，在操作中要以燃料气作为水煤浆与火源引燃的基础。考虑到水煤浆相比于燃油不容易被点燃，所以要相应增大引燃气压力及流量来控制和完成点火过程。为了确保水煤浆燃烧能达到最佳效果，也要考虑提高炉膛压力与烟气含氧量，并实现供浆系统的自动化控制。另外，要保持新的点火控制系统与原锅炉控制系统运行状态一致，确保整个注汽锅炉都能在最佳状态下持续运行。最后，要做到对吹灰排灰系统的改良。因为如果采用水煤浆作为基础燃料，它的积灰量必然会偏大，所以应该采用成本更低廉、更省时省力的除灰方式来将注汽锅炉内的灰渣排除，如果锅炉内积灰过多也会影响注汽传热效果。
三、注汽锅炉配风调节
1.问题提出。当注汽锅炉的空气系数α增大时，排烟量就会随之增多，排烟损失比例也会增加，而运行热效率会不断下降。换言之，空气系数每增加0.1，注汽锅炉的热效率就会降低1%，以下给出注汽锅炉运行热效率与排烟温度、空气系数之间的关系曲线，如图1。如图1所示，当空气系数偏小时，注汽锅炉中的燃料不能实现充分燃烧，锅炉整体的运行效率也会大幅度下降，引起严重的.环境污染。所以本文希望提出控制方案，将空气系数控制在合理范围内。2.优化方案。本文针对注汽锅炉节能降耗所采用的优化方案是锅炉配风调节系统，它主要由3部分组成：以氧量检测与传输为主的检测部分、以检测信号向执行机构下达控制命令为主的控制部分以及以配风调节工作为主的调节部分，它的基本工作原理如图2。2.1试验部分。为注汽锅炉安装这套配风调节系统，并辅助采用氧量检测探头和壁挂式氧化氧量分析仪，设计其测氧量范围为0~20.5%，输出为4~20mA，并将其安装在微机控制室内。当注汽锅炉开始运转且运行参数基本稳定以后，检测其锅炉内部的烟气燃稠油氧含量，在改造前它的氧含量应该在7%左右，空气系数α应该大于1.5。在改造后烟气中的燃稠油氧含量应该在3.5~4%之间，而空气系数α应该保持在1.15~1.25范围内。2.2试验结果。经过试验表明，如果对注汽锅炉采用配风调节系统并将传统燃料原油改为水煤浆，它的系统燃料适应性也会被改良。而且在选定燃料以后，在任意负荷情况下空气系数都应该小于1.5。另外从降低注汽锅炉排烟温度与减少空气氧气含量两方面来看，改造后的注汽锅炉在运行热效率方面能提高5.44%左右，运行热效率也可以达到初始设计值标准。在经济效益方面，安装了配风调节系统的注汽锅炉在同时采取余热回收措施以后每年可节省原有330t左右，年经济收益提高30万元。
四、结语
本文介绍了烟气余热回收加热锅炉给水和注汽锅炉配风调节两种设备节能降耗方法，它们都实现了利用高性价比能源及设备实现简捷工艺操作的效果，降低了排烟温度和热损失，提高了注汽锅炉的运行效率，是当今严峻能源形势发展背景下的最优生产选择。
参考文献：
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[4]王春华.注汽系统用能分析及提高注汽锅炉效率研究大庆石油学院。
篇10：锅炉节能减排探讨论文
锅炉节能减排探讨论文
摘要：本文主要就锅炉全生命周期的安全高效运行与节能减排，展开了相关的分析与探讨，首先就造成锅炉安全运行事故的原因及技术突破予以了简要的概述，然后针对具体的安全高效运行设计展开深入的研究，其中主要包括电站锅炉、燃煤工业锅炉、燃油燃气锅炉、余热锅炉等四方面内容的设计工作，结合本次研究基于运行设计，提出了烟气深度冷却技术、除尘增效技术等相关节能减排技术。最终希望借助于本文的分析研究能够给相关的设计人员提供一些可供参考的内容。
关键词：锅炉；全生命周期；安全高效运行；节能减排
锅炉设备的危险性较大且能耗较高，同时也是确保国民经济健康发展的关键基础设施。近些年来，锅炉设备的设计与制造已经取得了极大的技术发展与突破，实现了更大容量、更高蒸汽参数的持续发展，然而此过程当中也面临着诸多的难题，例如高温耐热钢的炼制及设计等相关技术依然还未能够取得实质性的突破，使得锅炉安全事故频发，因此就锅炉全生命周期的安全高效运行，以及节能减排工作展开相关的分析与探讨，具有十分重要的作用与价值，据此下文之中将主要就这一问题展开具体的阐述。
一、概述
锅炉具备有高危险性，因此导致的安全事故时有发生，而造成锅炉在日常的运行过程当中存在有安全隐患的因素主要有：第一，高温耐热钢的炼制及生产技术还不能取得新的突破；第二，以前的设计选型技术达不到高温耐热钢的实际要求；第三，锅炉耐热材料在实际生产与制造时所选用的焊接、弯制以及热处理等技术依然无法达到新材料应用的需求；第四，不具备有高效的离线检测、在线监测、安全评估方法等；第五，缺少安全有效的锅炉与燃烧器整体结构优化设计方式。由于锅炉的安全高效运行牵涉到了动力工程、工程物理、材料科学、测量控制等多学科内容，因此其具体的运行设计机制十分复杂，且难度极高；并且锅炉的安全高效运行所牵涉的诸多方面因素在过程控制当中，大多会出现互相耦合。因而，传统以往单一性的学科研究与运行设计技术已经难以应对在复杂环境下运行的锅炉运行，以及由于材料耦合从而造成的锅炉失效技术难题。
二、安全高效运行设计
（一）电站锅炉
在电站锅炉的设计过程当中，安全高效的设计其核心即为对所选材料以及结构设计的高效应用，在本次研究当中运用高温耐热钢非均匀成核蠕变寿命预测法，给予锅炉厂家与发电厂家的高温耐热钢型号选取作出了明确的依据判定，由锅炉的选型设计过程中保障了对耐热钢材的准确选取，进而再通过对锅炉选型的合理设计来确保实现安全高效的运行。通过对削弱炉膛出口残余旋转的新结构设计，指出了在炉膛出口的烟气偏差值判定准则数为XJ，并由此便可促进对炉膛以及燃烧器构造的合理优化，能够显著的缓解炉膛出口的热偏差值，同时也可促使炉膛之中水冷壁结渣与腐蚀情况得以改善，进而避免了过热器与再热器发生爆裂事故。通过对高效煤粉燃烧器的应用，能够借助于燃烧器的着火稳定性与安全性，实现燃料更为广泛的适应以及提升燃烧效率。以上技术发明现已得到了大规模的普及应用，且常以600MW与1000MW的超（超）临界锅炉设计当中应用较多。这也就由材料的选型以及锅炉设计的优化方面为电站锅炉的全生命周期安全高效运行，打下了坚实的基础，创造出了极大的社会经济价值。
（二）燃煤工业锅炉
在长时间的火力发电过程中，由于供应来源的煤质材料较为多变，且负荷改变幅度较大，由于导致燃煤工业锅炉长期处于热效率不足、水循环稳定性较差等运行困境，这同时也是限制锅炉容量扩大化的重要原因之一。针对工业锅炉采取新的结构设计，明确配风装置以及具体的设计方法，可由本质上改善燃煤锅炉长期所存在的问题。当前较为常用的燃煤工业锅炉产品当中，以29MW~140MW国产系列较为先进，并且此系列的产品性能已经在某些方面实现了对国外垄断技术的超越，现已应用于我国的多家企业之中，满足了燃煤工业安全高效运行的目的。
（三）燃油燃气锅炉
燃油燃烧器是此类锅炉的绝对核心部件，同时也是限制这一类型锅炉发展的主要制约因素。我有由于在燃烧器的检测技术方面存在空白，因此长期以来需要国外进口，其成本十分高昂。而经过我国相关科研单位与相关高校所开展的技术攻关合作，目前在这一领域当中已经取得了极大的突破，我国自主研发的油气燃烧器测试设备，已经具备了对于烟气与燃烧器功率曲线的测绘功能，能够针对燃烧器的输出功率、燃烧效率以及相应的安全性予以同时检测，弥补了我国在这一方面的不足。所设计研发出的0.35MW~7MW系列产品已经得到了国内多家企业的购置，给予油气燃烧器及锅炉安全高效设计作出了重要的技术贡献。
（四）余热锅炉
余热锅炉是对工业发电的余热进行回收的一项锅炉设备，在这一方面我国的发展时间较短，由于没有足够的.基础理论研究工作，在对于设备的积灰、磨损、腐蚀、烟气泄露等设计方面依然具有较大的盲目性。而伴随着近些年来尤其是“十一五”与“十二五”等相关科研项目的不断深入，在此方面的设计工作已经取得了较大的突破，其中一项较为可行的设计方案支出，采用烟尘特性数据规范设计思路，打破了传统的思路概念，在这一设计过程当中设计团队人员创造性的提出了突扩形烟风通道导流装置设计，并对钢珠撒播与入口多级防磨装置进行了改进，有效的解决了余热锅炉的积灰、磨损、腐蚀等相关问题，并提出了余热锅炉的热力计算标准，并且设计出了2500t/d~6000t/d系列水泥窑，对有毒烟气余热锅炉进行了高效的处理，这一技术已经得到了十分广泛的应用，有效的促成了余热锅炉的安全高效运行。
三、节能减排技术
（一）烟气深度冷却技术
此项技术通常是运用在采取静电除尘前后，亦或是应用在脱硫塔前后进而来提升烟气深度冷却器的置换系统，并对于排烟温度及其余热采取处理，同时促成发电功率的热能能够得到极大的提升，且使得整体机组的热循环效率得到明显的增强。烟气深度冷却器常常也被人们制作低温省煤器、烟气余热应用装置等。在低烟温度环境下，为了有效地降低烟气深度冷却器的实际重量，通常选用外翅片来对传热管进行加强处理，进而达到换热元件的功能性。由于翅片管中往往会附着有一定的残存水分，因此烟气在经过之时翅片管便会吸收到相应的热量，从而促使水温升高。烟气深度冷却器能够借助于加热工质水来实现对于烟气余热的回收，并且此部分余热还可应用在以下几个方面：第一，加热凝结水，降低由汽轮机之中的抽气量，促使汽轮机的发电性能得以显著提升；第二，加热网水可应用在集中供热，同时也可用在冷暖空调的热源中；第三，应用在加热脱硫之后的低温烟气，来降低烟囱的腐蚀状况，并且能够显著的去除烟囱当中的“烟羽”情形；第四，可充当暖风器的一部分热力来源，共同参与至锅炉燃烧的冷空气当中；第五，在开展静电除尘前应当加装烟气深度冷却设备，促使电除尘器当中的温度值能够得以显著的下降，并且也可减小烟气体的流量，使得烟气流速下降，并且是飞灰比电阻下降，也能够使的电除尘器的工作效率得到显著的提升。
（二）除尘增效技术
目前我国所实行的《火电厂大气污染物排放标准》当中明确规定了对氮氧化物的排放控制程度，并且严格了二氧化硫、盐城等物质的排放限定数值；对于一些环境承载性较差，且较易出现重大环境问题的地区实行了更为苛刻的地方排放标准，旨在增强对燃煤锅炉汞，以及相关化合物的排放控制。当前我国大量的燃煤机组均运用静电除尘技术进行烟尘的排放，要想促使目前的电除尘器出口烟尘，能够符合以最新的排放标准规范，首先需强化监管措施，提高维护与运行工作的不断优化处理。第一，利用烟气深度冷却除尘增强技术，针对现役的发电机组予以全面性的技术改造升级，以达到30mg/m3，并通过与WFGD协同配合，尽力实现20mg/m3；第二，运用移动电极式除尘技术，能够满足于20mg/m3的处理标准；第三，选用电袋复合技术能够达到20mg/m3的处理标准；第四，针对某类特定的煤种选取烟气调质技术，能够实现30mg/m3的排放标准；第五，应用颗粒聚合技术可达到燮20mg/m3的排放标准；第六，湿式电除尘技术的排放效果最佳可达到燮10mg/m3的排放标准。
四、结语
总而言之，在目前的众多电力生产方式当中，火力发电依旧具备有高校、清洁、使用以及稳定等特点。为了促进对火力发电的不断完善，就应针对发电所用锅炉的材料、设计、制造以及运行等多项核心技术予以深入研究。目前我国在此方面的研究与应用依然处于对世界先进国家的模仿与引进阶段，相关的产业自主发展依然还有相当漫长的一段过程，还需要广大的设计参与人员为之做出不懈的努力。
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篇11：电厂锅炉节能降耗研究论文
一、电厂锅炉的研究意义
随着经济的发展，我国不断深入进行工业化的建设，因此，对于目前的发展而言，需要更多的能源。节约能源和降低能源消耗作为目前需要重点进行关注的事情，在能够保证社会和谐发展的同时，也存在一些问题。例如，随着消费的群体不断加大，导致能源消耗的增多，因此会导致一定的供不应求。再加上对于使用的能源而言，具有较低的利用率，因此会造成一定的能源浪费。针对以上问题，电厂锅炉施行相应的节约能源和降低能源消耗措施，以期有效提升能源的利用效率，满足经济的发展。但是在使用电厂锅炉促进经济发展的同时，也会产生一定的有害物质，导致环境的污染。旧的发展理念是先污染后治理，已经不能够满足现代社会的飞速发展，基于这一事实，需要国家对自身的发展观念进行一定程度的更改，从而降低电厂锅炉的污染，在合理保护环境的基础上，进行经济方面的持续发展。所以对于节约能源和降低能源消耗的相关措施成为目前需要关注的重点内容。
二、电厂锅炉使用问题
对于一个电厂的发展而言，其受到很多环节的影响，具体包括电厂锅炉的动力供应、电厂锅炉相关使用设备、电厂锅炉自身的容量和参数等。所以，不断提升的技术会增加电厂锅炉的发电效率。对于我国半个世纪的发展而言，对于电厂锅炉方面的问题已经取得了显著的成就，如二十世纪八十年代的垂直上升锅炉的制造和配套电厂锅炉的组合等。这类成就能够更好地对我国相关电力方面的产业存在较好的支撑。目前我国使用电厂锅炉的主要区域是对人们生活的能源进行供应。我国对于电厂锅炉的使用问题而言，主要存在的问题包括锅炉使用过程多次发生熄灭、锅炉内可燃物产生的灰尘较多、锅炉设备过于老化和陈旧等。
三、电厂锅炉改进办法
(一)辅机节能。对一个动力设备使用效率影响最大的一点就是电厂锅炉的辅机效率，并且这些辅机也会对节约能源和降低能源消耗方面存在影响。对于主系统的节约能源问题，多数设计者都能够纳入考虑之中，但是对于辅助系统而言，其节约能源方面的问题则会被大大忽略。对于一个电厂锅炉而言，辅机对于电厂锅炉的正常运行起到了至关重要的作用，并且辅机也作为一个能源消耗过程中最主体的部分，需要我们在今后对电厂锅炉进行相应的节约能源和降低能源消耗时，将辅机的相关部件进行改造，从而有效提升电厂锅炉的使用效率。比如，使用风机改造叶轮，能够更好地帮助系统降低能源消耗。利用风机的不同工作电长产生不同的工作效果，从而有效降低风机的负荷，以此来达到节约能源和降低能源消耗的目的。
