烟气热损失、散热损失} （无法测量）
§ 空气过剩系数α（无法计算）
§ 烟气氧含量 （氧化锆氧分析仪）
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锅炉设备控制
重温：改进的控制方案
当负荷增加时，先加大空气量，后增加燃料； 当负荷减小时，先减燃料，后减空气。
•燃料 量
•FT •101
•蒸汽 量
•PI •101
•PC
空气过剩系数α 与烟气氧含量 的关系
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•PPM •CO •1000
•800 •CO
•600
•400
•200
•锅炉效率
•O2
•0
•10
•20
•30
•过剩空气率 %
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•6 •O2 •%
•4 •2 •0 •40
锅炉设备控制
小结：节能控制思路:
§ 热效率η(仪表?)
§ 热损失q{不完全燃烧的热损失(机械和化学)、
•101
•空气量 •FT •102
•
•AI •101
•含氧 量
•AC •101
•FC •101
•LS
•HS
•FC •102
•燃料阀
•空气阀
3、烟气氧含量控制 直接指标：使燃料量与送风量的比值在各种情况下均为最优
烟气氧含量(间接指标)
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锅炉设备控制
工程实例:
§ 青岗糖厂燃煤工业锅炉计算机控制系统 §工艺:蒸汽 汽轮机发电 制糖 § 特点:制糖是间歇操作,负荷变化相当大。 § 失败的教训：满足不了工况变化的要求。 § 成功的尝试：观察人工操作；
•为什么选蒸汽压Βιβλιοθήκη 控制？ 为什么选燃料与空气的比值控制？
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锅炉设备控制
基本控制方案
①压力控制器输出同时 作为燃料和空气流量控制器的设定值
特点：蒸汽压力恒定
燃料和空气的比值恒定
•燃 •FT •蒸 •PI •料 •101 汽 •101
•PC •101 •FC •101
综合信号的单回路系统 受控变量： 特点：仪表少容易实现
系数设置不当、水位可能有余差
•汽蒸 •FT
炉•锅气
•LI •101 •101
包
•
•LC •FT •101 •102
•给水
•+ •- •-
方案三：前馈--串级控制系统
炉•锅气 包
•汽蒸 •FT •LI •101 •101
•LC •101
•
副回路纯比例控制器，比例度为100%
•化学不完全
•燃烧的 •热损失
•最高 •能 •效率区 •量 •损 •失
•% •总能量 •损失
•烟气 •热损失
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•-20
•0
•20
•过剩空气率 %
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•40
•60
锅炉设备控制
节能控制思路:
§热效率η(仪表?)
§热损失q{不完全燃烧的热损失(机械和
化学)、烟气热损失、散热损失}
•当负荷减小时，先减燃料，后减空气。
•作业:画出上图的原理框图,并且分析它的工作过程。
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节能控制思路:
§热效率η(仪表?)
§热损失q{不完全燃烧的热损失(机械和
化学)、烟气热损失、散热损失}
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锅炉设备控制
热效率η(热损失q) 与空气过剩系数α的关系
燃料 空气 燃烧烟气
•饱和蒸汽
•减温器
•汽 包
•过热器
•热空气 •燃料
•省 •煤 •器
•炉膛
•给水 •由给水泵来
混合燃烧发热 饱和蒸汽
汽包
过热蒸汽
饱和蒸汽
•热空气送炉膛
省煤器 （给水）
•空气预热器 过热蒸汽 空气预热器 （给风）
•冷空气
•烟气 母管输出 引风机排出
•经引风机排出
•采用了哪些节能措施?
