燃煤热水锅炉DCS系统监控及应用fpgv.docx

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1、 编号毕业设计计技术报告 课题名名称： 学生姓姓名: 学号: 专专业: 班级: 指导教师师: 20122 年5月燃煤热水水锅炉DDCS系系统监控控及应用用目 录目录2摘要6第一章前前言7第二章工工艺介绍绍及流程程简述8821 锅炉系系统简述述82.2锅锅炉主要要技术指指标82.3系系统运行行8231 升火火及控制制82.3.2 运运行操作作923. 3锅锅炉停炉炉10第三章仪仪表选型型及设计计1031仪仪表选型型原则110311温度仪仪表111312压力仪仪表1113 . 13流量仪仪表111314液位仪仪表111315分析仪仪表111316执行机机构11132控控制点和和控制参参数111第四

2、章锅锅炉燃烧烧系统控控制方案案1241锅锅炉燃烧烧过程和和控制任任务122411工业锅锅炉燃烧烧过程分分析133412锅炉燃燃烧过程程的动态态特性117413工业锅锅炉燃烧烧控制的的任务11942锅锅炉优化化控制的的理论基基础及国国内外研研究现状状19421锅炉优优化控制制的理论论基础119422国内外外研究现现状22243控控制方案案设计与与研究222431 燃煤煤热水锅锅炉燃烧烧过程对对象的实实测特性性23432控制方方案的选选取23344“炉温寻寻优”思想的的提出及及实验验验证25544 .1“炉温寻寻优”思想的的提出225442炉膛温温度和热热效率的的关系2254 .443炉温相相对于

3、风风量的极极值点22644. 4 “炉温寻寻优”思想的的实验验验证27745优优化控制制系统的的实现228451“炉温寻寻优”应满足足的条件件28452寻优算算法288453重新启启动寻优优的条件件30第五章DDCS系系统选型型及其软软硬件设设计开发发3051 DCSS系统概概述300511国内外外DCSS系统发发展现状状30512 DDOS系系统的特特点和优优势311513 DDCS系系统选型型原则33252 SunnyPCCC8000小型型集散控控制系统统简介33353硬硬件体系系设计334531网络结结构344532现场控控制站336533操作站站工程程师站336534采用一一体化SSu

4、nyyTDCCS8000系统统3654软软件体系系设计337541实时数数据库338542硬件配配置软件件SunnyCffg388543算法编编辑器SSunyyIECC38544实时运运行软件件SunnyRTTM388545人机界界面设计计38546显示功功能设计计40547报警功功能设计计40548报表打打印功能能40549系统生生成及数数据通信信4155系系统技术术规格设设计411551系统构构成41155. 2系系统供电电41553可靠性性和冗余余措施442第六章DDCS系系统可靠靠性设计计4261 DCSS系统的的抗干扰扰问题442611电磁干干扰源及及对系统统的干扰扰42612 DD

5、CS控控制系统统工程应应用的抗抗干扰设设计444613主要抗抗干扰措措施44462 DCSS系统冗冗余技术术45621冗余技技术455622控制系系统冗余余的关键键技术4456 .223冗余技技术在控控制系统统中的应应用实现现分析446第七章效效果及结结论47771实实施效果果47参考文献献48摘要本文介绍绍了浙大大中自公公司的SSunyyPCCC8000，3*11755MW 燃煤锅锅炉系统统的工艺艺原理、工工艺流程程。根据据系统要要求，参参考其它它系统控控制参数数，确定定了766个控制制点，对对每一个个控制点点，都确确定了具具体的安安装位置置，仪表表规格型型号，控控制参数数量程，以以及对应应

6、的DCCS控制制编号。根根据燃煤煤热水锅锅炉的燃燃烧特性性，采用用“炉温寻寻优”的控制制方案，分分析了控控制方案案应满足足的条件件和控制制算法。本文对目前国内外DCS控制系统的发展和应用进行了详细地分析研究；确定DCS应用中的选型原则；本系统对扩展能力(I0点数)要求不高，适宜选用小型的DCS控制系统，最终采用了浙大中自有限公司的SunyPCC800DCS控制系统。对浙大中自有限公司的unyPCC800 DCS控制系统进行了分析研究，进行了硬件选型及设计，进行了软件设计，进行了系统整体技术规格设计。针对锅炉可靠性的要求，对影响DCS系统的安全可靠因素进行了分析设计，分析了系统各种干扰源及抗干扰