(二)合理开启和关闭辅机。对于一个电厂锅炉而言，其工作效率受到电厂锅炉运行参数相关配置的合理性影响。多数的电厂使用一致的参数进行锅炉的运行，造成行业内污染持续增多的问题。我国使用的电厂具有直吹式制粉配置，会严重影响系统的磨组，因此对于这种系统进行开启和关闭，是一个相当复杂的大工程。从某种程度上讲，也就是说辅机的开启和关闭严重制约了节约能源和降低能源消耗。所以需要我们对于电厂锅炉的内部运行参数进行合理的调整，从而有效节约系统能源和降低能源消耗。为有效地避免高峰用电时发生故障，需要我们有效地对电网价格进行了解，并合理制定其价格，例如在用电低谷时，可以进行一定的切换。开启和关闭辅机时，需要尽量提升电厂的使用效率，而不是仅仅依靠提升电厂的成本来增加效率。
(三)使用变频调速法。为了保证电厂锅炉的正常工作，需要使用多种辅机进行相应的配合，因此，辅机具有其存在的意义。辅机由于具有相对复杂的组成，需要依靠工作人员对于辅机的熟练程度进行机器的调整工作。对于辅机系统内有关风机和水泵的相关使用，目的都是为了提升锅炉进行定向加速的运行作用。随着电厂锅炉的规模扩大，导致其工作量的提升，相应地，辅机的工作负荷也变多。针对这一情况，需要我们改变辅机中风机的出口挡板或者入口档板，或者是改变水泵的出口阀门进行对应的调节工作，从而有效降低辅机运转的负荷。不过，对于这一改变，会影响辅机的使用效率，并且不能够很好地降低能源的消耗。针对这一问题，使用对应的变频调速设备，可以很好地解决能源损耗等诸多方面的问题。正是由于变频调速设备，可以根据不同情况进行有针对性的调整，才能够更好地保证设备进行高效率的工作，从而有效降低能源消耗，提升辅机运行效率。
(四)设计照明设备。根据不同电厂锅炉内的情况，进行相应照明设备的设计，能够有效地促进能源的合理使用。照明设备能够明显地保证辅机的工作，提升电厂锅炉的使用效率，给工作人员提供一个尽可能安全的工作环境。对于一般机器的照明设备而言，主要选择直接的灯光设备进行照明工作，能够在很好地解决黑夜给工作带来的不便的同时，尽可能满足电厂的日常工作。但是这一照明设备具有明显的缺点就是不能够很好地节约能源与保护环境。因此，为了寻找节约能源和降低能源消耗的有效方案，需要我们聘请专业的设计团队进行照明设备的设计工作，从而达到最科学的照明效果，并可合理保护环境和节约能源。
(五)加强对燃料的管理。燃料作为电厂锅炉内较为重要的环节，涉及到多方面的管理。因此，对于一个燃料的采购问题，不但要保证有一个安全的电力输送，还要求保证燃料能够有一个相对均衡的供应，以此来尽可能地保证能源的利用。燃料成本作为电厂发电相关成本的重要组成，需要充分考虑在采购和运输燃料时，合理降低成本。使用相同的成本提高采购质量，使用合理的办法进行运输和存储，从而降低燃料的损耗。如此可以更好地对成本进行降低，以及有效减少资源的消耗，达到节约能源和降低能源消耗的目的。
四、结语
综上所述，本文主要讨论有关电厂锅炉在节约能源和降低能源消耗上的解决办法，具体包括对辅机的使用，变速调频设备以及相关照明设备上的改进措施。虽然我们目前对于电厂锅炉在节约能源和降低能源消耗上的研究已经取得了一定的成果，但是电厂锅炉在节约能源和降低能源消耗方面的研究是一个错综复杂的漫长过程，需要我们合理提升主系统的同时，还要兼顾辅系统。对电厂进行有关节约能源和降低能源消耗的开展，既有利于电厂锅炉的自身发展，又给国家的可持续发展带来帮助。
篇12：电厂锅炉节能降耗研究论文
1电厂锅炉节能降耗的意义
1.1能源和环境形势日臻严峻
随着经济和社会的快速发展，人们的生活质量和社会面貌都发生了巨大的变化，同时，一些片面追求经济水平提升的发展模式也要让生态环境遭受了巨大的损害。由于能源利用效率低，如今许多自然资源变得稀缺，与这些能源相关的产业和研究领域也因此难以生存和发展。对生态环境的保护意识的低下，也让许多大范围的自然灾害此起彼伏，社会生产和人们生活的正常、稳步进行构成了威胁。尤其是在煤、石油、天然气等一些不可再生的能源方面，现代许多以此为支撑的技术和设备，由于这些资源的逐渐匮乏，也难以在人们工作和生活中发挥出其应有的作用。因此，近些年来，人们逐渐意识到节能减排的重要性。并相继提出了与之相呼应的方针和办法。人们对新能源的探索和节能技术的研究脚步也逐步向前迈进。尽管人们为节能减排作出了如此多的努力，但目前能源形势仍旧严峻。电厂锅炉作为电厂发电过程中所使用到的能量转换装置，必然会有许多能量从这一生产环节中流失。因此，加强锅炉节能降耗方法和措施的研究，是提升能源利用率，为缓解地球资源形势的重要部分。
1.2电厂锅炉承担着巨大的能量转换任务
在日臻严峻的资源形势和气候环境条件的驱使下，人们在新能源的开发，以及节能减排事业的发展方面都作出了巨大的努力。尽管在快速发展的经济和科技地推动下，新能源及相关技术已经在人们的工作和生活中有所运用，特别是新的清洁能源发电技术已经能够向人们提供大量电力的情况下，火力发电仍旧在电力市场中占据着最重要的地位。火力发电厂在发电的过程中，主要将天然气、石油等燃料放入锅炉当中燃烧，然后在适当的时机，将适量的热水加入到其中，在高温的炙烤下，这些水迅速转换成蒸汽，同时将燃料中所含有的能量带走，水蒸气也因此具备巨大的动能和热能。最后通过将这些贮备这巨大能量的水蒸气聚集在固定的容器当中，以建立高压，带动汽轮机旋转，实现水蒸气热能、动能与汽轮机机械能的转换。由于在发电的过程中，所涉及的是高温、高压的环境，同时所采用的锅炉、汽轮机等设备体积和质量都比较大，与与空气接触的面积也相对较大，因此在实际的作业过程中，难免会有能量的损失。而这能量损失的多少，与仪器设备的设计制造水平和工作人员的操纵水平有着巨大的关系。鉴于电厂发电过程中，锅炉工作时会有大量能量的散失，而能量散失的多少，是能够通过技术的改进和人员的管理实现减少的，所以，加强电厂锅炉节能降耗措施的'研究有着重要的意义。
2电厂锅炉节能降耗的有效措施
2.1对电厂锅炉设计和制造技术的改进
随着人们工作和生活中对电力的需求量和质量的要求日臻提升，现代火力发电厂中所使用的锅炉不仅在体型上变得巨大、结构上变得复杂，同时在所使用的材料和各个部件之间的联接和配合方式上也发生了很大的变化。尽管锅炉在工作的可靠性、稳定性和寿命上都较以往取得了新的进步，但许多电厂的锅炉在运行的过程中，仍旧难以保障高的能源利用效率，造成了大量能源的浪费。为了适应时代的发展，提升能量的利用率，需要电厂锅炉的设计者在对当前的锅炉进行改造的过程中，针对锅炉运行时常出现的问题和自身在节能减排方面的缺陷，对其结构和材料作及时的调整。锅炉的制造者在对锅炉进行制造和加工时，要严格按照相关的制造流程和加工工艺进行，同时要认真对待每一个锅炉加工制造环节，保障加工制造的精度，使制造出来的锅炉能够按照设计者的意图工作，实现发电和节能降耗。
2.2升级锅炉燃烧技术
要实现锅炉的节能降耗，最主要的是减少不同形势的能量在装换的过程中的损失。燃料燃烧是火力发电时的重要环节，燃料燃烧质量的好坏，不仅影响着燃料能量的充分释放，同时还会影响颗粒、粉尘等对环境有害的物质的产生。因此，升级锅炉燃烧技术对提升能量利用率、降低能量转换过程中能量损失有着重要仪器。目前常用的锅炉燃烧技术主要有低氮氧化物燃烧技术和电厂锅炉烟气余热利用节能技术两种。低氮氧化物燃烧技术主要是对燃料燃烧过程中的点火、燃烧、能量传递等环节的控制，将这些环节中能量损失降低到最小，以实现总的能量损失的降低。而电厂锅炉烟气余热利用节能技术主要是对燃料燃烧过程中所散失出来的热量，以及粉尘、颗粒等物质进行重新收集，再利用其中的能量。在实际发电的过程中，可以将这两项技术结合起来，实现能量利用率的最大化。
3电厂锅炉节能降耗过程中需要注意的问题
尽管在日臻严峻的能源和环境形势的要求下，电厂锅炉节能降耗工作变得越来越重要，但由于现今所能使用的节能降耗技术较多，技术之间的利弊也有很大的不同，因此，火力发电厂在使用这些技术的时候，不仅要考虑电厂发电的成本，同时还要考虑技术与电厂发电设备的兼容性，对市场上所流行的节能降排技术要有明确的认知，避免由于采用了不适宜的节能降耗技术，导致节能降耗技术的效能没能发挥，发电长发电成本的提高。另外，一些发电厂尽管在节能降耗设备技术的匹配上达到了一定的水准，按理说能够实现很好的节能降耗效果。但这些电厂在对锅炉和节能降耗设备的日常操作和维护上，没有按照相关的标准执行，使锅炉和节能降耗技术设备的寿命和运行的稳定性得不到保障，节能降耗的效能无法充分发挥出来。这都是电厂锅炉节能降耗工作中所应该注意的问题。
4结束语
当今社会，人们工作和生活中所使用到的许多仪器和设备的正常运行都依赖于电力的供应，电力对我国经济的发展和人们生活水平的提高息息相关。在日臻严峻的资源和环境形势的要求下，我们不仅要注重发电质量，同时应兼顾发电过程中的节能降耗工作，将电厂锅炉发电过程中的能量损耗降到最小，提高能量的利用率，降低粉尘、颗粒等对环境和人体有害的物质的排放，实现电厂发电的经济效益和环境效益。
篇13：电厂锅炉节能降耗研究论文
1研究背景
通过分析有关的数据我们得知，当前我们国家的特种装置的能耗非常高，排放的物质占据的比例很大。就拿锅炉来讲，当前我们国家使用的锅炉大约有60万台，而有超过四分之三的设备运转依靠的都是煤炭。整个行业单年耗用的煤炭超过4亿吨，但是其产生的热效率只有65%，较之于国际优秀水平有较大的差距。
2锅炉燃料热损失的组成部分
在锅炉运行中满足Q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6的能量守恒等式，其中Q为锅炉燃料燃烧输入的总热量，Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6分别为锅炉散出的热量，根据能量守恒定律两者相等。其中Q1为锅炉有效利用热量，即工质焓变吸收的热量，也就是在单位时间内工质在锅炉中所吸收的热量。Q2指的是排烟过程中烟气带走的热量损失值，Q3为燃料化学燃烧过程中由于燃料燃烧不充分造成的热量的损失部分，Q4为由于机械不完全燃烧造成的热量损失，包括从炉中排出的煤，灰渣中含有的可燃物和随烟气飘出炉外的飞灰中含有的可燃物。Q5指的是锅炉散热造成的热量损失。Q6指的是灰渣物理上的热损失。锅炉热损失主要由Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的值体现。排烟损失指的是设备烟气释放造成的能量损失，它是各种损失中最为严重的一种。化学未完全燃烧造成的热损失主要是因为在燃烧的是会后，炉内的气体含量指数以及气流等干扰，使得一些气体没有有效释放就排出，最终导致热能耗损。机械未完全燃烧热损失主要是因为设备炉膛在燃烧的时候，因为一些固体物质没有充分燃烧就被灰尘带到炉子外面了，此时导致能源得不到合理的使用。具体来讲，这种问题的形成和物质的特性以及炉膛的气温有着非常紧密的关联。散热损失指的是因为设备暴露在大气里面，伴随着热量传递而导致热能损失。
3锅炉燃料热损失的原因及回收方式
根据锅炉燃烧热量守恒等式可以发现，锅炉燃料燃烧热量的损失主要有排烟损失、化学未完全燃烧热损失、机械未完全燃烧热损失、散热损失和灰渣物理热损失。要充分利用锅炉燃料，实现特种设备的节能降耗就需要从燃料热损失的角度进行考量。当前我们在减少热能损失的时候，主要是经由回收热能，提升设备的利用率，来实现节能意义的。通过分析设备的热损失情况，我们得知当前的热量回收工作包括三个要点，分别是锅炉排放烟气、锅炉介质热量回收和锅炉残渣回收利用。所谓的锅炉排烟再利用，指的是经由对烟气降温，使得其散发热能，进而对此热能多次使用，最终起到节能的意义。而锅炉介质相关的回收工作指的是借助水以及蒸汽降温，确保介质释放热能，最终将热能合理运用。对于第三种来讲，它指的是经由残渣的多次使用，确保热能得以释放，或是把残渣转变为肥料，最终实现节能目的。
4锅炉燃料余热回收技术应用
针对锅炉热损失的情况以及相应的回收技术分析，目前对锅炉燃料燃烧形成的热能排放损耗也有相应的技术支持进行回收。对于锅炉燃烧排放的烟气进行热能回收的技术包括加装省煤器、蒸汽发生器和空气预热器等。省煤器是在锅炉的尾部排烟管道中利用锅炉排放烟气的温度通过热面接触将锅炉给水进行加热，使锅炉给水达到汽包压力下的饱和状态，从而降低烟气排放温度，将烟气中含带热能进行回收，实现热量资源的重复利用。例如某冶金行业的大型锅炉设备，前期运行时煤气热值产量只有2900kJ/Nm3，经过省煤器的安装，锅炉热值产量提高到了3268kJ/Nm3。同时，因为设备在给水，进入汽包以前的时候，就经由省煤器开展了预热活动，此时能够防止给水吸收热量，最终降低了单位的投资。蒸汽发生器和空气预热器原理与省煤器类似，蒸汽发生器通过利用锅炉中排放烟气带有的热量将其它设备用水加热成蒸汽进行利用。空气预热器是通过利用锅炉排放烟气的热量将其它生产设备实现空气的加热，进而使得热量能够多次使用，减少了投资。在回收锅炉介质中的热能的时候，我们经常会用到两种方法，分别是蒸汽回收装置和冷凝水回收技术。蒸汽回收装置通过闭合回收系统，通过管内凝结水的流动将蒸汽中的热量进行吸收并输送到锅炉系统中释放，实现热能回收利用。因为该装置本身是个闭合的体系，因此不用单独处理管中的水，此时就降低了投资，而且使得步骤更加精简，能够明显的提升利润。冷凝水回收技术一方面通过冷凝水的过滤回收再次用于锅炉设备中实现水资源的重复利用，另一方面通过喷淋水旁路系统，确保了锅炉释放的气体可以在短时间内变冷，进而挥发热量，确保了设备的补水气温上升，最终保证了热能循环使用，实现节能的意义。燃料残渣剩余热值的回收通常通过对煤渣进行回收实现，例如将煤渣做成蜂窝煤进行再次利用或者将燃料灰渣进行处理用作生物肥料。锅炉燃料废渣一方面可以将残渣进行脱硫处理后再次燃烧利用，确保那些燃烧不充分的物质可以二次燃烧，把释放的热量合理的运用。另外，通过把煤渣以及水泥等适当的配比，确保了建筑物质能够被再次的使用。而且，因为煤渣里面有许多的矿物成分，这些矿物质本身是一种非常好的肥料，所以，我们可以经由合理的处理煤渣来增加农业产值，提升利润。