•TT •TT •102 •101
•TC •TC •102 •101
•TT
•TT
•102
•101
•
•TC •101
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锅炉设备控制
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
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锅炉设备控制
锅炉设备控制
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锅炉设备控制
4.6 锅炉设备的控制
4.6.1 概述 § 重要动力设备。 § 耗能大户,节能研究的重点; § 污染大户,环保治理的重点。
1、作用： 热源 动力源
2、组成：
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锅炉设备控制
2、组成：
3、工作原理 过热器
•过热蒸汽
(3) 过热蒸汽系统控制 目的: 维持过热器出口温度、保证管壁温度不超过允许的温度 受控变量：蒸汽温度 操纵变量：减温水量
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锅炉设备控制
4.6.2 汽包水位控制
汽包水位：锅炉运行的主要指标 水位过低：负荷加大时，汽化速度加快，控制不及时会全部汽化 水位过高：影响汽水分离，产生汽带液，影响后序设备的正常运行
•FT •102
•PC •反作用
•101
•
•LS
•HS
•FC •102
•AI •101
•含氧 量
•AC •101
•燃料阀
•过程分析:蒸汽量 •蒸汽量
•空气阀
•反作用 •P •PC
•HS •空气量
•LS •燃料量
•当负荷增加时，先加大空气量，后增加燃料；
•反作用 •P •PC
•LS •燃料量
•HS •空气量
•FC •102
•燃料阀
•空气阀
3、烟气氧含量控•（制 节能控制？）
直接指标：使燃料量与送风量的比值在各种情况下均为最优
烟气氧含量(间接指标) •讨论两个问题：
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逻辑提量过程分析:
•FT
•燃料 量
•101
•FC •101
•PI
•蒸汽 量
•101
•空气 量
（无法测量）
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•过剩空气系数
由燃料的性质可以确定完全燃烧所需要的空气量 理论量 实际燃烧时应有一定的剩余空气 实际量
不同的燃料对过剩空气都有一个最优值 液体燃料
过剩空气量通常用过剩空气系数来描述
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：烟气氧含量
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锅炉设备控制
4、三冲量控制
水位、负荷、给水流量的复合控制系统 方案一：
前馈与串级组成的复合控制系统 特点：克服虚假水位现象克服给水量的扰动
炉•锅气 包
•给水 •汽蒸 •FT •LI •101 •101
•LC •101
•
•FT •FC •102 •102
•给水
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锅炉设备控制
方案二：前馈加反馈控制
编制计算机控制程序。
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锅炉设备控制
启示：
一切从实际出发， 具体问题具体分析， 灵活创新是永恒的主题。
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锅炉设备控制
参考文献:
§ 蒋慰孙《过程控制工程》(第2版) 中国石化出版社
§ 金以慧《过程控制》 清华大学出版社
§ 王锦标《计算机控制系统》
•空 •FT 气 •102
•K
•FC •102
•燃料阀
•空气阀
②压力对燃料量的串级，
•蒸 •PI •燃 •FT
送风量随燃料变化的比值控制。 汽 •101 •料 •101
•PC
特点：送风量滞后于燃料量
•101 •FC
•101
•空 •FT 气 •102
•K
•FC •102
•燃料阀 •空气阀
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锅炉设备控制
4、对象分析
锅炉的主要输入、输出
负荷
给水量 燃料量 送风量 引风量 减温水
•锅 炉
汽包水位
蒸汽温度 蒸汽压力
•汽 包
烟气氧含量
炉膛负压
•空气
特点： 多入多出（MIMO）
•燃料
•炉膛
变量之间关联
•过热蒸汽 •减温器
•过热器
•省 •煤 •器 •给水 •由给水泵来
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锅炉设备控制
(2) 给水流量对位的影响（控制通道） 水位特性：纯滞后过程或反向特性过程
2、单冲量控制
水位 给水量的单回路控制
缺点：负荷变化时，控制不 及时，不能克服假水 位现象
适用场合：小型锅炉 负荷较稳定的场合
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•气锅包炉
•蒸汽
•LI •101
§ 汽包水位控制(物料平衡) § 燃烧系统控制(能量平衡) § 过热蒸汽系统控制(质量控制) § 炉膛负压系统控制(安全控制)
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锅炉设备控制
任务：安全、合理的运行条件下， 提供一定温度和压力的蒸汽
要求： 蒸汽量应适合负荷变化的需要，或保持给定的负荷 蒸汽压力保持一定的范围 蒸汽温度保持一定的范围 炉膛负压保持一定的范围 汽包水位保持一定的范围 保持燃烧的经济性和安全运行