7、措施；还对系统各项冗余要求进行了详细分析。应用以上设计的自动控制系统，使锅炉燃烧的控制达到了很好的效果，减轻了劳动人员的劳动强度；提高了锅炉燃烧效率，提高了锅炉运行的安全性。该装置2007年6月顺利运行，目前运行良好，各项指标达到了设计要求。关键词：燃煤锅锅炉；仪仪表选型型：DCCS；参参数优化化；系统统冗余第一章 前言随着我国国生产力力的不断断发展以以及我国国在生产产过程自自动化方方面科技技水平的的不断提提高，目目前我国国建设的的锅炉控控制系统统普遍采采用了DDCS控控制系统统，以前前采用常常规控制制的锅炉炉系统也也基本进进行了DDCS改改造。随随着DCCS控制制系统的的不断发发展，性性能不

8、断断提高，价价格逐年年下降，DDCS控控制系统统的应用用范围越越来越广广。 由于DDCS技技术进步步速度很很快，集集中更新新换代周周期很短短，过去去由几个个主要外外国DCCS厂家家垄断的的时代已已经过去去，民族族品牌的的DCSS厂家迅迅速发展展成熟起起来，目目前已经经占据了了中国DDCS市市场的半半壁江山山，其性性能，可可靠性和和稳定性性及优越越性的性性价比得得到了广广大用户户的认可可。选择择DCSS机种主主要考虑虑以下方方面；选选择工程程实力较较强的知知名公司司，选择择符合有有经验的的专家推推荐的主主流机型型，首先先考虑DDCS系系统的可可靠性，稳稳定性和和可操作作性其次次考虑DDCS功功能

9、应满满足“功能需需要”的要求求，具有有国际先先进水平平（但不不一定是是最先进进的）系系统应具具有开放放式的结结构，有有灵活的的系统可可扩展性性；制造造厂家的的后备支支持系统统完备，有有工程经经验和实实践能力力，服务务良好，性性价比最最好，备备件供应应和及时时响应。 对对于锅炉炉系统来来说，控控制系统统可靠性性是至关关重要的的，如何何尽可能能的提高高DCSS的可靠靠性，从从而保证证安全生生产是一一项非常常重要的的工作，从从提高可可靠性的的角度考考虑，在在DCSS选型和和设计上上要注意意几个方方面的问问题。在在选择DDCS控控制系统统时要优优先考虑虑有在类类似机组组上的良良好运行行业绩的的控制系系

10、统，这这样的控控制系统统通过工工厂试验验和实际际投运，其其可靠性性得到了了时间的的检验。控控制系统统的硬件件一定要要具备高高可靠性性，在电电子元器器件上的的生产工工艺各环环节上采采用了成成熟的技技术，电电子模件件最好能能热插拔拔。控制制器的运运算和存存储能力力要足够够，IOO卡件具具有很强强的抗干干扰能力力。控制制系统从从结构上上要充分分地采用用冗余技技术。对对于控制制系统的的控制器器，网络络通讯等等必须冗冗余，且且各冗余余设备之之间必须须能实现现无扰切切换。采采取冗余余结构不不仅能避避免控制制系统的的局部故故障扩大大事故，保证机组安全稳定运行，同时也保证设备故障的在线排除，从而消除事故隐患。

11、控制系统软件的可维护性要好，同时也保证设备故障的在线排除，从而消除事故隐患。控制系统软件的可维护性要好。尤其是以下几个方面：程序及软件的稳定性好，不会出现系统或单个控制器死机等问题；系统自诊断性好，控制器及I/O信号有出错报警；人机交换友好，可以在线维修程序及下载；备品备件有可靠保证，在15年内采购容易且周期短，价格低；控制系统软件的可读性好，其组态功能块的功能是否能轻易实现DCS控制系统的各种工艺功能的需求。SunyPC800 DCS系统，源于浙大中自有限公司，此公司产品广泛应用与许多行业。该装置是比较成熟的产品，故很多公司采用，并取得较好的业绩。该装置的独立性较强。燃煤锅炉控制系统有80个