5结束语
通过上述我们发现，当前时期特种设备的能耗相当严重，要想降低耗损，增加效益，就必须积极的开展节能工作。经由不断的研究锅炉装置的预热利用情况，我们得知当前这些设备的热能耗损是由多种要素导致的。要想降低其耗损的话，就要合理的回收利用热能，只有这样才可以降低耗损，才能够增加相关单位的收益。而且，还能够精简产能环节，减少投资，提升最终的利润。最主要的是对生态保护有益处。
篇14：锅炉毕业论文
锅炉毕业论文
基于组态软件的供暖锅炉监控系统设计
摘 要
工业锅炉是采暖供热系统的核心设备，它的主要任务是安全可靠、经济有效地把燃料的化学能转化为热能，进而将热能传递给水，生产出满足需要的蒸汽或热水。
本文主要介绍的是通过组态软件（MCGS）做成的一套锅炉监控系统。大家都知道我们可以把锅炉分为三个相对独立的环节去控制：燃烧系统的控制，汽包液位的控制，过热蒸汽温度的控制。本文也采用了这样的分环节控制的方法。首先，用炉膛内的压力与饱和蒸汽的压力组成串级控制系统去控制燃料的供给量，继而控制了燃烧系统。当然为了安全起见我们还必须用一个压力传感器去测量炉膛内的压力。其次，用饱和蒸汽的温度和汽包的水位组成串级控制去控制给水量，继而控制汽包的水位。最后，用过了减温器的蒸汽的温度与过热后的蒸汽的温度组成串级控制去控制减温水的供给量，继而控制过热蒸汽的温度。该系统具有数据采集，实时控制，在线查询等功能，同时能够通过一些简单的传统控制（PID控制）对其进行相对稳定的控制。
本文针对过路系统三个环节中的每个环节的单独控制（燃烧系统控制，汽包液位控制，过热蒸汽温度控制），得到了比较稳定的锅炉系统，同事又对其进行了较为良好的监控。
关键词：组态软件；锅炉；串级控制；安全
目 录
摘 要 ............................................................... I
第1章 引 言 ........................................................ 1
1.1锅炉研究的背景和意义 ............................................ 1
1.2 锅炉研究的现状和存在的问题...................................... 1
第3章 锅炉工艺流程 .................................................. 4
3.1锅炉工艺流程简介 ................................................ 4
3.2锅炉控制中的控制参数 ............................................ 5
3.2.1锅炉中的主要控制参数 ........................................ 5
3.2.2锅炉参数之间的内在关系 ...................................... 5
3.3锅炉设备的控制系统 .............................................. 6
3.3.1锅炉汽包水位控制 ............................................ 6
3.3.2锅炉燃烧系统的控制 .......................................... 6
3.3.3过热蒸汽系统的控制 .......................................... 7
3.4相关对象的动态特性 .............................................. 8
3.4.1汽包水位的动态特性 .......................................... 8
3.4.2压力的动态特性 ............................................. 10
第4章 锅炉监控系统设计 ............................................. 13
4.1设计方案 ....................................................... 13
4.1.1汽包水位控制系统设计 ....................................... 13
4.1.2燃烧控制系统的设计 ......................................... 14
4.1.3过热蒸汽温度控制 ........................................... 15
第7章 结束语 ...................................................... 16
致 谢 ............................................................... 20
第1章 引 言
1.1锅炉研究的背景和意义
工业锅炉是采暖供热系统的核心设备，它的主要任务是安全可靠、经济有效地把燃料的化学能转化为热能，进而将热能传递给水，生产出满足需要的蒸汽或热水。 我国目前在役运行的工业锅炉共约有52万台，多为燃煤链条炉，它们的特点是应用广，容量小(绝大多数都是 10 t/h以下的分散锅炉)，设备陈旧，耗煤(或油、气)量大(年耗煤量占全国总耗煤量的三分之一)，效率低(平均约为60%)，自动化程度不高。另外由燃料燃烧产生的烟尘、SOX,NOX等对环境造成了严重污染。
随着对生产自动化要求渐高的趋势，改变工业锅炉运行中传统的手动、半自动操作方式已势在必行尤其是近年来我国北方各大城市承受着持续低温天气和煤炭价格大幅度上涨的压力，还要面对供热标准。
工业供暖锅炉的安全运行显的越来越是重要，那么这就要我们用一些方法来监控锅炉的运行。并且在出现异常的情况下能够马上显示出来，这样以便于我们进行整修。所以为了供暖锅炉能够安全有效的运行，我们必须对它进行监控，这就是我们经常说的供暖锅炉监控控制系统[1]。
1.2 锅炉研究的现状和存在的问题
随着信息技术的发展，远程教育中的重要组成部分――远程实验系统获得了越来越多的关注。作为控制类学科的典型实验对象――锅炉控制系统也成了远程实验研究的焦点。现在，绝大多数高校都是购买现成的工控机和成套的实验控制对象以及相应的控制软件(多为组态软件)，成本很高，而且产品功能也不十分完善，灵活性差，实验结果不理想。例如：学生们做 PID锅炉水位定值调节实验时，
只能设定 P、I、D的参数值，然后看下实验的运行结果就行了，这样学生们就不容易深刻理解实验背后较深的控制理论知识，不利于专业素养的培养，也不能适应现代高校控制类相关专业的教学需要和实验教学的发展趋势。因此，开发一种功能完善 、灵活性好，且能够进行自主设计型实验的远程实验监控软件就很有必要。我们选用组态软件（MCGS）作为锅炉控制系统远程实验监控软件的开发工具。锅炉微计算机控制，是近年来开发的一项新技术，它是微型计算机软、硬件自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物，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、环境污染等严重的生产状态。提高热效率，降低耗煤量，用微机进行控制是一件具有深远意义的工作[2] 。
作为锅炉控制装置，其主要任务是保证锅炉的安全、稳定、经济运行，减轻操作人员的劳动强度。采用微计算机控制，能对锅炉进行过程的自动检测、自动控制等多项功能。
锅炉微机控制系统，一般由以下几部分组成，即由锅炉本体、一次仪表、微机、手自动切换操作、执行机构及阀、滑差电机等部分组成，一次仪表将锅炉的温度、压力、流量、氧量、转速等量转换成电压、电流等送入微机，手自动切换操作部分，手动时由操作人员手动控制，用操作器控制滑差电机以及阀等，自动时对微机发出控制信号经执行部分进行自动操作。微机对整个锅炉的运行进行监测、报警、控制以保证锅炉正常、可靠地运行，除此以外为保证锅炉运行的安全，在进行微机系统设计时，对锅炉水位、锅炉汽包压力等重要参数应设置常规仪表及报警装置，以保证水位和汽包压力有双重甚至三重报警装置，这是必不可少的，
以免锅炉发生重大事故[3]。
随着计算机控制系统的发展和成熟，国外发达国家的工业锅炉已经应用了成熟的DCS或FCS产品，如霍尼威尔9000、西门子Teleperm-D、SMAR Sytem302等系统,并取得了良好的效果。我国工业锅炉平均单机容量只有2.4t/h，远低于国外水平（日本为5t/h，美国为14t/h)，容量还不足以大到使用国外成套昂贵设备的程度。近十年来，国内中小型工业锅炉计算机控制系统多采用两级方式，即监管级和控制级，监管级进行监视和管理，控制级完成数据采集和控制功能[4]。
第3章 锅炉工艺流程
3.1锅炉工艺流程简介
锅炉是化工，炼油，发电等工业生产工程中必不可少的动力设备。常见的锅炉设备的主要工艺流程如图3.1所示。燃料和空气按照一定的比例送入燃烧室燃烧，生产的热量送给蒸汽发生系统，产生饱和蒸汽。然后经过过热器，形成一定气温的过热蒸汽，汇集至蒸汽母管。具有一定压力的过热蒸汽，经负荷设备控制供给负荷设备用，与此同时，燃烧过程中产生的烟气，除将饱和蒸汽变为过热蒸汽外，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 [5]。
3.1 锅炉设备主要工艺流程图
图3.1 锅炉设备主要工艺流程图
3.2锅炉控制中的控制参数
3.2.1锅炉中的主要控制参数
锅炉是全厂的重要动力设备，其要求是供给合格的蒸汽，使锅炉发汽量适应负荷的需要。为此，生产过程的各个主要工艺参数必须严格控制[5]。锅炉设备是一个复杂的被控对象，主要输入变量是负荷，锅炉给水，减温水，送风和引风等。主要的输出变量是汽包水位，蒸汽压力，过热蒸汽温度，炉膛负压，过剩空气等。锅炉对象简图如图3.2所示：
3.2.2锅炉参数之间的内在关系
锅炉的这些输入变量和输出变量之间相互关联。如果蒸汽负荷发生变化，必
将会引起汽包水位，蒸汽压力和过热蒸汽温度等的变化。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，过热空气和炉膛负压；给水量的变化不仅影响汽包水位，而且对蒸汽压力，过热蒸汽温度也有影响；减温水的变化会导致过热蒸汽温度，蒸汽压力，汽包水位等的变化。所以锅炉设备是一个多输入多输出且相互关联的被控对象[6]。
3.3锅炉设备的控制系统
由于锅炉设备是一个多输入，多输出的且相互关联的被控对象，目前工程处理上做了一些假设后，将锅炉设备控制划为若干控制系统，主要的控制系统可分为锅炉汽包水位控制，锅炉燃烧系统控制，过热蒸汽温度的控制。
3.3.1锅炉汽包水位控制
被控变量是汽包水位，操纵变量是给水量。它主要考虑的是汽包内部的物料平衡，使给水量适应锅炉的蒸汽量，维持汽包中水位在工艺允许范围内。维持汽包水位在给定范围内室保证锅炉安全运行的重要条件之一，是锅炉运行的重要指标。
如果水位过低，则由于汽包内的水量较少，而且负荷却很大，水的汽化速度又快，如不及时控制，就会使汽包内的水全部汽化，导致锅炉烧坏和爆炸；水位过高会影响汽包汽水分离，产生蒸汽带液现象，会使过热器管壁结垢导致破坏，同时过热蒸汽温度急剧下降，该蒸汽作为汽轮机动力的话，还会损坏汽轮机叶片，影响运行的安全与经济性。汽包水位过高过低的后果极为严重，所以必须严格加以控制。
3.3.2锅炉燃烧系统的控制
锅炉燃烧控制系统的控制的目的是使燃烧所产生的热量适应蒸汽负荷的需要(常以蒸汽压力为被控变量）；使燃料与空气量之间保持一定的比值，以保证经济燃烧（常以烟气成分为被控变量），提高锅炉的燃烧效率；要让引风量和送风量相适应，以保持炉膛负压在一定范围内。为了达到上述三个控制目的，控制手段也有三个，即燃料量，送风量和引风量。
锅炉燃烧控制系统的基本任务是使燃料所产生的热量能够适应锅炉的需要，同时还要保证锅炉安全经济的运行。燃烧控制的具体内容及控制系统设计因燃料种类，制粉系统，燃烧设备以及锅炉的运行方式不同而有所区别，但是大体上看来都要完成以下几个方面的任务:
（1） 主蒸汽压力的变化反映了锅炉生产的蒸汽量和汽机消耗的蒸汽量相适应的
程度。为此必须设置蒸汽压力控制系统。当负荷变化时，通过控制燃料量使蒸汽压力稳定。
（2） 当燃料量改变时，必须相应地控制送风量，以保证燃烧过程的经济性。
（3） 炉膛压力的高低关系着锅炉的安全经济运行。燃烧控制系统必须要让引风
量（烟气量）与送风量相配合以保证炉膛压力为一定值。
3.3.3过热蒸汽系统的控制
维持过热器出口温度在允许范围内，并保证管壁温度不超过允许的工作温度。被控变量一般是过热器出口温度，操纵变量是减温水的喷水量。
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点，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的热效率，所以电厂锅炉一般要求过热蒸汽温度偏差保持在?50C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。其主要原因有下述的两个方面：
