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课程设计

题目：锅炉控制 2014年决赛

物联网工程 学院自动化 专业

班级自动化 姓名 学号 同组姓名 同组姓名

二〇一七年六月

一、被控对象的描述

1、工艺流程

赛题的被控对象是流程工业领域常见的自然循环锅炉。锅炉是用于生产蒸汽的装置，生产的蒸汽用于发电和提供热能。

FT1102过热蒸汽HV1102XV1105过热蒸汽TT1103TT1102FV1105FI1105PI1104TI1104XV1104汽包V1102去大气减温器E1101PI1103LI1102FV1102FV1103PT1101燃油燃油泵P1102M空气风机K1101FI1103FV1104炉膛F1101省煤器E1102DO1101TTFTPTAI1107110511051101烟气FT1104TI1101PI1102设备位号设备名称除氧器V1101汽包V1102减温器E1101省煤器E1102炉膛F1101风机K1101上水泵P1101燃油泵P1102FV1101FI1101软化水上水泵P1101HV1101

软化水经由上水泵P1101泵出，锅炉上水流量为FI1101，锅炉上水管线上设有调节阀FV1101，调节阀有前、后阀以及旁路阀HV1101。锅炉上水被分为两路，其中一路进入减温器E1101，与过热蒸汽换热，然后与另外一路混合进入省煤器E1102。进入减温器E1101的锅炉上水走管程，用于调整过热蒸汽的温度，同时也对锅炉上水进行预热。锅炉上水管道上分别设有调节阀FV1102和FV1103。正常工况时，大部分锅炉上水直接流向省煤器，小部分锅炉上水流向减温器，其流量为FT1102。省煤器E1102由多段盘管组成，燃料燃烧产生的高温烟气自上而下通过管间，与管内的锅炉上水换热，回收烟气中的余热并使锅炉上水进一步预热。被烟气加热成饱和水的锅炉上水全部进入汽包V1102，再经过对流管束和下降管进入锅炉水冷壁，吸收炉膛辐射热在水冷壁里变成汽水混合物，然后返回汽包V1102进行汽水分离。锅炉上汽包为卧式圆筒形承压容器，内部装有给水分布槽、汽水分离器等，汽水分离是汽包的重要作用之一。汽包V1102顶部设放空阀XV1104，汽包压力为PT1103。汽包中部设水位检测点LI1102。分离出的饱和蒸汽再次进入炉膛F1101进行汽相升温，成为过热蒸汽。在汽包中通过汽水分离得到的饱和蒸汽温度为TT1102，经过炉膛汽相升温得到的过热蒸汽温度为TT1103。出炉膛的过热蒸汽进入减温器E1101壳程，进行温度微调并为

锅炉上水预热，最后以工艺所要求的过热蒸汽压力、过热蒸汽温度输送给下游生产过程。最终过热蒸汽出口压力为PI1104，出口温度为TI1104，出口流量为FI1105。过热蒸汽出口管线上设调节阀FV1105和开关阀XV1105。

燃料经由燃料泵P1102泵入炉膛F1101的燃烧器；空气经由变频鼓风机K1101送入燃烧器。燃料流量为FI1103，燃料压力为PT1101，燃料流量管线设调节阀FV1104。变频器频率为S1101，被归一化到0~100%之间，空气量为FT1104。燃料与空气在燃烧器混合燃烧，产生热量使锅炉水汽化。燃烧产生的烟气带有大量余热，对省煤器E1102中的锅炉上水进行预热。烟气经由烟道，靠烟囱的抽力抽出，通入大气。烟道出口处的烟气流量为FT1107，温度为TT1105。烟气含氧量为AI1101，设有在线分析检测仪表。烟道内设有挡板DO1101。

炉膛压力为PI1102，炉膛中心火焰温度为TT1101，为红外非接触式测量，仅提供大致温度的参考。

锅炉的典型控制包括：

（1）燃烧控制，需要控制燃料和空气的配比，以达到充分燃烧； （2）给水控制，需要与蒸汽产量匹配，以控制锅炉汽包内水的储量； （3）过热蒸汽出口压力控制，要求能够根据负荷的变化控制蒸汽压力； （4）过热蒸汽出口温度控制，需要根据工艺要求精确控制蒸汽温度。

2、仪表及操作设备

（1）检测仪表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 名称 锅炉上水流量 去减温器的锅炉上水流量 燃料流量 空气量 过热蒸汽出口流量 烟气流量 汽包水位 炉膛中心火焰温度 汽水分离后的饱和蒸汽温度 位号 FI1101 FT1102 FI1103 FT1104 FI1105 FT1107 LI1102 TI1101 TT1102 单位 kg/s kg/s kg/s m3/s kg/s kg/s % ℃ ℃