12、控制点位左右，系统对扩展能力（I/O点数）要求不高，选用这种小型的的DCS控制系统可以避免不必要的资源浪费，降低工程成本。DCS系统设计，一般需经过：系统方案制定，完成了仪表选型计算，仪表安装方案配线方案设计，DCS软硬件设计，DCS系统选型，协助采购招标及签署各种技术附近，完成控制系统规划，盘柜布置，供电分配，各种接线图的绘制，现场施工，综合考虑各种因素，使该控制系统安全、精确且节能。第二章 工艺介介绍及流流程简述述21 锅炉系系统简述述 型号号：SHHL144.71.442/1131/65AIIII,有有潍坊生生建锅炉炉厂生产产。锅炉炉室内双双层布置置，运行行层高44.5米米，锅炉炉呈凸骨

13、骨形。烟烟气出炉炉膛进入入转向室室后进入入对流管管束区，对对流管束束分成前前后两部部分，烟烟气为WW形流动动，前部部管束明明显比后后部管束束吸热大大，热气气上升下下降分明明，构成成井然有有序的自自然循环环，中间间的隔室室可供进进入砌筑筑隔墙和和维修。 烟烟气为横横向及纵纵向混合合冲刷，烟烟气流速速选取较较高，这这样布置置可以使使水循环环有保证证。烟气气混合冲冲刷，对对流管束束区不积积灰，能能一直保保持较好好的传热热状态，尾尾部布置置了省煤煤器和空气预预热器。2.2锅锅炉主要要技术指指标 额定定热功率率 177.6MW 额定定出水压压力 1.335MPPa 最大大热功率率 199.4MW 额定定

14、出口水水温 1255 额定定进口水水温 70 使用用燃料 IIII类烟烟煤 设计计效率 811.4% 燃燃料的颗颗粒度要要求 003mmm 燃煤煤外水分分133% 炉排排有效面面积 221.77 耗煤煤量 333055.9kkg/hh 锅炉水水容积 233t 额定定工况下下循环水水量 2237.5t/h 热风风温度1146 受热热面积： 炉膛膛10772.3系系统运行行231 升火及控控制1热水水采暖系系统投入入运行前前，为了了预防热热水系统统中的杂杂物在运运行中造造成堵塞塞现象，系系统投入入使用前前必须进进行冲洗洗，冲洗洗结束后后应将除除污器清清洗干净净。2锅筒筒住火前前应进行行全面检检查，

15、而而后进行行注水工工作，未未注水前前必须关关闭排污污阀，开开启排空空气阀，让让炉内空空气可以以排除。3本锅锅炉水质质应符合合GB115766工业业锅炉水水质的的有关规规定。4将已已处理的的水通过过省煤器器缓慢地地注入锅锅炉内，进进水温度度应低于于40摄摄氏度。锅锅炉升火火前应先先开启循循环水泵泵，待网网络系统统中的水水循环起起来以后后，才能能点火。循循环水泵泵应无负负荷启动动，待运运转正常常后，再再逐渐开开启出口口阀门，锅锅炉点火火前先开开引风机机，使炉炉膛负压压在455至1000paa保持44 miin以上上。5点燃燃炉排上上的火柴柴并引燃燃燃煤煤煤层，待待燃烧旺旺盛时，用用最低的的速度使使

16、炉移动动，视燃燃烧情况况可时开开时停。6升火火时温度度不宜太太快，避避免各部部分因受受热不同同而产生生过大的的热应力力，影响响锅炉寿寿命，防防止水温温过高发发生汽化化。7加强强监视循循环泵压压力表的的指示情情况，当当锅炉进进水时先先关闭省省煤器再再循环管管上的阀阀门。安全阀应应在初次次升压时时进行调调整按照热热水锅炉炉安全技技术监察察规程第第1055条表22-1规规定的压压力进行行调整校校验。 表11-2 安全全阀的校校正安全阀的的始启压压力1.122倍工作作压力但但不小于于工作压压力+00.077MPaa1.144倍工作作压力但但不小于于工作压压力+00.100MPaa(1) 锅炉上必必须有