（1） 扰动因素多变化大。各种扰动因素对过热蒸汽温度的静态影响的关系我们
要弄清楚。
（2） 控制通道滞后大。控制过热蒸汽温度的手段是调节减温水量。控制通道的
动态特性与减温器的安装位置有关。假若能将减温器安装在过热器的出口，显然控制通道的滞后小的多。但是这样的工艺流程安排对过热器的安全是不利的。为了保证过热器不超温，工艺上总是将减温器安装在过热器的入口，这将带来控制对象较大的滞后[7]。
3.4相关对象的动态特性
3.4.1汽包水位的动态特性
（1）蒸汽负荷对水位的影响即干扰通道的动态特性
在燃料不变的情况下，蒸汽用量突然增加，瞬时必然导致汽包压力下降，汽包内的沸腾突然加剧，水中气泡迅速增加，将整个水位抬高，形成虚假的水位上升现象即所谓的假水位现象。
在蒸汽量的扰动下，水位变化的阶跃响应曲线如图3.3所示。当蒸汽流量突然增加时，由于假水位现象，在开始阶段水位不仅不会下降反而会上升，而后下降（反之，当蒸汽流量突然减小时，则水位先下降后上升）。蒸汽突然增加时，实际的水位变化H，是不考虑水面下气泡容积变化时的水位变化H1，与只考虑水面
图3.3 水位变化的阶跃响应曲线
下气泡容积变化所引起水位变化H2的叠加，即
H = H1 + H2 (3.1)
假水位变化的大小与锅炉的工作压力和蒸发量等有关，例如一般100-300t/h的中高压锅炉，当负荷突然变化10%时，假水位可达30-40mm。对于这种假水位现象，在设-*计方案时必须注意[8]。
（2） 给水量对水位的影响，即控制通道的动态特性
在给水流量作用下，水位的阶跃响应如图3.4所示。把汽包和给水看作单容自衡对象，水位响应曲线如图3.4中的H1线。但是由于给水温度比汽包内饱和水
的温度低，所以给水量变化后，使汽包中的气泡减少，导致水位下降。因此使劲的响应曲线是图3.4中的H线，即当突然加大给水量后，汽包水位不是立即增加，而是要呈现出一段起始惯性段。
图3.4 给水流量作用下水位的阶跃响应曲线
3.4.2压力的动态特性
（1）气压的动态特性
气压对象由一系列装置组成，它包括给煤机，炉膛，汽水系统，过热器，汽轮机进气阀和汽轮机。在燃料量和风量同时变化时对发气量基本上是一个纯滞后环节。汽包的压力对象，反映过热器的过热蒸汽压力对象都是一个积分环节。其它的都可以看做是一个比例环节。但是需要指出的是气压的动态特性是与汽轮机调速运行系统的运行情况有关的。当然主蒸汽压力的变化反映了锅炉生产的蒸汽量和汽轮机消耗的蒸汽量相适应的程度，为此我们要设置蒸汽压力控制系统，这也是有气压的动态特性决定的。这里所指的气压是燃料量扰动下的气压和负荷扰动下的气压[9]。
（2）炉膛压力对象特性
为了保证炉膛安全，一般要求炉膛压力略小于大气压力，所以炉膛压力一般
称之为炉膛负压。炉膛负压放映了引风量与送风量之间的平衡关系。当送风量或
引风量单独改变时，炉膛负压惯性变化很小，故可以将炉膛负压对象近似看成是一个时间常数很小的一阶惯性环节。
（3）关于经济燃烧
众所周知，对于燃烧过程应保持燃料量与空气量成比例。但是假若配置的是燃料量与空气量固定的比值控制系统，却因为以下原因，并不能保证在整个生产过程中始终保持经济燃烧。因为其一，在不同的负荷下，两流量的最优比值是不相同的；其二，燃料成分（如含水分，灰分的量）有可能变化；其三，流量测量的不准确。这些因素都不同程度的影响到燃料的不完全燃烧或空气的过量，造成炉子热效率下降。为了改进这一情况，最好有一个指标来闭环修正两流量的比值。目前常用的是烟气中的含氧量。
烟气中的各种成分，如O2,CO2,CO和未燃烧烃的含量，基本可以反映燃料燃烧
的情况，最简便的方法是用烟气中的氧量A0来表示。根据燃烧反应方程式，可以
计算出使燃料完全燃烧时所需要的氧量，从而可以得到所需的空气量，称为理想空气QT。但是实际上完全燃烧所需的空气量QP，要超过理论计算的量，即要有一定的过剩空气量。由于烟气的热损失占锅炉热损失的绝大部分，当过剩空气增多时，一方面使炉膛温度降低；另一方面使烟气热损失增多。因此过剩空气量对不同的燃料都有一个最优值，以满足经济燃烧的要求[10]。
过剩空气量常用过剩空气系数?来表示，即实际空气量QP与理论空气量QT之比为：
? = QP/QT (3.2) 因此，?是衡量经济燃烧的一种指标。保证锅炉热效率最高的?值称为最佳?值，
最佳?值与锅炉负荷有关，一般?在1.2-1.4之间。
?很难直接测量，但是可用烟气氧含量百分数A0来衡量。在完全燃烧情况下，
存在以下近似式
? = 21/(21-A0) (3.3)
当?=1.2-1.4时，相应A0为3.5-6（O2%）.最佳的氧量值与负荷关系为
A0 = 6-D/50 (3.4)
式中，D为负荷百分数。
第4章 锅炉监控系统设计
4.1设计方案
由于锅炉是一个复杂的控制对象，所以我们要想对其进行全面的监控是很难做到的，在前面我们也都讲过锅炉可以分成为若干个控制环节进行控制，所以我们设计的时候也要这么考虑。在本文中我们是将锅炉控制分为三个环节，但是这三个环节并不是孤立的，它们之间也是相互关联的。下面我们就将三个环节的设计方案一一介绍。
4.1.1汽包水位控制系统设计
前面我们已经说过液位对于整个系统的重要性，这里我们就不做叙述了。汽包水位的控制手段主要是控制给水量，基于这一原理我们可以用汽包的液位去控制给水量，这样构成的是单回路控制系统。但是由于这样控制下，控制效果并不理想，所以我们可以再引入饱和蒸汽温度这个量，蒸汽的温度越高说明炉膛内的压力越大，这样产生的热量就越多，所以自然而然需要的水量就要增加，所以我们可以用汽包液位与饱和蒸汽温度组成串级控制系统这样可以满足汽包液位在一定的稳定状态下。如图4.1所示：
图4.1 汽包水位控制简图
4.1.2燃烧控制系统的设计
现代锅炉中可以分为燃油锅炉和燃煤锅炉。本文所采用的是燃油锅炉。对于现代大型的燃油锅炉，多采用微正压燃烧。这样可以减少漏风，实现低氧燃烧，从而防止锅炉受热面积的腐蚀和污染等。由于低氧燃烧时过剩空气系数很小，在符合变动时更应该注意燃料量与空气量的配合恰当，否则会产生不完全燃烧，引起炉膛爆炸，受热面污染，尾部再燃等事故。因此燃烧系统对于压力的稳定要求很高，所以我们可以考虑用压力去控制燃烧，在本文中我们采用的是炉膛负压与饱和蒸汽压力组成串级控制去控制燃烧系统。前面我们也介绍过主蒸汽（饱和蒸汽）和炉膛压力对整个燃烧系统的重要性这里就不做叙述。但是用这两个量去控
制燃烧系统安全是没有问题，但是要做到经济燃烧却是很难。基于这一点我们还
要控制送风量，在这里我们选用主蒸汽（饱和蒸汽）的压力去控制送风量。如图
4.2所示是锅炉燃烧控制的简图。
图4.2 锅炉燃烧系统简图
4.1.3过热蒸汽温度控制
过热蒸汽的温度是锅炉生产过程的重要参数，一般由锅炉和汽轮机生产的工艺确定。从安全生产和经济技术指标上看，必须控制过热蒸汽温度在允许范围之内。需要指出的是，由于不同的工艺情况，过热蒸汽温度被控过程的控制难度具有极大的差异，假若减温器采用混合器，而且在减温器出口有允许安装测温元件，对于这种情况我们就采用如图4.3的控制方案，这样能得到满意的控制效果。这个方案是两个温度的串级控制，但是该方案设计的前提是减温器到过热器之间有
预留孔，允许安装测温元件去测量温度[11]。
图4.3 过热蒸汽温度控制简图
第7章 结束语
基于组态软件（MCGS）的锅炉监控系统具有以下几个特点：
1 控制功能完善，系统不仅能完成更加复杂的计算，逻辑控制，还加入了锅炉控制信息控制系统，保留了锅炉运行的历史曲线，实时曲线，报警显示，数据存贮，为锅炉的安全运行以及维修技术改造提供了依据。
2 集中显示操作，微机显示屏取代了庞大的现实操作盘，过程信号以多种画面或数据形式显示，运行员利用键盘操作，实现集中管理大大提高了锅炉系统的效率，减少了错误操作。
3 系统拓展灵活，应用微机技术，各种功能主要依靠软件通过公用软件完成，修改控制方案时只需要改软接线即可，系统升级更加灵活。综上所述，基于组态软件的锅炉监控控制系统是现在很实用经济的控制实施方式。
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[13]陈曾汉. 工业PC及测控系统[M]. 北京: 机械工业出版社，.
致 谢
在论文工作即将结束之际，在此向我的导师苏成利老师表示深深地感谢。在学习期间，能遇到这样学识渊博的好导师，我感到非常的幸运。在我做论文期间，苏成利老师给予了悉心指导，从论文的整体方向确定到具体步骤的实施，他都给予我细心的帮助，经常在百忙之中抽出时间为我指导，在理论上给我指明方向，在实践中为我解答疑问。尤其在平时的学习和工作中，苏成利老师严谨的治学态度，实事求是的工作作风，甘于奉献的高尚品德给我留下了深刻的印象，成为我终生学习的楷模。
篇15：锅炉毕业论文
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。
（3）汽温对象在各种扰动作用下（如负荷、工况变化等）反映出非线性、时变等特性，使其控制的难度加大。
第一章 汽温控制系统的组成与对象动态特性
本章将以330MW的单元机组锅炉为例，通过研究其高温、亚临界压力、中间再热、自然循环、单炉膛前后对冲燃烧、燃煤粉汽包炉，且汽轮机为单轴、三缸、两排汽、再热、凝汽冲动式，说明过热器与再热器在锅炉中的位置及布置情况，从而全面掌握研究对象的生产过程，并熟悉其动态特性及分析影响汽温变化的各种因素。
1.1 过热器的分类及基本结构
1.1.1 过热器的分类
过热器可以根据它所采用的传热方式分为对流过热器、半辐射过热器及辐射过热器三种。对流过热器是放在炉膛外面对流烟道里的过热器，它主要以对流传热方式吸收流过它的烟气的热量。半辐射过热器也称屏式过热器，一般放在炉膛上部出口附近，它既吸收炉膛火焰的辐射热，又以对流方式吸收流过它的烟气的热量。辐射过热器是放在炉顶或炉墙上的过热器，它基本上只吸收炉膛内火焰和烟气的辐射热。
现代大容量高参数锅炉的过热器主要由对流过热器，屏式过热器，包覆过热器，顶棚过热器，联箱及减温器构成。制造它们的材料一般都是合金钢，有的还需用特种钢来制造。
（1）对流过热器：布置在烟道内，依靠热烟气对流传热的过热器，称为对流式过热器。对流过热器是由联箱和很多细长
的蛇形管束所组成。蛇形管可作立式或卧式布置。过热器的进出口联箱放在炉墙外部，起着分配和汇集蒸汽的作用。蛇形管与联箱上的管接头焊接在一起。
大容量锅炉的对流过热器布置在烟温很高的区域内，其蒸汽温度和管壁的热负荷都很高。而蒸汽侧放热系数比省煤器中的水或蒸发受热面中的汽水混合物的放热系数都低的多，因此过热器受热面必须用具有良好的高温强度特性的优质碳素钢或含有铬、钼、钒的耐热合金钢制造。过热器管子用什么材料制造，取决于它所处的工作条件。现代锅炉对流过热器多采用立式布置，因为这样可以采用简单可靠的悬吊固定方法，而卧式过热器的固定比较困难。立式布置的主要缺点，是停炉时积存在管内的凝结水不易排出，容易引起蛇形管下部弯头腐蚀。
（2）辐射过热器：辐射过热器可布置在燃烧室四壁，也称墙式或壁式过热器，或布置在炉顶，称顶棚过热器，直接吸收辐射热。在做墙式布置时辐射过热器的管子可以布置在燃烧室四壁的任一面墙上，可以仅布置在燃烧室上部，也可以沿燃烧室高度全部布置；它可以集中布置在某一区域，也可以与蒸发受热面管子间隔布置。
在自然循环锅炉中，辐射过热器管子布置在燃烧室上部，能使管子避开热负荷最高的火焰中心区域。但是这种布置会使水冷壁管的吸热高度降低,可能影响水循环的安全性。如果辐射过热器沿燃烧室全部高度布置，则处于火焰中心区的管子容易过热烧坏。特别是升火过程中，为保证管子的冷却必须采取从外界引进蒸汽等专门措施。在直流锅炉中，情况有所不同，水冷壁上部都有一定的过热度，相当于辐射过热器，由于上部炉温较低，所以可保证安全。
在国产自然循环锅炉中，未采用墙式布置的辐射过热器，而多采用布置在炉顶的顶棚过热器，受热面为紧靠炉顶的直管，称为顶棚管。这种过热器的辐射传热作用较墙式过热器为弱，但因处于较低的烟气温度场，工作比较安全可靠，与屏式过热器和包覆过热器配合使用，效果较好。
（3）屏式过热器和包覆过热器
除了上述两种过热器外，还有一种介于两者之间的半辐射过热器。最常用的半辐射过热器是布置在燃烧室上部或出口处的高温烟区内的屏式过热器。其结构特征为几排拉稀的管屏。屏式过热器沿炉宽平行布置，管屏数目一般为8―16片，屏片间距为0.5―2米，各跟管子之间的相对间距S2/d在1.1左右，屏中并联管子的数目为15―30跟。管屏悬挂在炉顶的钢梁上，受热后能自由的向下膨胀。为了保持各屏间的节距，可将相临两屏中的若干对管子弯绕出来互相夹持在一起，而各屏本身的管子也应夹持在同一平面上。屏式过热器布置在对流过热器前面，以降低对流过热器入口烟温，避免对流过热器结渣。屏式过热器的汽温变化特性介于辐射与对流过热器之间，所以变化也比较平稳。
图1-1是布置在不同烟温区域内的过热器的汽温特性示意图。从图中可以看出，当锅炉负荷从33%增加到满负荷时，曲线1所示的屏式过热器的汽温变化非常平稳，仅上升了10℃；曲线2和3所示的对流过热器的汽温上升了42℃和50℃；而曲线4代表的辐射过热器的汽温却大幅下降了。由于屏式过热器具有过热汽温平稳的特点，在现代大型锅炉上广泛地采用了这种过热器。
为了得到较好的传热效果，最好把屏式过热器布置在烟温为950―1050℃的烟道中。屏式过热器进口烟温的选择，应保证燃料进入屏式过热器前已燃尽，否则在屏区再燃烧会严重影响管屏的工作安全。根据已采用屏式过热器的许多锅炉运行实践证明，它能够在1000―1300℃烟温区内可靠工作，并具有良好的汽温变化特性。
1.1.2 过热器的基本结构
图1-1 布置在不同烟温区域内的过热器气温特性
1-布置在烟温1200℃区域的屏式过热器；2、3-布置在烟温为
