《热电厂锅炉燃烧控制系统设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《热电厂锅炉燃烧控制系统设计（43页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、热电厂锅炉燃烧控制系统设计摘 要热电厂锅炉的燃烧控制对整个发电过程的安全性与经济性起着重要的作用，所以对它高效率的控制是现在热电厂的一个重要任务。本文通过对整个燃烧系统的分析和研究，分别确定了锅炉燃烧控制系统中的主蒸汽压力控制系统和炉膛负压控制系统的控制方案，然后对其控制规律及参数进行选择和整定。在仪表选型时，采用了先进的数字式仪表，并以PID控制来实现，同时还利用MCGS软件通过上位机对其进行实时监控，最后可达到锅炉安全、经济、高效的运行！ 关键词：锅炉；燃烧控制；PID控制；MCGSBoiler Combustion Control System Design of Thermal Pow
2、er PlantAbstractIN the Thermal Power Plant, the combustion control of Boiler plays an important role to the entire process of security and the economy, so，for it, highly efficient control is now an important task. In this paper, through the analysis and research of the entire combustion system to ce
3、rtain the control formula of pressure control system of the superheated steam and furnace pressure control systems respectively, and then for its control program and parameter ,we could conduct to select and set. In selection of the instrument, it uses advanced digital instruments, and PID control t
4、o achieve. Meanwhile, the design uses MCGS control it by PC. Finally ,it can reach to the operation of economic and efficient!Key words: Boiler; combustion control; PID control; MCGS 目 录摘 要IAbstractII第一章 引 言51.1 设计背景51.2 设计目的2第二章 热电厂的生产工艺及单元机组的自动控制系统32.1 热电厂的生产工艺32.2 锅炉系统的组成及工作原理32.3 热电厂单元机组的自动控制系统4
5、2.3.1 锅炉汽包水位控制系统42.3.2 锅炉燃烧过程控制系统52.3.3 过热蒸汽温度控制系统5第三章 锅炉燃烧控制系统设计73.1 锅炉燃烧控制系统的任务73.2 锅炉燃烧控制系统的组成73.2.1 主蒸汽压力控制系统83.2.2 炉膛压力控制系统93.3 锅炉燃烧控制系统中被控变量的选择103.4 锅炉燃烧控制系统控制方案的确定113.4.1 主蒸汽压力控制系统方案的确定113.4.2 炉膛压力控制系统控制发案的确定163.4.2.1 炉膛压力控制系统163.4.2.2 有关安全保护系统163.5 锅炉燃烧控制系统的实施183.5.1 锅炉燃烧控制系统控制器规律的选择183.5.1.
6、1 主蒸汽压力控制系统控制器规律的选择183.5.1.2 炉膛压力控制系统控制器规律的选择193.6 锅炉燃烧控制系统中控制器的正、反作用的选择193.6.1主蒸汽压力控制系统控制器正、反作用的选择193.6.2炉膛压力控制系统控制器正、反作用的选择203.7 锅炉燃烧控制系统的参数整定203.8 仪表的选择233.8.1 变送器的选择233.8.2 控制器的选择233.8.3 调节阀的选择24第四章 锅炉燃烧控制系统的监控254.1 MCGS的简介254.2 MCGS的构成254.3锅炉燃烧控制系统的组态过程274.3.1 工程建立274.3.2 制作工程画面274.3.2.1 建立画面27
7、4.3.2.2 编辑画面284.3.3定义数据对象284.3.4动画连接294.3.5 设备连接304.3.6编写控制流程304.3.6.1 手动控制到自动控制的转换304.3.6.2主蒸汽压力、炉膛负压与各设备之间的关系314.3.7报警显示及浏览334.3.8实时曲线显示33第五章 总结35参考文献36附录A 控制方案图37附录B 接线端子图38致 谢40第一章 引 言1.1 设计背景随着社会的不断发展，人们对电的需求也是越来越多，到2005年底人均用电量就已经比1978年多出了大约14千瓦时。同时，电还可以广泛的用在工业生产等行业中，所以随之而来的是一座座发电厂的出现，到目前为止，发电厂
8、的发电能源有水力、火力、风力、太阳能、潮汐能、核能。在这些发电能源中，水力发电是利用河川、湖泊等位于高处具有位能的水流至低处，将其中所含之位能转换成水轮机之动能，带动水轮机转动，从而推动发电机产生电能；风力发电是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电；核能发电利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方式，它与火力发电极其相似，只是以核反应堆及蒸汽发生器来代替火力发电的锅炉，以核裂变能代替矿物燃料的化学能；太阳能发电是利用光电效应发电的，当光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后