17、一一个安全全阀按表表中较低低的初始始开启压压力进行行调整。(2) 所有安全全阀经校校正铅封封后不能能乱动。(3) 切勿敲击击安全阀阀上的任任何部分分，开启启安全阀阀只能用用阀上的的控制杆杆。(4) 在安全未未校正前前锅炉绝绝对禁止止投入运运行。2.3.2 运运行操作作1系统统运行调调整搞好热水水采暖系系统的调调整，控控制热网网供，回回水温度度，压力力和各回回路的系系统流量量，使之之在规定定范围内内，对热热水锅炉炉的安全全经济运运行十分分重要。 系系统的运运行调整整由集中中调整和和局部调调节两部部分组成成。集中中调节是是为了满满足供热热负荷的的需要，对对锅炉出出水口水水温和流流量进行行调节；局部

18、调调节是通通过支管管路上的的阀门改改变热水水流量，以以调节其其供热量量。集中中调节的的方法：（1） 质调节。在在流量不不变的情情况下，改改变向网网络的供供热温度度，即改改变锅炉炉出口水水温。（2） 量调节。在在供水温温度不变变的情况况下，改改变向网网络供水水的流量量即加减减循环水水的流量量。（3）间间歇调节节。改变变每天供供热的时时间长短短即变化化锅炉运运行时间间。一般在室室外气温温接近设设计温度度时采用用间歇运运行调节节，在室室外气温温回升时时，采用用供水温温度的质质调节。2运行行参数控控制（1）保保持压力力稳定。热热水锅炉炉运行中中应密切切监视锅锅炉进口口出压力力表和循循环泵入入口压力力，

19、如发发现压力力波动较较大，应应及时查查找原因因，加以以处理。当当系统压压力偏低低时，应应及时向向系统补补水，同同时根据据供热量量和水温温的要求求调整燃燃烧。当当网络系系统中发发生局部部故障，需需要切断断维修时时，更应应对循环环水压力力加强监监视。如如压力较较大变化化，应通通过阀门门作相应应调整，确确保总的的运行网网络压力力不变。（2）温温度控制制。运行行人员要要经常注注意室外外温度的的变化，根根据规定定的水温温与气温温关系的的曲线图图进行燃燃烧量调调整，一一般要求求供水温温度与水水温曲线线所规定定的温度度数值相相差不大大于2。采用用质调节节时，网网络供水水温度的的改变要要逐步进进行，每每小时水

20、水温高或或低不宜宜大于220以免管管道产生生不正常常的温度度压力。如如对外循循环回路路加以调调节，要要注意调调整使其其温度偏偏差不超超10。3排气气除污。热热水采暖暖网络和和锅炉内内，在运运行时充充满了水水，水中中有许多多游离气气体，这这些气体体无论对对锅炉和和网络来来说都是是有害的的，必须须予以排排除。具具体做法法是：定定期对锅锅炉，网网络的最最高点，除除污器的的排气管管进行排排气，同同时定期期清洗污污器。4合理理分配配配水量。通通过阀门门开度来来合理分分配通到到各循环环网络的的水量。并并监视各各系统网网络的回回水温度度。由于于管道在在弯头、三三通，变变径管及及阀门等等处容易易被污物物堵塞影

21、影响流量量分配，因因此对这这些地方方应勤加加检验，最最简单的的方法是是用手触触摸，如如果感觉觉温度差差别，很很大，则则该拆开开处理。5防止止汽化。在在正常运运行时，必必须严密密监视锅锅炉出水水水温，使使水温与与沸点之之间有足足够的温温度裕度度，并保保持锅炉炉内的压压力恒定定，同时时应使锅锅炉和各各部分的的循环水水流量均均匀。6停电电保护。当当突然停停电时，必必须迅速速打开炉炉门，撤撤出炉膛膛煤火，使使炉温很很快降低低，关闭闭回水及及出水总总阀，开开启再循循环管道道路阀门门保证省省煤器的的冷却。如如果自来来水压力力高于锅锅炉静压压力时，应应用自来来水向锅锅炉进水水，并开开启锅炉炉的放气气阀。恢恢