1000℃
和900℃区域内的对流过热器；4-布置在燃烧室内的辐射过热器
300MW单元机组是现在是我国火力发电机组的主力型号，多采用亚临界参数及中间再热。330MW机组锅炉的过热器，具体结构见图1-4所示。此过热器具有以下特点：由于过热蒸汽参数高，需要布置更多受热面，因此炉膛内布置大量屏式过热器。采用辐射式、半辐射式和对流过热器联合过热系统，以获得良好的过热蒸汽温度变化特性。低温过热器采用逆流布置，以便获得较大的传热温差，从而节约钢材。
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汽温变化，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。减温器共有四只，每级安装两只，每只喷水量为每级喷水量的一
半。减温水源为自制冷凝水。
蒸汽流程为：饱和蒸汽由汽包引出后经一部分顶棚过热器进入侧墙和后墙包覆过热器，流出后在联箱内混合，进入低温对流过热器，出来后再经过另一部分顶棚过热器进入前屏过热器，流出后经过第一级喷水减温器减温，再进入后屏过热器，流出后经过第二级减温器减温，进入高温对流过热器完成最后一次过热后，送往汽轮机。
图1-2 300MW机组过热器系统图
1-汽包；2-前屏过热器；3-后屏过热器；4-顶棚过热器； 5-侧墙包覆过热器；6-后墙包覆过热器；7-低温对流过热器； 8-第一级减温器；9-第二级减温器；10-高温对流过热器
1.2 过热蒸汽温度控制的意义与任务
锅炉过热蒸汽温度是影响机组生产过程安全性和经济性的重要参数。现代锅炉的过热器是在高温、高压的条件下工作的，过热器出口的过热蒸汽温度是机组整个汽水行程中工质温度的最高点，也是金属壁温的最高处。过热器采用的是耐高温高压的合金刚材料，过热器正常运行的温度已接近材料所允许的最
高温度。如果过热蒸汽温度过高，容易损坏过热器，也会使蒸汽管道、汽轮机内某些零部件产生过大的热膨胀而毁坏，影响机组的安全运行。如果过热蒸汽温度过低，将会降低机组的热效率，一般蒸汽温度降低5-10℃，热效率约降低1%，不仅增加燃料的消耗量，浪费能源，而且还将使汽轮机最后几级的蒸汽湿度增加，加速汽轮机叶片的水蚀。另外，过热汽温的降低还会导致汽轮机高压级部分蒸汽的焓值减小，引起反动度增大，轴向推力增大，也对汽轮机安全运行带来不利的影响。所以，过热蒸汽温度过高或过低都是生产过程所不允许的。
1.3 过热蒸汽温度控制对象的动静态特性
1.3.1 静态特性
1、锅炉负荷与过热汽温的关系
锅炉负荷增加时，炉膛燃烧的燃料增加，但是，炉膛中的最高的温度没有多大的变化，炉膛辐射放热量相对变化不大，因此炉膛温度增高不大。这就是说负荷增加时每千克燃料的辐射放热百分率减少，而在炉膛后的对流热区中，由于烟温和烟速的提高，每千克燃料的对流放热百分率将增大。因此，对于对流式过热器来说，当锅炉的负荷增加时，会使出口汽温的稳态值升高；辐射式过热器则具有相反的汽温特性，即当锅炉的负荷增加时，会使出口汽温的稳态值降低。如果两种过热器串联配合，可以取得较平坦的汽温特性，但一般在采用这两种过热器串联的锅炉中，过热器出口蒸汽温度在某个负荷范围内，仍随锅炉负荷的增加有所升高。
2、过剩空气系数与过热汽温的静态关系
过剩空气量改变时，燃烧生成的烟气量改变，因而所有对流受热面吸热随之改变，而且对离炉膛出口较远的受热面影响显著。因此，当增大过剩空气量时将使过热汽温上升。
3、给水温度与汽温关系
提高给水的温度，将使过热汽温下降，这是因为产生每千克蒸汽所需的燃料量减少了，流过过热器烟气也就减少了。也可以认为：提高给水温度后，在相同燃料下，锅炉的蒸发量增
加了，因此过热汽温将下降。则是否投入高压给水加热器将使给水温度相差很大，这对过热汽温有显著的影响。
4、燃烧器的运行方式与过热汽温的静态关系
在炉膛内投入高度不同的燃烧器或改变燃烧器的摆角会影响炉内温度分布和炉膛出口烟温，因而也会影响过热汽温，火焰中心相对提高时，过热汽温将升高。
1.3.2 动态特性
目前，火电机组厂广泛采用喷水减温方式来控制过热蒸汽温度。影响汽温变化的因素很多，但主要有蒸汽流量、烟气传热量和减温水量等。在各种扰动下，汽温控制对象是有烟池、惯性和自平衡能力的。
1、蒸汽流量扰动下的蒸汽温度对象的动态特性
大型锅炉都采用复合式过热器，当锅炉负荷增加时，锅炉燃烧率增加，通过对流式过热器的烟气量增加，而且烟气温度也随负荷的增大而升高。这两个因素都使对流式过热器的气温升高。然而，当负荷增加时，炉膛温度升高的并不明显，由炉膛辐射传给过热器的热量比锅炉蒸汽量增加所需热量少，因此使辐射式过热器出口温度下降。可见，这两种型式的过热器对蒸汽流量的扰动的反映恰好相反，只要设计上配合得当，就能使过热其出口汽温随蒸汽流量变化的影响减小。因此在生产实践中，通常把对流式过热器与辐射式过热器结合使用，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多，综合而言，过热器出口汽温是随流量D的增加而升高的。动态特性曲线如图1-3（a）所示。
蒸汽流量扰动时，沿过热器长度上各点的温度几乎是同时变化的，延迟时间较小，约为15s左右。
图1-3 在扰动下温度的变化曲线
2、烟气侧热量扰动下蒸汽温度对象的动态特性
当燃料量、送风量或煤种等发生变化时，都会引起烟气流速和烟气温度的变化，从而改变了传热情况，导致过热器出口温度的变化。由于烟气传热量的改变是沿着整个过热器长度方向上同时发生的，因此汽温变化的迟延很小，一般在15-25s之间。烟气侧扰动的汽温响应曲线如图1-3（a）所示。它与蒸汽量扰动下的情况类似。
3、蒸汽温度在减温水量扰动下的动态特性
当减温水量发生扰动时，虽然减温器出口处汽温已发生变化，但要经过较长的过热器管道才能使出口汽温发生变化，其扰动地点（过热器入口）与测量蒸汽温度的地点（过热器出口）之间有着较大的距离，此时过热器是一个有纯滞后的多容对象。.动态曲线图如图1-3（b）所示。当扰动发生后，要隔较长时间才能是蒸汽温度发生变化，滞后时间比较大，滞后时间约为30-60s。
综上所述，可归纳出以下几点：
（1）过热器出口蒸汽温度对象不管在哪一种扰动下都有延迟和惯性，有自平衡能力。而且改变任何一个输入参数（扰动），
其他的输入参数都可能直接或间接的影响出口蒸汽温度，这使得控制对象的动态过程十分复杂。
（2）在减温水流量扰动下，过热器出口蒸汽温度对象具有较大的传递滞后和容量滞后，缩减减温器与蒸汽温度控制点之间的距离，可以改善其动态特性。
（3）在烟气侧热量和蒸汽流量扰动下，蒸汽温度控制对象的动态特性比较好。
1.4 过热蒸汽温度控制系统的基本结构与工作原理
这里以330MW机组分散控制系统的过热蒸汽温度控制系统为例，对其系统结构和工作原理进行介绍。
该330MW机组的过热蒸汽温度控制采用二级喷水减温控制方式。过热器设计成两级喷水减温方式，除可以有效减小过热蒸汽温度在基本扰动下的延迟，改善过热蒸汽温度的调节品质外，第一级喷水减温还具有防止屏式过热器超温、确保机组安全运行的作用。
本机组过热器一、二级喷水减温器的控制目标就是在机组不同负荷下维持锅炉二级减温器入口和二级减温器出口的蒸汽温度为设定值。
1.4.1 过热器一级减温控制系统
过热器一级减温控制系统的原理简图如图1-4所示。该系统是在一个串级双回路控制系统的基础上，引入前馈信号和防超温保护回路而形成喷水减温控制系统。主回路的被控量为二级减温器入口的蒸汽温度，其实测值送入主回路与其给定值进行比较，形成二级减温器入口蒸汽温度的偏差信号。主回路的给定值由代表机组负荷的主蒸汽流量信号（代表机组负荷信号）经函数器f(x)产生，其含义为给定值是负荷的函数。运行人员在操作员站上可对此给定值给予正负偏置。主回路的控制由
PID1来完成。主回路控制器接受二级减温器入口蒸汽温度偏差信号，经控制运算后其输出送至副回路。
副回路的被控量为一级减温器出口的蒸汽温度。其温度的测量值送入副回路与其给定值进行比较，形成一级减温器出口蒸汽温度的偏差信号。副回路的给定值是由主回路控制器的输出与前馈信号叠加形成。副回路采用PID2调节器，它接受一级减温器出口蒸汽温度的偏差信号。
图1-4 过热器一级减温控制系统
由于机组的负荷会改变，控制对象的动态特性也随之而变，为了在较大的负荷变化范围内都具备较高的控制品质，在大型机组的蒸汽温度控制中，可充分利用计算机分散控制的优点，
将主、副调节器设计成自动随着负荷的变化不断地修改整定参数的调节器，上述蒸汽温度控制系统就是如此。
1.4.2 二级减温控制系统
过热器二级减温控制系统的原理简图如图1-5所示。该系统与一级减温控制系统的结构基本相同，也是一个串级双回路控制系统，不同之处在于：主、副调节器输入的偏差信号不同，采用的前馈信号也不同。
二级减温控制系统的主回路的被控量为二级过热器的出口蒸汽温度，该蒸汽温度与主回路的给定值进行比较，形成二级过热器出口蒸汽温度偏差信号，主回路的给定值由运行人员手动设定，对于300MW机组在正常负荷时，给定值一般为540℃。
图1-5 过热器二级减温控制系统
副回路的被控量为二级减温器出口蒸汽温度，其温度的测量值送入副回路与其给定值比较，形成二级减温器出口蒸汽温度的偏差信号。副回路给定值是上主回路控制器的输出与前馈信号叠加而形成的。
二级过热器蒸汽温度控制是锅炉出口蒸汽温度的最后一道控制手段，为了保证汽轮机的安全运行，要求尽可能提高锅炉出口蒸汽温度的调节品质。因此，二级减温控制的主回路前馈信号采用了基于焓值计算的较为完善的方案。其前馈信号有主蒸汽温度和压力的给定值的函数，还有主蒸汽流量代表机组负荷以及送风量、燃烧器火嘴摆动倾角等。
除了以上内容外，二级减温控制系统的其他部分以及工作原理与一级减温控制系统完全相同。
1.5 再热汽温控制系统
1.5.1 再热汽温控制的任务
为了提高大容量、高参数机组的循环效率，并防止汽轮机末级蒸汽带水，需采用中间再热系统。提高再热汽温对于提高循环热效率是十分重要的，但受金属材料的限制，目前一般机组的再热蒸汽温度都控制在560℃以下。另一方面，在锅炉运行中，再热器出口温度更容易受到负荷和燃烧工况等因素的影响而发生变化，而且变化的幅度也较大，如果不进行控制，可能造成中压缸转子与汽缸较大的热变形，引起汽轮机振动。
再热蒸汽温度控制系统的任务是将再热蒸汽温度稳定在设定之上。此外，在低负荷、机组甩负荷或汽轮机跳闸时，保护再热器不超温，以保证机组的安全运行。
1.5.2 再热汽温的控制方法
再热蒸汽温度调节采用摆动火嘴加喷水减温的控制方式。 按设计，再热蒸汽温度正常情况下由喷燃器火嘴倾角的摆动来控制。也就是说，再热器汽温控制的减温水阀门平常是全关的，它对再热汽温只起一种辅助的或保护性质的调节作用。
1、摆动火嘴：
摆动燃烧器火嘴倾角是设计用来调节再热汽温的正常手段，它是一个带前馈信号的单回路调节系统。在锅炉A，B侧末级再热器出口联箱上各装有两个出口蒸汽温度测点，可由运行人员在OIS上手动选择每侧的某一测点或两个测点的平均值作为本次再热汽温控制使用。
根据主蒸汽流量经函数发生器给出的随机组负荷变化的再热汽温设定值，与运行人员手动设定值经小值选择器后与再热蒸汽测量值进行比较，偏差进入控制器。控制器设计为SMITH预估器和PID调节器互相切换的方式，两者只能由一个起控制作用，可由热控工程师通过软件调节。为了提高再热汽温在外扰下的调节品质，控制回路设计了机组负荷和送风量经函数发生器给出的前馈信号。根据再热汽温的偏差经控制器的控制运算后在加上前馈信号，形成了对燃烧器火嘴倾角的控制指令，这个指令信号分四路并列输出去驱动炉膛四角的燃烧器火嘴倾角。当进行炉膛吹扫时，火嘴倾角将被自动连锁到水平位置。
2、喷水减温：
喷水减温只起辅助或保护性质的减温作用。每侧的再热汽温有两个测量信号，当摆动火嘴在自动控制状态时，喷水减温的再热汽温设定在摆动火嘴控制系统设定值的基础上加上根据摆动火嘴控制指令经函数发生器给出的偏置量，意在当摆动火嘴有调节与低时抬高喷水减温控制系统设定值以确保喷水减温阀门关死。当摆动火嘴控制指令接近下限而将失去调节余地时，该偏置量应该减小到零以便再热汽温偏高时喷水阀门接替摆动火嘴的减温手段。
由于喷水减温系统只是设计用作辅助调节手段，故系统设计比较简单，再热汽温设定值与测量值的偏差经PID调节器后直接作为喷水减温阀门开度指令，控制器未设计SMITH预估器，也未设计任何前馈信号。
图1-6 再热汽温控制SAMA图
1.6 汽温调节的概念和方法
维持稳定的汽温是保证机组安全和经济运行所必须的。汽温过高会使金属应力下降，将影响机组的安全运行；汽温降低则会机组的循环的效率。据计算，过热器在超温10℃到20℃下长期运行，其寿命会缩短一半；而汽温降低10℃会使循环若效应降低0.5％，运行中一般规定汽温额定值的波动不能超过－10℃～+5℃。因此，要求锅炉设置适当的调温手段，以修正运
行因素对汽温波动的影响。
对汽温调节方法的基本要求是：调节惯性或延迟时间小，调节范围大，对热循环热效率影响小，结构简单可靠及附加设备消耗少。
汽温的调节可归结为两大类：蒸汽侧的调节和烟气侧的调节。所谓蒸汽侧的调节，是指通过改变蒸汽的热焓来调节温度。例如喷水式减温器向过热器中喷水，喷入的水的加热和蒸发要消耗过热蒸汽的一部分热量，从而使汽温下降，调节喷入的水量，可以达到调节汽温的目的。烟气侧的调节，使通过改变锅炉内辐射受热面和对流受热面的吸热量分配比例的方法（例如调节燃烧器的倾角，采用烟气再循环等）或改变流经过热器的烟气量的方法（如调节烟气挡板）来调节过热蒸汽温度。
1.6.1 从蒸汽侧调节汽温
汽温调节通常采用喷水减温作为主要调节手段。由于锅炉给水品质较高，所以减温器通常采用给水作为冷却工质。喷水减温的方法是将水呈雾状直接喷射到被调过热蒸汽中去与之混合，吸收过热蒸汽的热量使本身加热，蒸发，过热，最后也成为过热蒸汽的一部分。被调温的过热蒸汽由于放热，所以汽温降低，达到了调温的目的。