9、就形成电流；而火电厂是利用煤、石油、天然气作为燃料生产电能的工厂，它的基本生产过程是：燃料在锅炉中燃烧加热水使之成蒸汽，将燃料的化学能转变成热能，蒸汽压力推动汽轮机旋转，热能转换成机械能，然后汽轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能。在所有发电方式中，火力发电是历史最久的，也是最重要的一种，且火力发电在近几年还是主流的，因为我国的经济状况决定了我国采用什么样的能源措施。火力发电厂其分类有：按燃料分，燃煤发电厂，燃油发电厂，燃气发电厂，余热发电厂，以垃圾及工业废料为燃料的发电厂；按蒸汽压力和温度分，中低压发电厂（3.92MPa，450度），高压发电厂（9.9MPa，540度），超高压发电厂（13
10、.83MPa，540度），亚临界压力发电厂（16.77MPa，540度），超临界压力发电厂（22.11MPa，550度）；按原动机分，凝气式汽轮机发电厂，燃气轮机发电厂，内燃机发电厂，蒸汽燃汽轮机发电厂等；按输出能源分，凝汽式发电厂（只发电），热电厂（发电兼供热）；按发电厂装机容量分，小容量发电厂（100MW以下），中容量发电厂（100-250MW），大中容量发电厂（250-1000MW），大容量发电厂（1000MW以上）；我国目前最大的火电厂：浙江北仑港电厂，装机容量300万KW（即3000MW），5台60万KW（600MW）机组。1.2 设计目的目前，在我国电力能源结构中燃煤电厂的发电量占
11、总发电量的80%以上，即使到2020年，燃煤电厂的发电量仍将占70%以上。煤燃烧排放的SO2和NOx以及粉尘仍已成为大气主要污染源，所以要努力提高能源利用率，尽可能减少煤炭消耗，减少温室气体和SO2的排放。在火力发电行业中，原有的小机组锅炉由于燃烧效率低、环境污染大的缘故已经逐步被淘汰，这在很大程度上加快了国内火电设备的更新换代，拉动火电设备市场需求。国内火电市场的主力机型已由2005年之前的30万千瓦机组为主，逐渐向60万千瓦及以上过渡。由于机组的功率增大了，所以使它安全、稳定的运行也相对变的更加重要了，因为锅炉安全、稳定运行才能保证整个发电过程的经济性、高效性。这便是该设计的主要目的！第二
12、章 热电厂的生产工艺及单元机组的自动控制系统2.1 热电厂的生产工艺热电厂既为火力发电厂，火力发电（thermal power，thermoelectricity power generation）是利用煤、石油、天然气等固体、液体、气体燃料燃烧时产生的热能，通过发电动力装置（包括电厂锅炉、汽轮机和发电机及其辅助装置）转换成电能的一种发电方式。它的工作原理：由锅炉产生蒸汽，然后送入到汽轮机，汽轮机的转动带动发电机发电。汽轮机的排气进入到一个叫凝汽器的冷端设备，凝结成水，由凝结水泵送往给水泵，再进入锅炉。这样就为一个循环。热电厂的三大主要设备是锅炉、汽轮机、发电机。锅炉用燃料燃烧放出的热能将水加
13、热成具有一定压力和温度的蒸汽，然后蒸汽沿管道进入汽轮机膨胀做功，带动发电机一起高速旋转，从而发电。整个过程中存在三种能量转换过程，在锅炉中燃料的化学能转换成热能，在汽轮机中将热能转换成机械能，在发电机中将机械能转换成电能。以下是热电厂生产工艺流程图：图1.1 热电厂生产工艺流程图2.2 锅炉系统的组成及工作原理锅炉是由“锅”和“炉”两部分组成。“锅”就是汽水系统，由省煤器、汽包、下降管、水冷壁、过热器及再热气等设备组成。它的任务是水吸热变成蒸汽，最后再变成一定参数的过热蒸汽。其过程是：给水由给水泵打入省煤器以后，逐渐吸热，温度升高的给水进入汽包，经由下降管进入水冷壁中循环吸热，并蒸发为饱和蒸汽
14、：饱和蒸汽再汽包中经分离、清洗后，引入过热器，逐渐过热到规定温度，成为合格的过热蒸汽，然后送往汽轮机；过热蒸汽在汽轮机高压缸中膨胀做功后，气温、气压均下降，在高压缸出口由导管将蒸汽引入锅炉再热器中第二次再过热成为高温再热蒸汽，然后再送往汽轮机中，低压缸中继续膨胀做功。图1.2 煤粉锅炉及辅助设备示意图“炉”就是锅炉的燃烧系统，由炉膛、烟道、喷燃器及空气预热器等组成。其过程是：送风机将空气送入空气预热器中吸收烟气的热量并送进热风段，然后分成两股：一股送给制粉系统作为一次风携带煤粉送入喷燃器。另一股作为二次风直接送往喷燃器。煤粉与一、二次风经喷燃器喷入炉膛进行燃烧放热，并将热量以辐射方式传给炉膛四
15、周的水冷壁等辐射受热面；燃烧产生的高温烟气则沿烟道流经过热器、再热器、省煤器和空气预热器等设备。将热量主要以对流方式传给它们。在传热过程中，烟气温度不断将低，最后由引风机送入烟囱。2.3 热电厂单元机组的自动控制系统在热电厂中，以单位机组为控制对象，可以讨论的控制系统有：锅炉汽包水位控制系统、燃烧过程控制系统以及过热蒸汽温度控制系统，过热蒸汽温度控制又包括过热蒸汽温度控制和再热蒸汽温度控制。2.3.1 锅炉汽包水位控制系统汽包水位是锅炉运行的重要指标，保持水位在一定的范围内是保证锅炉安全运行的首要条件。在该汽包水位的控制系统中，被控变量是汽包水位，操纵变量是给水量。它主要是保持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的范围内。水位过高、过低，都会给锅炉及蒸汽用户的安全操作带来不利的影响。首先，水位过高，会影响汽包内的汽水分离，饱和蒸汽 将会带水过多，导致过热器管结垢并损坏，使过热蒸汽的温度下降。以此过热蒸汽带动汽轮机，则将因蒸汽带液损坏气轮机的叶片，造成运行的安全事故。然而，水位过低，则因汽包内的水量减少，而负荷很大，加快水的