22、复供电电以后，当当水位表表水位仍仍在可见见水位时时，由回回水管道道重新进进水。7定期期排污。排排放次数数视水质质情况而而定，排排污时锅锅水温度度低1000，防止止锅炉因因排污而而降压，使使锅炉发发生水击击和汽化化。排污污器一般般每周排排污一次次，如果果系统新新投入运运行或者者水质情情况较差差时，可可适当增增加排污污次数。23. 3锅锅炉停炉炉锅炉停炉炉分三种种情况：正常停停炉；暂暂时停炉炉；紧急急停炉。1 正常停炉炉。正常停炉炉时，先先停止供供给燃料料，然后后关闭送送风机，最最后关闭闭引风机机，但不不可立即即停泵 ，只有当锅锅炉出口口水温降降到500以下才才能停循循环泵。停停泵时，为为了防止止

23、产生水水击，应应先逐渐渐关闭水水泵出口口阀门，待待出口阀阀门基本本关闭后后再停泵泵。2暂停停锅炉 暂暂停锅炉炉时，火火床一定定要压住住，烟道道出口挡挡板要关关严。在在压火期期间，如如发现锅锅水温度度升高，应应短时间间开通循循环水泵泵，防止止锅水超超温汽化化。天气气寒冷时时，停泵泵时间不不应过长长，防止止系统发发生冻裂裂事故。紧急停炉炉3. 紧紧急停炉炉锅炉运行行中，有有下列情情况之一一时，应应紧急停停炉。（1） 因循环不不良造成成锅水汽汽化，或或锅炉出出口热水水温度上上升到出出口压力力下相应应饱和温温度的差差小于220（2） 循环水泵泵全部失失效，锅锅水温度度急剧上上升，失失去控制制。（3）

24、压力表、温温度表、安安全阀，其其中有一一种全部部失效。（4） 锅炉元器器件损坏坏，危机机运行人人员的安安全。（5） 锅炉虽补补给水泵泵不断补补水，但但锅炉压压力仍然然继续下下降。（6） 热网系统统严重损损坏。（7） 燃烧设备备损坏，炉炉墙倒塌塌或锅炉炉构架被被烧红，严严重威胁胁锅炉安安全运行行。（8） 其他异常常运行情情况，且且超过安安全运行行运行范范围。紧急停炉炉时，应应立即停停止供给给燃料，必必要时扒扒出炉内内燃煤或或用湿炉炉灰将火火压灭，其其他操作作与正常常停炉相相同。第三章仪仪表选型型及设计计31仪仪表选型型原则311温度仪仪表3111就地温温度显示示仪表就地温度度显示选选用抽芯芯式、

25、万万向型双双金属温温度计，均均带保护护套管。管管道及设设备上安安装均采采用DNN40法法兰连接接。3112远传温温度测量量仪表(1)一一般场合合温度测测量选用用分度号号“K”型隔漏漏铠装型型热电偶偶，IEEC标准准：控制制用温度回路路，另配配架装温温度变送送器。管管道及设设备上安安装均采采用DNN40法法兰连接接”。(2)加加热炉炉炉膛的温温度测量量选用分分度号“S”型热电电偶，IIEC标准，法法兰规格格与加热炉炉体体设备开开口法兰兰规格相相同。(3)加加热炉炉炉管的温温度测量量选用分分度号“S”型刀刃刃式热电电偶。312压力仪仪表3121就地压压力显示示仪表(1)一一般场合合选用不不锈钢压压

26、力表；(2)微微压或负负压场合合选用不不锈钢膜膜盒压力力表：(3)泵泵出口等等有振荡荡场合选选不锈钢钢耐振压压力表。3122远传压压力测量量仪表(1)一一般压力力测量选选用智能能压力变变送器。(2)微微压或负负压场合合选用智智能差压压变送器器。3 . 13流量仪仪表锅炉出口口流量选选用电磁磁质量流流量计哺哺。314液位仪仪表3141就地液液位测量量仪表(1)就就地清洁洁介质液液位测量量选用玻玻璃板液液位计。(2)就就地粘稠稠介质液液位测量量选用磁磁浮子液液位计。314，2远传液液位测量量仪表水罐液位位测量选选用差压压变送器器。315分析仪仪表氧化锆及及PH值分分析仪就就地安装装。316执行机机