喷水减温调节操作简单，只要根据汽温的变化适当的变更相应的减温水调节阀门开度，改变进入减温器的减温水量即可达到调节过热汽温的目的。当汽温偏高时，开大调节门增加减温水量；当汽温偏低时，关小调节阀门减少减温水量，或者根据需要将减温器撤出运行。
单元机组的锅炉对汽温要求较高，故通常装置两级以上的喷水减温器，在进行汽温调节时必须明确每级减温器所担负的任务。第一级布置在分隔屏过热器之前，被调参数是屏式过热器出口汽温，其主要任务是保护屏式过热器，防止壁管超温。由于该减温器距末级过热器的出口尚有较长距离，相对来说，它对出口汽温的调节时滞较大，而且由于蒸汽流经后几级过热器后，汽温的变化幅度较大，误差也大，所以很难保证出口蒸
汽温度在规定的范围内。因此，这级减温器只能作为主蒸汽温度的粗调节。该锅炉第二级喷水减温器设在末级对流过热器进口，被调参数是主蒸汽出口温度，由于此处距主蒸汽出口距离近，且此后蒸汽温度变化幅度也不大，所以第二级喷水减温的灵敏度高，调节时滞也小，能有效的保证主蒸汽出口温度符合要求，因而该级喷水调节是主蒸汽的细调节。第二级喷水减温器往往分两侧布置，以减小过热汽温热偏差。正常工况时，一、二级喷水量的比例为总喷水量的75％和25％，在高加全部切除时，其比例为95％和5％。
喷水减温器调节汽温的特点是，只能使蒸汽减温而不能升温。因此，锅炉按锅炉额定负荷设计时，过热器受热面的面积是超过需要的，也就是说，锅炉在额定负荷下运行时过热器吸收的热量将大于蒸汽所需要的过热热量，这时就必须用减温水来降低蒸汽的温度使之保持额定值。由于一般组合过热器汽温特性都呈对流特性，所以当锅炉负荷降低时，汽温也下降，这时减温水就应减小，对于定压运行的单元机组，由于蒸汽失去汽温调节手段，因而主汽温就不能保持规定值，故锅炉不宜在此情况下做定压运行，而应采用滑压运行，以保证过热蒸汽有足够的过热度。喷水减温调节主蒸汽温度在经济上是有一定损失的。一方面由于在额定负荷时过热器受热面积比实际需要值大，增加了投资成本；另一方面因一部分给水用作减温水，使进入生煤器的水流量减少，因而锅炉排烟温度升高。增加了排烟损失。同时喷水减温的过程，也是一个熵增的过程。故而有可用能的损失。但是，由于喷水减温设备简单，操作方便，调节又灵敏，所以仍得到广泛应用。
再热器不宜采用喷水减温调节汽温。因为喷水减温器将增加再热蒸汽的数量，从而增加了汽轮机中，低压缸的蒸汽流量，即增加了中低压缸的出力。如果机组的负荷一定，将使高压缸出力减小，减少高压缸的蒸汽流量。这就等于部分的用低压蒸汽循环代替高压蒸汽循环做功，因而必然导致整个机组热经济性的降低。再热器喷水减温器的主要目的是当出现事故工况，
再热器入口汽温超过允许值，可能出现超温损坏时，喷水减温器投入运行，借以保护再热器。在正常运行情况下，只有当采用其他温度调节方法尚不能完全满足要求时，再热器喷水减温器才投入微量喷水，作为再热汽温的辅助调节。
1.6.2 从烟气侧调节汽温
1、改变火焰中心位置。改变火焰的中心位置可以改变炉内辐射吸热量和进入过热器的烟气速度，因而可以调节过热汽温。当火焰中心位置抬高时，火焰离过热器较近，炉内辐射吸热量减少，炉膛出口烟温升高，则过热汽温将升高。火焰中心位置降低时，则过热汽温降低。改变火焰中心位置的方法有：
（1）调整喷燃器的倾角。采用摆动式燃烧器时，可以用改变其倾角的办法来改变火焰中心沿炉膛高度的位置，从而达到调节汽温的目的。在高负荷时，将喷燃器向下倾斜某一角度，可以使火焰中心位置下移，使进入过热器区的烟气温度下降，减小过热器的传热温差，使汽温降低。而在低负荷时，将喷燃器向上倾斜适当角度，则可以使火焰中心位置提高，使汽温升高。摆动式燃烧器的调温幅度较大，调节灵敏，设备简单，投资费用少，并且没有功率损耗。目前使用的摆动式燃烧器上下摆动的转角为±20°，一般用10°～20°器的倾角的调节范围不可过大，否则可能会增大不完全燃烧损失或造成结渣等。如果向下的倾角过大时，可能会造成水冷壁下部或冷灰斗结渣。若向上的倾角过大时，会增加不完全燃烧损失并可能引起炉膛出口的屏式过热器或凝渣管结渣。同时在低负荷时若向上的倾角过大，还可能发生炉膛灭火。摆动式燃烧器可用于过热蒸汽的调温，也可用于再热蒸汽的调温。当摆动式燃烧器作为再热汽温的主调方式时，它将以再热汽温为信号，改变燃烧器的倾角。 为了保持炉膛火焰的均匀分布，此时四组燃烧器的倾角应一致并同时动作。当燃烧器倾角已达到最低极限值时，再热汽温仍然高于额定值时，再热器事故喷水减温器将自动投入运行，以保持汽温和保护再热器。
（2）改变喷燃器的运行方式。当沿炉膛高度布置有多排喷
燃器时，可以将不同高度的喷燃器组投入或停止工作，即通过上、下排喷燃器的切换，来改变火焰中心位置。当汽温高时应尽量先投用下排的燃烧器，汽温低时可切换成上排喷燃器运行，也可以采取对距过热器位置不同的喷燃器进行切换的方法，当投用靠近炉膛后墙的喷燃器时，由于这时火焰中心位置离过热器近火焰行程短，将使炉膛出口的烟温相对的高些。而切换成前墙或靠近前墙的喷燃器运行时，则火焰中心位置离过热器相对的远些，炉膛出口烟温就相对的低些。
（3）变化配风工况。对于四角布置切圆燃烧方式，在总风量不变的情况下，可以用改变上、下排二次风分配比例的办法来改变火焰中心位置。当汽温高时，一般可开大上排二次风，关小下排二次风，以压低火焰中心。当汽温低时，一般则关小上排二次风，开大下排二次风，以抬高火焰中心。进行调整时，应根据实际设备的具体特性灵活掌握。
2、改变烟气量。若改变流经过热器的烟气量，则烟气流速必然改变，使对流传热系数变化，从而改变了烟气对过热器的放热量。烟气量增多时，烟气流速大，使汽温升高；烟气量减少时，烟气流速小，使汽温降低。改变烟气量即改变烟气流速的方法有：
（1）采用烟气再循环。采用烟气再循环调节汽温的原理是从尾部烟道（通常是从省煤器后）抽出一部分低温烟气，用再循环风机送回炉膛，并通过对再循环烟气量的调节来改变流经过热器的烟气流量，改变烟气流速。此外，当送入炉膛的低温再循环烟气量改变时，还使炉膛温度发生变化，炉内辐射吸热与对流吸热的比例将改变，从而使汽温发生变化。由此，改变再循环烟气量，可以同时改变流过过热器的烟气流量和烟气含热量，因而可以调节汽温。
（2）烟气旁路调节。采用这种方法是将过热器处的对流烟道分隔成主烟道和旁路烟道两部分。在旁路烟道中的受热面之后装有烟气挡板，调节烟气挡板的开度，即可改变通过主烟道的烟气流速，从而改变主烟道中受热面的吸热量。由于高温对
流烟道中烟气的温度很高，烟气挡板极易变形或烧坏，故这一方法只用于布置在锅炉尾部对流烟道中的低温过热器或低温再热区段，而在我国目前的超高压机组中，则仅用于低温再热器区段。采用烟气旁路来调节再热汽温时，还会影响到过热汽温。为了增加再热汽温的调节幅度并减小对过热汽温的影响，应使主烟道中的再热器有较大的受热面，而旁路烟道中的过热器受热面则应小些。
（3）调节送风量。调节送风量可以改变流经过热器的烟气量，即改变烟气流速，达到调节过热汽温的目的。调节送风量首先必须满足燃烧工况的要求，以保证锅炉机组运行的安全性和经济性。而用以调节汽温，一般知识作为辅助手段。当汽温问题成为运行中的主要矛盾时，才用燃烧调节来配合调节汽温。利用送风量调节汽温是有限度的，超过了范围将造成不良后果。因为过多的送风量不但增加了送、吸风机是耗电量，降低了电厂的经济性，而且增大了排烟热损失，降低锅炉热效率。特别是燃油锅炉对过剩空气量的控制就更为重要。过剩空气量的增加，不但加速空气预热器的腐蚀，还有可能引起可燃物在尾部受热面的堆积，导致尾部受热面再燃烧。
第二章 过热汽温控制系统的基本方案
目前，过热汽温的控制方案很多，而且随着自动控制技术和计算机技术的不断发展，新的控制方法不断出现，汽温控制的质量也不断提高。传统的汽温控制系统有两种：串级汽温控制系统和采用导前微分信号的汽温控制系统。由于过热汽温控制通道的迟延和惯性很大，被调量信号反应慢，因此选择减温器后的汽温作为局部反馈信号，形成了上述的两种双回路控制系统。下面将分别加以介绍。
2.1 串级汽温控制系统
单回路控制系统是各种复杂控制系统的基础，由于其控制简单而得到广泛应用。但随着工业技术的不断更新，生产不断强化，工业生产过程对工业参数提出了越来越严格的要求，并且由于生产过程中各参数间的关系复杂化及控制对象迟延和惯性的增大，都使得单回路控制系统显得无能为力，因而产生了许多新的.、较复杂的控制系统，如串级控制、导前微分控制、复合控制、分段控制、多变量控制等。串级控制系统对改善控制品质有独到之处，本节将对其组成、特点及整定进行讨论
2.1.1 串级汽温控制系统的基本结构及原理
火电厂过热汽温串级控制系统的结构图2-1所示：
图2-1 过热汽温串级控制系统
该汽温串级控制系统中，有主、副两个调节器。由于汽温对象具有较大的延迟和惯性，主调节器多采用PID控制规律，其输入偏差信号为I?2-I?0，输出信号为IT1，副调节器采用PI或P控制
规律，接受导前汽温信号I?1和主调节器输出信号IT1，输出为IT2。当过热汽温升高时，I?2增加，主调节器输出IT1减小，副调节器
输出IT2增加，减温水量增加，过热汽温下降。在主、副调节器
均具有PI控制规律的情况下，当系统达到稳定时，主、副调节器的输入偏差均为零，即：
I?2=I?0；I?1=IT1
由此也可以认为主调节器的输出IT1是导前汽温I?1的给定
值。
过热汽温串级控制系统的原理方框图如图2-2所示，具有内外两个回路。内回路由导前汽温变送器、副调节器、执行器、减温水调节阀及减温器组成；外回路由主汽温对象、汽温变送器、主调节器及整个内回路组成。系统中以减温器的喷水作为控制手段，因为减温器离过热器出口较远，且过热器管壁热容
较大，主汽温对象的滞后和惯性较大。若采用单回路控制主汽温q1(即将q1作为主信号反馈到调节器PI1,PI1直接去控阀门开
度)无法取得满意的控制品质。为此再取一个对减温水量变化反映快的中间温度信号q2作为导前信号，增加一个调节器PI2组成
如图2-2所示的串级控制系统。调节器PI2根据q2信号控制减温
水阀，如果有某种扰动使汽温q2比q1提早反映（例如：内扰为喷
水量W的自发性变化），那么由于PI2的提前动作，扰动引起的q2波动很快消除，从而使主汽温q1基本不受影响。另外，PI2的
给定值受调节器PI1的影响，后者根据q1改变q2的给定值，从而
保证负荷扰动时，仍能保持X满足要求。可见，串级系统中采用了两级调节器，各有其特殊任务。
图2-2 过热汽温串级控制系统的原理方框图
2.1.2 串级汽温控制系统的设计
为充分发挥串级控制系统的优点，在设计实施控制系统时，还应适当合理的设计主、副回路及选择主、副调节器的控制规律。
1、主、副回路的设计原则
（1）副参数的选择，应使副回路的时间常数小，控制通道短，反应灵敏。通常串级控制系统是被用来克服对象的容积迟延和惯性。副回路应该把生产系统的主要干扰包括在内，应力
求把变化幅度最大、最剧烈和最频繁的干扰包括在副回路内，以充分发挥副回路改善系统动态特性的作用，保证主参数的稳定。因此，在设计串级控制系统时，应设法找到一个反应灵敏的副参数，使得干扰在影响主参数之前就得到克服，副回路的这种超前控制作用，必然使控制质量有很大的提高。
（2）副回路应包含被控对象所受到的主要干扰。串级控制系统对进入副回路的扰动有很强的克服能力，为发挥这一特殊作用，在系统设计时，副参数的选择应使得副回路尽可能多的包括一些扰动。但这将与要求副回路控制通道短，反应快相矛盾，应在设计中加以协调。在具体情况下，副回路的范围应当多大，取决于整个对象的容积分布情况以及各种扰动影响的大小。副回路的范围也不是愈大愈好。太大了，副回路本身的控制性能就差，同时还可能使主回路的控制性能恶化。一般应使副回路的频率比主回路的频率高的多，当副回路的时间常数加在一起超过了主回路时，采用串级控制就没有什么效果了。
（3）主、副对象的时间常数应适当匹配。由于串级系统中主、副回路是两个相互独立又密切相关的回路。如果在某种干扰作用下，主参数的变化进入副回路时，会引起副回路中参数振幅增加，而副参数的变化传到主回路后，又迫使主参数变化幅度增大，如此循环往复，就会使主、副参数长时间大幅度波动，这就是所谓串级系统的“共振现象”。一旦发生了共振系统就失去控制，不仅使系统控制品质恶化，如不及时处理，甚至可能导致生产事故，引起严重后果。为确保串级系统不受共振现象的威胁，一般取
Td1??3~10?Td2
(2-1)
式子中：Td1为主回路的振荡周期；Td2为副回路振荡周期，要满
足式子（2-1），除了在副回路设计中加以考虑之外，还与主、副调节器的整定参数有关。
2、主、副调节器的选型
串级控制系统中，主调节器和副调节器的任务不同，对于
它们的选型即控制规律的选择也有不同考虑。
（1）副调节器的选型
副调节器的任务是要快速动作以迅速消除进入副回路内的扰动，而且副参数并不要求无差，所以一般都选P调节器，也可采用PD调节器，但这增加了系统的复杂性，在一般情况下，采用P调节器就足够了，如果主、副回路频率相差很大，也可以考虑采用PI调节器。
（2）主调节器的选型
主调节器的任务是准确保持被调量符合生产要求。凡是需采用串级控制的生产过程，对控制的品质都是很高的，不允许被调量存在静差。因此主调节器必须具有积分作用，一般都采用PI调节器。如果控制对象惰性区的容积数目较多，同时又有主要扰动落在副回路以外的话，就可以考虑采用PID调节器。
3、主、副回路调节器调节规律的选择原则
（1）主参数控制质量要求不十分严格，同时在对副参数的要求也不高的情况下，为使两者兼顾而采用串级控制方式时，主、副调节器均可以采用比例控制。
（2）要求主参数波动范围很小，且不允许有余差，此时副调节器可以采用比例控制，主调节器采用比例积分控制。
（3）主参数要求高，副参数亦有一定要求这时主、副调节器均采用比例积分形式。
2.1.3 串级汽温控制系统的整定
在如图2-3所示的串级系统中，因为两个调节器串在一起，在一个系统中工作，相互之间或多或少的有些影响，因此在串级系统的整定要比简单系统复杂些。
图2-3 串级控制系统方框图
1、两部整定法
当串级系统中副回路的控制过程比主回路快的多时，可按下述步骤分别独立整定主、副调节器参数。
（1）先整定副调节器
当副回路受到阶跃扰动时，在较短时间内副回路控制过程就告结束。在此期间，主回路基本上不参加动作，由图2-3得整定副回路时的方框图，如图2-4 （a）所示。可按单回路系统的整定方法整定副调节器WT2?s?。
（2）整定主调节器
当主回路进行控制时，副回路几乎起理想随动作用，由图2-3可得
R2(s)?Y2(s)Wm2(s)
从而求得副回路的闭和传递函数
Y2(s)1?R2(s)Wm2(s)
（2-2）
图2-4 主副调节器分别独立整定时的方框图
即在主回路中副回路可看作一个比例环节，由此画出整定主回路时的方框图，如图2-4（b）所示。可按单回路系统的整定方法整定主调节器WT1?s?的参数。
按上述步骤整定系统后，通常应满足?2?3?1（?1、?2分别为
主、副回路主导衰减振荡成分的频率）。要达到此要求整定时应考虑以下几个问题：
① 对象的动态特性。控制对象前区动态特性W02(s)与整个控制对象的动态特性W0(s)?W01(s)W02(s)相比，应有较小的迟延和惯性。
② 调节器类型的选择。副调节器WT2(s)可选用P（或PD）调节器，主调节器应选用PI调节器，以使副回路有较高的衰减振荡频率。
③ 整定指标的选择。副回路可取较低的稳定性裕量（例如
。 ??0.75）而主回路则取较高的稳定性裕度（例如??0.9）
另外，按此方法整定串级系统时还应考虑控制对象惰性区动态特性的求取。在图2-4中，控制对象导前区的特性W02(s)可直接由实验测得，而惰性区的特性W01(s)不一定能直接由实验获得，但整个控制对象的动态特性W0(s)?W01(s)W02(s)总是可以由实验测得，因此对象惰性区的动态特性W01(s)原则上可以由W0(s)和W02(s)算出：
W01(s)?W0(s)
W02(s)
（2-3）
例如：锅炉过热蒸汽温度控制对象及其导前区的动态特性常
可表示为W0(s)?W01(s)W02(s)?K0?1(s)??(s)(1?T0s)n0
（2-4）
W02(s)??2(s)K2??(s)(1?T2s)n2
（2-5）
式中：?为减温水阀门的开度。利用级数展开和低阶近似，惰性区的动态特征可表示为： W01(s)??1(s)??2(s)K1
(1?T1s)n1
（2-6）
式中 K1?K0;T1?nT
K2??nT;n1?n0T0?n2T2n0T02?n2T22200222?n0T0?n2T22
如果控制对象及其导前区动态特性可以用式（2-4）、（2-5）来表示，而且有n2?2和n0?3，那么当 n0T0?3n2T2时（n0T0和n2T2分别为W0(s)和W02(s)分母中s项的系数），可以满足主、副调节器按图2-4分别整定的条件，而惰性区对象表示为
W01(s)?K12?(1?T0s)n0(1?T0s)n0K0
（2-7）
这样避免了由W0(s)和W02(s)计算出W01(s)的麻烦，尤其用阶跃响应实验曲线整定主调节器时更为简便。因此在式（2-7）假定下
????????????Tc?0?Tc?1
（2-8）
式中：??/Tc?0为控制对性W0(s)阶跃响应实验曲线上?与Tc的比值，
它实际往往无法由实验曲线上直接获得（如在过汽温对象中）。
2、逐次逼近法
（1）先整定副调节器WT2(s)。在第一次整定副调节器时，断开主环，即按副回路单独工作时的单回路系统来整定副调节器WT2(s)的参数，记作?WT2(s)?1。
（2）根据?WT2(s)?1整定主调节器WT1(s)。由图2-5可以写出串级控制系统的特征方程为
1?WT1(s)WT2(s)W02(s)W01(s)Wm1(s)?01?WT2(s)W02(s)Wm2(s)
（2-9）
可得此时等效控制对象的传递函数为
*W01(s)?WT2(s)W02(s)W01(s)Wm1(s)
1?WT2(s)W02(s)Wm2(s)
（2-10）
按照单回路系统整定方法求出主调节器参数，记作?WT1(s)?1。
（3）据（2）得到的?WT1(s)?1，再整定副调节器WT2(s)，由图2-5写出串级控制系统的特征方程为
1?WT2(s)?W02(s)Wm2(s)?WT1(s)W02(s)W01(s)Wm1(s)??0 （2-11）
可得此时等效控制对象为
* W02(s)?W02(s)Wm2(s)?WT1(s)W02(s)W01(s)Wm1(s) （2-12）
然后根据单回路系统的整定方法求出副调节器的参数，记为?WT2(s)?2。
（4）如果?WT2(s)?2的参数值与第（1）步得到?WT2(s)?1的参数值
基本相同，那么整定就告完成。两个调节器的整定参数步骤分别为（1）和（2）中求得的参数，否则应根据?WT2(s)?2重复步骤（2）、
（3），直到出现两次整定结果基本相同为止。
3、补偿法
当控制对象导前区的动态特性与整个控制对象的动态特性相比，迟延和惯性不够小时，控制系统经整定后主、副回路的振荡频率差别不够大，这时就不能 用“两步整定法”整定，可以采用“补偿法”整定调节器参数。
图2-3所示的串级控制系统，在保持系统特征方程式不变的条件下，可把它的闭和回路等效的变换成图2-5所示:
图2-5 串级控制系统方框图的等效变换
从等效变换后方框图形式可以看出，如果为了分析串级系统的稳定性，可以把它看作一个单回路系统。在这个等效单回路系统中，调节器为?WT1(s)WT2(s)?控制对象为 W0*(s)?W02(s)?W01(s)?Wm2(s)
??1?? Wm1(s)WT1(s)?
（2-13）
因此，串级系统可按下述步骤进行整定：
（1）适当选择主调节器WT1(s)的参数，以造成一个动态特性较好的等效控制对象W0*(s)。从图2-5或式（2-13）的关系中可知，所造成的等效控制对象W0*(s)只能在控制对象原有的基础上?W01(s)、W02(s)?，通过选择WT2(s)WT1(s)的参数使它比较有利于控制。这就是“补偿法”整定的概念。
（2）选择好WT1(s)的参数得到了等效控制对象W0*(s)后，就可以按单回路系统整定调节器?WT1(s)WT2(s)?，从而得出副调节器WT2(s)的参数。用“补偿法”的概念整定串级控制系统时，不必考虑主、副回路之间相互影响的程度。虽然整定的结果并不能保证串级系统在最佳的条件下工作，但是它可以使系统具有足够的稳定性裕度，因而使整定后的串级系统具有正常运行的基本条件，在主、副调节器不能分别独立整定时，这可以作为整定串级控制系统的一种使用方法。
2.2 导前微分控制系统
在温度控制系统中，常用的一种便是导前微分控制系统。这种控制系统的结构特点是：只用了一个调节器，调节器的输入取了两个信号。一个信号是主汽温经变送器直接进入调节器的信号，另一个信号则是减温器后的温度经微分器后送入调节器的信号。在时间和相位上，后一个信号超前于主信号（主汽温信号），因此把这种系统称为导前微分控制系统。又因为它有两个信号直接送入到调节器，所以也称这样的系统为具有导前微分信号的双冲量控制系统。微分作用能反映输出量的变化趋势，因而能提前反映输出量的变化，把这种作用用于控制系统，能改善控制性能。
2.2.1 导前微分控制系统的组成及原理
采用导前微分信号的过热汽温控制系统如图2-6所示。这个系统引入了导前汽温?2的微分信号作为调节器的补充信号，以改
善控制质量。因为?2和主汽温?1的变化趋势是一致的，切?2的变化比?1快的多，因此它能迅速反映?1的变化趋势。引入了?2的微
分信号后。将有助于调节器的动作快速性。在动态时，调节器将根据?2的微分信号和?1与?1的给定值之间的偏差而动作；但在
静态时，?2的微分信号消失，过热汽温?1必然等于给定值。如果
不采用导前信号?2的微分信号，则在静态时，调节器将保持(?1??2)等于给定值，而不能保持?1等于给定值。
由图2-6所示的系统结构图我们可以画出导前汽温微分信号控制系统的原理方框图，如图2-7所示。它包括两个闭合的控制回路：
1、由控制对象的导前区W02(s)，导前汽温变送器r?2、微分器Wd(s)、调节器WT(s)、执行器KZ和减温水调节阀K?组成的副回路
（导前补偿回路）；
2、由控制对象的惰性区W01(s)、主汽温变送器r?1和副回路组成的主回路。
图2-6 导前汽温微分信号的双回路汽温控制系统
2.2.2 导前微分控制系统的分析
对于如图2-7所示的控制系统，当去掉导前汽温的微分信号时，系统就成为单回路控制系统，如图2-8（a）所示，控制对象W0(s)??W01(s)W02(s)?的迟延、惯性较大。当系统加入导前汽温微分信号后，调节器将同时接受两个输入信号，系统也成了双回路结构。但对于这个双回路系统作适当的等效变换后，发现仍可把它当作一个单回路系统来处理，如图2-8（b）所示。只是由于微分信号的引入改变了控制对象的动态特性。这个新的控制对象的输入仍然是减温水流量信号WB，但输出信号为?1*，等效控
制对象的传递函数可以根据方框图求得。其中：
?1*??1?d?2??2
dt??1
W(s)?*
0????W02(s)?W01(s)?Wd(s)?2?WB(s)??1???1*(s)
（2-14）
图2-7 采用导前汽温微分信号的双回路汽温控制系统原理框图
图2-8 采用微分信号改变控制对象特性的方框图
a――单回路系统方框图；b――双回路系统的等效方框图
在静态时，微分器输出为零，所以等效控制对象的输出在动态过程中，等效控制对象的输出中除了主汽温信号?1?1*??1；
外，还叠加了导前汽温?2的微分信号。由于?2的惯性迟延比?1小得多，因而等效对象的输出?1*的惯性迟延比?1小得多。因此加入
导前汽温微分信号的作用可以理解为改变了控制对象的动态特性，可见，等效控制对象是输出?1*比主汽温?1的响应有很大的改
善。所以，在控制对象惯性迟延较大的情况下导前汽温微分信号的双回路汽温控制系统是控制品质远比单回路控制系统好。
2.2.3 导前微分控制系统的整定
1、按补偿法进行整定
根据前面对系统的分析方法，我们可以得出补偿法的整定规则：整定微分器Wd?s?的参数（KD、TD）以形成一个等效对象，
这个等效对象的动态特性等于（或近似等于）在动态时为导前区的特性，在静态时为主汽温的特性，而调节器WT(S)的参数（?，
Ti）则按等效对象的特性整定（按一般单回路控制系统得到整定
方法）。
下面分析如何通过调整微分器的参数来获取等效对象的特性。
设主汽温对象的传递函数为
W0(s)?W02(s)W01(s)?K0
(1?T0s)n0
（2-15）
导前区汽温对象的传递函数为
W02(s)?K2
(1?T2s)n2
（2-16）
则等效对象的传递函数为
???K0K0W0*(s)?W02(s)?W01(s)?Wd(s)?2???Ws02??n2?(1?Ts)K2?1?2?
（2-17）
由上式可得
?K?Wd(s)??0?W01(s)??K2???1
??2
（2-18）
可见微分器的参数时根据控制对象的惰性区来整定的，用控制对象惰性区传递函数的求法，可得：
W01(s)?K1
(1?T1s)n1
且
则式（2-18）可写为
Wd(s)?K1?K0/K2 ????1KDTDs1?K1?1?n1?1?TDs(1?Ts)?1???2
(2-19)
假设汽温对象惰性区得传递函数时一阶的（即n1?1），则有
KDTDsTs??1K1T1s??1?K11?1?TDs1?T1s??21?T1s??2
比较等式两边的对应项可得
TD＝T1
KD＝K1??1??2
微分器按此组参数整定，则等效对象的传递函数为
W0*(s)?K0
(1?T2s)n2
则实现了完全补偿的预定目的。但是汽温对象的惰性区传递函数的阶次都是高于一阶的（通常n1?2），那么，式（2-19）等号两边就只能作到近似相等，而不能实现完全补偿。下面推导n1?2时，微分器参数的确定方法。
将式（2-19）等号的两边展开为幂级数的形式：
等式左边为
KDTDs2233?KDTDs?1?TDs?TDs?TDs?…? 1?TDs
等式右边为
?????11?1K1?1??K1n1????21?Ts?????21??n1?n1?1?22??nTs?T1s? ?112!??
令等式两边s的低阶项（二阶以下项）的系数相等
s项
s2项 KDTD?K1??1nT ??2112KDTD?K1??1n1?n1?1?2T1 ??22
由此可以确定微分器的整定参数
KD?K1??12n1 ??2n1?1
TD?n1?1T12
（2-20）
按式（2-20）求得的Wd?s?参数仅能实现对象的近似补偿，即使
W0*(s)?W02(s)K0
K2
在确定了等效对象的传递函数之后，对于调节器WT(s)的参数?和Ti应按等效对象W0*(s)来整定（按一般单回路系统的整定方法），其原理框图如图2-9所示。
图2-9 补偿法整定框图
补偿法是整定双回路系统的一种很实用的方法，用该方法整定系统时，可以不考虑内外回路之间的相互影响。
2、按等效为串级控制系统的整定方法来整定
采用导前汽温微分信号的控制系统等效为串级控制系统方框图见图2-9。整定步骤和前面已讨论过的串级控制系统相同。 当WT(s)?1?1????KDTDs1?和时，等效副调节器WT*2(s)为W(s)??d1?TDsTis?PI
调节器，传递函数为：
WT*2?s??1?1?1??? TDs?KD?