27、构鼓风机和和引风机机选用角角行程电电动执行行器。32控控制点和和控制参参数锅炉房33台锅炉炉共设计计76个控控制点，输输入点667个，输输出点99个。表3-11锅炉控控制点参参数表序号编号参数位置量程备注1TE10011#炉膛膛温度1#炉膛膛0-166002TE20012#炉膛膛温度2#炉膛膛0-166003TE30013#炉膛膛温度3#炉膛膛0-166004TE10021#省煤煤器入烟烟温省煤气烟烟道入口口0-40005TE20022#省煤煤器入烟烟温省煤气烟烟道入口口0-40006TE30023#省煤煤器入烟烟温省煤气烟烟道入口口0-20007TE10031#空顶顶器出烟烟温空顶器烟烟道出

28、口口0-20008TE20032#空顶顶器出烟烟温空顶器烟烟道出口口0-20009TE30033#空顶顶器出烟烟温空顶器烟烟道出口口0-200010TE10041#排烟烟温度除尘出口口0-200011TE30042#排烟烟温度除尘出口口0-200012TE10053#排烟烟温度除尘出口口0-200013TE10051#省煤煤器出口口水温1#锅炉炉进水管管线0-200014TE20052#省煤煤器出口口水温2#锅炉炉进水管管线0-200015TE30053#省煤煤器出口口水温3#锅炉炉进水管管线0-200016TE10061#锅炉炉出口水水温锅炉出水水管线0-200017TE20062#锅炉炉出

29、口水水温锅炉出水水管线0-200018TE30063#锅炉炉出口水水温锅炉出水水管线0-200019TE10071#空预预器出风风温空预器出出口0-200020TE20072#空预预器出风风温空预器出出口0-200021TE30073#空预预器出风风温空预器出出口0-200022PT10011#炉膛膛负压1#炉膛膛0-1.6KPPa23PT20012#炉膛膛负压2#炉膛膛0-1.6KPPa24PT30013#炉膛膛负压3#炉膛膛0-1.6KPPa25PT10021#省煤煤器入烟烟压1#省煤煤器烟道道入口0-1.6KPPa26PT20022#省煤煤器入烟烟压2#省煤煤器烟道道入口0-1.6KPP

30、a27PT30023#省煤煤器入烟烟压3#省煤煤器烟道道入口0-1.6KPPa28PT10031#空预预器出烟烟压1#空预预器烟道道出口0-4KKPa29PT20032#空预预器出烟烟压2#空预预器烟道道出口0-4KKPa30PT30033#空预预器出烟烟压3#空预预器烟道道出口0-4KKPa第四章锅锅炉燃烧烧系统控控制方案案41锅锅炉燃烧烧过程和和控制任任务411工业锅锅炉燃烧烧过程分分析工业锅炉炉是利用用燃料(煤、气气、油)的热能能或工业业废热将将工质加加热到一一定温度度和压力的换能能设备。锅锅炉生产产在国民民经济发发展中占占据重要要的地位位。锅炉的燃燃烧换热热过程是是一个复复杂的工工业过

31、程程。它主主要包括括煤的燃燃烧氧化化释热和和换热两两大历程程，二者者均存在在多相化化学和物物理反应应过程，这这些反应应过程的的宏观时时滞性和和非线性性是影响响锅炉燃燃烧过程程控制稳稳定性的的主要问问题。研研究分析析锅炉燃燃烧过程程等生产产环节的的特性，是是实现锅锅炉优化化控制的的关键”。4 .1111工业锅锅炉燃烧烧过程1燃烧烧过程热热量分析析工业锅炉炉的能源源主要以以煤为主主，其它它燃料，如如油、气气、工业业余热、废废气等仅仅占很小小部分。研研究锅炉炉燃烧的的实质是是研究煤煤在空气气中燃烧烧的过程程。锅炉炉内部的的各种过过程往往往同时进进行，交交叉影响响。在计算一一种过程程中，往往往根据据经

32、验假假定其它它因素的的影响是是定常的的。煤主要由由碳(CC)、氢氢(H)、氧(oo)、氮氮(N)、硫(SS)等化化学元素素组成。煤的成分分基于应应用基(用上角角标y表表示)的百分分含量为为(4-11)其中分别别为碳、氢氢、氧、氮氮、硫、灰灰分和水的应应用分析析基的百百分含量量。工业分析析煤的成成分百分分含量可可表示为为(4-22)其、分别为为固定碳碳、挥发发分、灰灰分和水水分含量量的百分分数。同同样，可可以用分分析基来来描述煤煤的成分分百分量量（4-33）其中、 、为固定定碳、挥挥发分、灰灰分和水水分含量量的分析析基工业业分析质质量含量量百分数数。有了了成分含含量，经经门捷列列夫化学学公式，可

33、可计算煤煤的低位位发热量量，即（4-44） 其中为应应用低位位基发热热量。它它包含着着，是一一个不确确定的量量，它因因存储、运运输或天天气条件件变化而而改变，是是一个不不可测的的扰动。2热平平衡特性性分析锅炉燃烧烧的热平平衡可用用下式表表示（4-55）其中为输输入热量量；为有有效利用用热；为为排烟损损失热；为化学学不完全全燃烧热热损失；为机械械不燃烧烧损失RR热；为锅锅炉散热热；为灰渣渣物理热热损失。(1)锅锅炉输入入热量？锅炉输入入热量是是指锅炉炉以外的的纯输入入值，它它不包括括炉内循循环热量量。其中为锅锅炉输入入热量；为燃料料物理热热；为外外来热源源加热空空气带入入的热量量。其中中按下式式

34、计算（466）其中为燃燃料温度度，可取取为20；为燃料料应用基基比热容容。当用外热热源加热热燃料(蒸汽干干燥器等等)及系统统使燃料料干燥时时应计算算此项，并并根据炉炉前燃料状状态取用用和燃烧烧水分。若若未经预预热，只只有当时时才需计算算。固体体燃料比比热容按按下式计计算（4-77）其中为燃燃料干燥燥基比热热容，无无烟煤、贫贫煤=00，92 kJ(kgg)；烟煤煤=109kkJ(kgg)；褐煤煤=113 kJ(kgg)；油页页岩=0088 kJ(kgg)(2)锅锅炉有效效利用热热锅炉有效效利用热热是指锅锅炉供出出工质的的总焓与与给水焓焓的差值值，对于于热水锅锅炉（4-88）其中为锅锅炉有效效利用

35、热热：B为燃料料消耗量量；D为锅炉炉蒸发量量；为锅锅炉自用用热水量量；为锅锅炉排汽汽量；热热水焓；为饱和和水焓；为给水水焓；为为汽化潜潜热。如锅炉有有再热器器时，锅锅炉有效效利用热热应增加加再热器器吸收量量量（4-99）其中为再再热器中中热水流流量；、为再热热器出口口、入口口处热水水焓。(3)排排烟热损损失排烟热损损失是指指锅炉排排烟物理理热造成成的热损损失，它它等于排排烟焓与与冷空气气焓的焓焓差。用用占输入入热百分分率表示示为 （44-100）其中、为为排烟焓焓和理论论空气焓焓；为排排烟处过过量空气气系数理理想状态态煤完全全燃烧所所需的干干空气量量为（4-111）煤燃烧产产生烟气气焓为（4-

36、112）其中，为为过剩空空气系数数是1，烟气气温度为为0CC时理论论烟气焓焓；？式(412)中，：为标准准状态下下的理论论空气焓焓；(4)化化学不完完全燃烧烧热损失失此项损失失是指排排烟中未未完全燃燃烧的可可燃气体体(H22、CO、等)所带走走的热量量。对于于运行锅锅炉，借借助排烟烟处烟气气成分的的测量，然然后按下下式计算算求得（4-113）其中、为干烟烟气中一一氧化碳碳、氢气气、甲烷烷的容积积百分比比，可从从烟气分分析测得得；为干干烟气中中三原子子气体容容积百分分比。影响的因因素很多多，主要要有燃料料的挥发发分、炉炉膛过量量空气系系数、燃燃烧器设设计、炉炉膛温度度以及炉炉内空气气动力工工况等