而等效主调节器WT*1?s?也是PI 调节器，传递函数为
1?1?W(s)??1?? KD?TDs?*T1
此时可根据对象导前区特性和主汽温特性，按串级控制系统的整定方法，分别求得等效副调节器WT*2(s)和等效主调节器WT*1(s)的各个参数，从而求得?、Ti、KD、TD 。
2.3 两种汽温自动控制系统的比较
前面讨论了串级过热汽温控制系统和导前汽温微分信号的双回路过热汽温控制系统，他们在实际应用中一般都能满足生产上的要求，但这两种控制系统在控制质量、系统构成、整定调试等方面各有特点。
1、把采用导前汽温微分信号的双回路控制系统转化为串级
控制系统来看待 时，其等效主、副调节器均为PI调节器。但对于实际的串级汽温控制系统，为了提高副回路的快速跟踪性能，副调节器应采用P或PD调节器，而主调节器应采用PI或PID调节器。因此，采用导前汽温微分信号的双回路系统的副回路，其快速跟踪和消除干扰的性能不如串级系统；在主回路中，串级系统的主调节器可具有微分作用，故控制品质也比双回路系统好，特别对于惯性、延迟较大的系统，双回路系统的控制质量不如串级系统。
2、串级控制系统主、副两个控制回路的工作相对比较独立，因此系统投运时 的整定、调试直观、方便。而有导前汽温微分信号的双回路控制系统的两个回路在参数整定时相互影响，不容易掌握
3、从仪表硬件结构上看，采用导前汽温微分信号的双回路系统较为简单。一般情况下，双回路汽温控制系统已能够满足生产上的要求，因此得到了广泛的应用。若被控对象的迟延较大，外扰频繁，而且要求有较高的控制质量，则应采用串级控制系统。
第三章 大迟延控制系统
在热工过程控制中，有的过程控制（对象特性）具有较大
的纯延迟，使得被调量不能及时反映系统所承受的扰动，且当过程控制通道或测量环节存在延迟时候，会降低系统的稳定性；另外纯迟延会导致被控制量的最大动态偏差增大，系统的动态质量下降，而且t/Tc之比越大越不容易控制。
解决具有纯迟延的过程控制是一个比较棘手的问题，对于闭环系统内的纯迟延若单单采用上述的串级控制等方案是无法保证其控制质量，且响应速度也和很慢，如果在控制精度很高的场合，则须采取其他控制手段，例如补偿控制，采样控制等等。本章仅就预估控制方法进行详细介绍。
3.1 Smith预估补偿器
对于有纯迟延过程的控制系统，调节器采用PID控制规律时，系统的静态和动态品质均下降，纯迟延愈大，其性能指标下降的愈大。Smith针对具有纯迟延的过程，提出在PID反馈控制的基础上引入一个预补偿环节，使控制品质大大提高。下面就对Smith预估补偿的原理进行更详细地介绍。
当采用简单回路控制时，如图3-1所示
图3-1 单回路控制系统
控制器的传递函数为WT(s)，对象的传递函数为
W0(s)=W0'(s)e-ts时，从设定值作用至被控变量的闭环传递函数是：
Y(s)WT(s)W0'(s)e-ts
=R(s)1+WT(s)W0'(s)e-ts
（3-1）
扰动作用至被控变量的闭环传递函数是：
Y(s)W0'(s)e-ts
=()Fs1+WT(s)W0'(s)e-ts
（3-2）
如果分母中的e-ts项可以除去，情况就大有改善，迟延对闭环极点的不利影响将不复存在。
-tsSmith预估补偿方案主题思想就是消去分母中的e项，实
现的方法是把对象的数字模型引入到控制回路之内，设法取得更为及时的反馈信息，以改进控制品质，这种方案可按不同的角度进行解释说明，下面从内模（模型置于回路之内）的角度来介绍。Smith预估器补偿原理图如图3-2所示。
图3-2 Smith预估补偿控制原理图
在图3-2中W0'(s)是对象除去纯迟延环节e-ts以后的传递函数，Ws'(s)是Smith预估补偿器的传递函数，假若系统中无此补偿器，则由调节器输出m(s)到被调量Y(s)之间的传递函数为：
Y(s)=W0'(s)e-ts m(s)
上式表明，受到控制作用之后的被调量要经过纯迟延t之后才能返回到调节器。若系统采用预估补偿器，则调节器m(s)与反馈到调节器的Y'(s)之间传递函数是两个并联通道之和，即
Y'(s)=W0'(s)e-tst+Ws'(s)m(s)
（3-3）
为使调节器采集的信号Y'(s)不至迟延t，则要求式（3-3）为
Y'(s)=W0'(s)e-tst+Ws'(s)=W0'(s) m(s)
从上式便可得到预估补偿器的传递函数为：
Ws'(s)=W0'(s)(1-e-ts)
（3-4）
一般称式（4-4）表示的预估器为Smith预估器。其实施框图如图4-3所示，只要一个与对象除去纯迟延环节后的传递函数Ws'(s)相同的环节和一个迟延时间等于t的纯迟延环节就可以组成Smith预估模型，它将消除大迟延对系统过度过程的影响，使调节过程的品质与过程无迟延环节时的情况一样，只是在时间坐标上向后推迟的一个时间t。
图3-3 Smith补偿系统方框图
从图3-3可以推出系统的闭环传递函数为
''??s??Y(s)'??s1?WT(s)W0?s??WT(s)W0(s)e?W(s)e R(s)0??1?WT(s)W0'(s)??
=W
（3-5） '0(s)e??s?WT(s)W0'(s)e??s??1?? '?1?WT(s)W0(s)?=W0'(s)e-ts[1-W1(s)e-ts]
WT(s)W0'(s) W1(s)='()()1+WTsW0s
式中W1(s)为无延迟环节时系统闭环传递函数。
Y(s)WT(s)W0'(s)e-ts
==W1(s)e-ts
'R(s)1+WT(s)W0(s)
（3-6）
由式（3-6）可见，对于随动控制经预估补偿，其特征方程中已消去了e-ts项，即消除了纯迟延对系统控制品质的不利影响。至于分之中的e-ts仅仅将系统控制过程曲线在时间轴上推迟了一个t，所以预补偿完全补偿了纯迟延对过程的不利影响。控制品质与被控过程无纯迟延完全相同。
对于定值控制，由式（3-5）可知，闭环传递函数由两项组成。第一项为扰动对象只有t>2t时才产生控制作用，当t?2?时无控制作用。所以Smith预估补偿控制应用于定值控制其效果不如随动控制。不过，从系统特征方程看，预估补偿方案对定值控制系统品质的改善还是有好处的。
下面以传递函数 W01?2e?50s为对象进行仿真研究： 1?90s
其调节器为PI调节器，即WT?s??1?1?1???。用衰减曲线法整??Tis?
定参数得??4.1;Ti?55， 加上Smith预估器用MATLAB进行仿真，其结构图如图3-4所示，其仿真曲线如图3-5所示。
图3-4 史密斯预估器控制的系统Simulink结构图
把对象传递函数中的迟延时间由50s改为40s，再次进行仿真得到的仿真曲线如图3-6所示。
由仿真图3-5与图3-6相比较得到，由图3-5可以看出Smith预估器使控制品质大大提高，系统的特性非常好。但是它对模型的误差十分敏感，当系统参数变化时，由于控制参数不能随之而变化，不能对受控过程参数做出适时调整，从而时过程的品质指标恶化。适应性不强，也就是鲁棒性非常差。
由于主蒸汽温度被控对象的参数会随着时间的变化而产生变化，所以我们需要的是鲁棒性好的控制系统，要进一步探讨别的方法。
3.2 史密斯预估补偿器的改进
由于Smith预估器对模型的误差十分敏感，因而难于在热工过程控制中广泛应用，如何克服Smith预估器的这个不足至今仍使研究的课题之一。
图3-5 在对象参数准确情况下史密斯预估器控制阶跃响应的
曲线
图3-6 改变对象参数后的仿真图
3.2.1 抗干扰的Smith预估器
如果在史密斯补偿回路中增加一个反馈环节Wf(s)如图3-7
所示，则系统可以达到完全抗干扰的目的。由图3-7可看出被调量Y(s)对干扰F(s)的闭环传递函数为：
''??s??1?W(s)W(s)?W(s)W(s)1?eY(s)f00T'??s ?W0(S)e?''??s'??s?F(s)1?W(s)W(s)?W(s)W(s)1?e?W(s)W(s)e??f00TT0??
?W(S)e'
0??s?1?Wf(s)W0'(s)?W0'(s)WT?''1?W(s)W(s)?W(s)WT(s)?f00?(s)?1?e????s?????
（3-7）
图3-7 实现完全抗干扰的史密斯补偿器
若要完全不受干扰F(s)的影响，则只要上式中分子为零，即
1+Wf(s)W0'(s)+W0'(s)WT(s)(1-e-ts)=0
由此可以得到新增反馈环节Wf(s)为
1+W0'(s)WT(s)(1-e-ts)Wf(s)=-W0'(s)
(3-8)
再写出上述系统中被调量Y
Y(s)WT(s)W0'(s)e-ts
=R(s)1+Wf(s)W0'(s)+W0'(s)WT(s)(1-e-ts)+WT(s)W0'(s)e-ts
(s)对设定值R(s)的闭环传递函数为
WT(s)W0'(s)e-ts
=1+Wf(s)W0'(s)W0'(s)WT(s)
（3-9）
将（3-8）式代入（3-9）式后可以得到一个很有意义的结论，即
Y(s)WT(s)W0'(s)e-ts
==1'-ts()()()RsWTsW0se
（3-10）
这就是说如果Wf(s)完全满足式（3-8），则系统可完全跟踪设定值。而且对干扰F(s) 还可以无差的进行补偿。只是Wf(s)完全实现不是很容易的，尤其在对象用高阶微分方程来描述时更是如此。但是这个结论对改善史密斯补偿器的抗干扰能力还是有指导意义的。
3.2.2 增益自适应补偿方案
图3-8 增益自适应补偿方案
Smith预估补偿控制实质上是PID调节器连续地向补偿器传
送信号，作为输入而产生补偿器输出。补偿器与过程特性有关，而过程的数学模型与实际过程特性之间又有误差，所以这种控制方法的缺点是模型的误差会随时间积累起来，也就是对过程特性变化的灵敏度很高。为了克服这一缺点，可采用增益自适应预估补偿控制。
增益自适应补偿方案方框图如图3-8所示。它在Smith补偿模型之外加了一个除法器，一个导前微分环节和一个乘法器。除法器是将过程的输出值除以模型的输出值。导前微分环节的Td=t，它将使过程与模型输出之比提前进入乘法器。乘法妻是将预估器的输出乘以导前微分环节的输出，然后送到调节器。这三个环节的作用量要根据模型和过程输出信号之间的比值来提供一个自动校正预估器增益的信号。由图3-8所得
Y(s)=[R(s)-D4(s)]WT(s)W0'(s)e-ts
A(s)=Y(s)
B(s)=m(s)Wc(s)e-tms
D4(s)=D1(s)D3(s)
A(s)=m(s)Wc(s)(1+Tds)B(s)
(1+Tds)Y(s) =m(s)Wc(s)m(s)Wc(s)e-tms
=(1+Tds)Y(s)
e-tms
D4(s)1+Tds所以 Y(s)=e-tms
Y(s)?R(s)WT(s)W0`(s)e?ts
`?ts1?Tds1?WT(s)W0(s)ee?tms
若t=tm，则有
Y(s)WT(s)W0'(s)e-ts
=R(s)1+(1+Tds)WT(s)W0'(s)
(3-11)
从以上分析可以看出增益自适应补偿器与Smith补偿器具有同样改善控制性能的效果。
3.2.3 观测补偿器控制方案
图3-9 能观测补偿时控制方案
观测补偿器控制方案如图3-9所示，由图可以得
WT(s)Wo(s)Y(s)?R(s)1?W(s)W(s)KoCT1?WK(s)WC(s)
WC(s)?Wo'(s)Ym
（3-12）
闭环特征方程可由下式求得
1+WC(s)WT(s)1+WK(s)W0(s)=0()()1+WKsWCs
（3-13）
不管对象的时滞有多大，只要WC(s)的模足够小，就有
1+WK(s)W0(s)=11+WK(s)WC(s)
（3-14）
从而闭环特征方程为
1+WC(s)WT(s)=0
（3-15）
这表明系统的稳定性只与观测器WC(s)有关，而与时滞大小无关。若WC(s)=W0'(s)，则式（3-12）与Smith预估补偿控制方式（3-6）相同，表明其控制效果与Smith预估补偿控制的相同。但本方案对于对象参数的变化不敏感，且不需要时滞环节。因此，实施起来方便，适应性强。
对于随动控制系统，本方案可看作由两个随动系统组成。由主控制器WT(s)与W0(s)、WC(s)、WK(s)组成的主随动控制系统，用于使观测器输出值跟踪设定值。由副控制器WK(s) 与WC(s)组成副随动控制系统用于使观测器输出值与系统的输出保持同步。当设定值发生变化时，由于观测器输出Ym尚未变化，所以主控
制器输出一个较强的控制信号，通过前馈作用，使观测器输出较快的跟踪，以减少控制器的偏差，起到超前的控制作用。同时，该控制信号对过程本身也起调节作用，使输出Y较快变化。由于副控制器的控制作用，使观测器输出Ym适应系统输出Y的变化。当主副控制器均为比例积分作用时，整个系统可以达到稳态无余差。
观测补偿器控制方案仅适用于随动控制系统，不适用于定值控制系统；当WK?s?的模很大时，本控制方案与单回路控制系统相同。
3.2.4 改进型Smith预估器
由Hang等提出的改进型预估器，它比原方案多了一个调节器，其方框图如图3-10所示。
图中设过程特性的比例增益K0?1，从图3-10中可以看到，它与Smith补偿器方案的区别在于主反馈回路，其它反馈通道传递函数不是1而是Wf(s)，即
Wf(s)?WT2Ws(s) 1?WT2Ws(s)
图3-10 改进型Smith预估器方框图
改进型Smith预估器方案比原Smith补偿方案多了一个调节器WT2(s)，但其参数整定还比较简单。为了保证系统输出相应无余差，要求两个调节器均PI为动作调节器。其中主调节器WT1(s)只需按模型完全准确的情况下进行整定。至于辅助调节器WT2(s)的整定似乎要复杂一些，但经分析发现，辅助调节器是在反馈通道上，且与模型传递函数Ws(s)一起构成Wf(s)。如果假设Ws(s)是一阶环节。且设Ti2?Ts，即使调节器的积分时间等于模型的时间
常数，则Wf(s)可简化为：
Wf(s)?1
Ts
KT2Ks1? Ts?1fs?1
这样，反馈回路上出现了一个一阶滤波器，其中只有一个整定参数Tf，实质上只有WT2(s)中的比例增益KT2需要整定。
下面我们同样以传递函数 W01?2e?50s为对象对改进型1?90s
Smith预估器进行仿真研究，其Simulink结构图如图3-11所示，仿真图如图3-12所示。