37、。(5)机机械不完完全燃烧烧热损失失对于层或或室燃烧烧，此项项损失是是指飞灰灰、落灰灰和灰渣渣中未燃燃尽可燃燃物造成成的热损损失。（4-114）(4-115)其中、分别为为炉渣、漏漏煤、烟烟道灰、飞飞灰中的的灰量占占入炉燃燃料总灰灰分的重重量份额额；、分别为为炉渣、漏漏煤、烟烟煤灰、飞灰中可燃物含量的百分数。若对于给给定燃料料，各处处灰量及及灰中可可燃物有有可靠数数据时，也也可按上上述公式式计算。对于运运行锅炉炉，需测测定各处处灰中可可燃物含含量，并并利用灰灰平衡法法求得各各处的aa值，利利用上述述公式算算出。影影响的主主要因素素有：燃燃料性质质、燃烧烧器设计计、炉膛膛温度、炉炉膛设计计和炉膛

38、膛过量空空气系数数等。热量及热热平衡是是控制的的基本参参数，以以上分析析是理想想状态燃燃烧释热热的定量量分析，锅锅炉热平平衡方程程也仅是是理想状状态的平平衡，与与工程上上的实际际情况相相去甚远远，例如如，由于于煤质不不同很难难测得燃燃烧后产产生烟气气的成分分组合，在在计算热热量时所所应用到到的应用用基(水含量量)一个时时变函数数，是一一个不可可测的扰扰动。进进入锅炉炉内参加加燃烧的的冷空气气的焓也也是一时时变值，这这都给工工程上的的热量、热热损、热热平衡以以及锅炉炉的热效效率计算算带来困困难。3换热热过程特特性分析析炉内换换热的特特点表现现为以下下几个方方面：(1)换换热方式式有辐射射和对流流

39、两种，主主要以辐辐射换热热为主，对对流换热热一般不不超过55；(2)燃燃料不同同，构成成火焰的的物质不不同，辐辐射特性性不同；(3)在在火焰流流动过程程中，由由于火焰焰温度分分布不同同，火焰焰中辐射射成分也也不同，具具有各项项异性特特点；(4)燃燃料不同同，灰分分不同，裹裹复在受受热面上上的厚度度、性质质不同，灰灰尘表面面具有高高的温度度，是阻阻碍热交交换的重重要因素素。分析析炉内换换热的特特点，辐辐射换热热是锅炉炉燃烧过过程换热热的主要要方面，火火焰辐射射包括原原子气体体辐射、火火焰中灰灰粒辐射射、火焰焰中焦炭炭粒子辐辐射和碳碳黑粒子子辐射，但但工程上上通常把把炉内火火焰看作作为均匀匀辐射体

40、体，辐射射换热可可用下式式计算：（4-116）其中为炉炉膛黑度度；为绝绝对黑体体的辐射射系数；为火焰焰的绝对对平均温温度；为受热热面外壁壁的绝对对温度；为炉膛内内有效辐辐射受热热面积。炉炉膛黑度度同火焰焰的发光光程度和和锅炉的的结构等等有关，而而火焰的的发光程程度则决决定于燃燃料的品品种和燃燃烧方式式。在工程实实际中，不不仅辐射射换热具具有非线线性，而而且还有有燃烧换换热过程程的时滞滞性、负负载的时时变性、设设备性能能时变性性等特性性。因此此，分析析燃烧换换热过程程特性对对锅炉测测控过程程关键参量量的确定定和控制制策略的的制定将将起到至至关重要要的作用用。(1)煤煤的燃烧烧过程时时滞特性性与辐

41、射射换热的的非线性性煤的燃烧烧是两相相燃烧，多多相反应应过程。两两相燃烧烧是指固固、气两两念的燃燃烧，多多相反应应过程是是各种成成分同时时或相继继反应。在在燃烧过过程中，决决定反应应速度的的是反应应过程中中最慢的的那部分分历程。燃烧首先先是煤的的挥发分分燃烧，由由于挥发发分燃烧烧带走附附着在碳碳粒表面面的大量量氧气，故故碳的燃燃烧在挥挥发分未未完成燃燃尽阶段段因缺氧氧而受到到影响。随随着挥发发分燃尽尽，碳进进行两相相燃烧，即即碳和一一氧化碳碳燃烧，燃燃烧速度度与碳表表面覆盖盖的灰层层厚度有有关。(2)负负载的时时变性负载的时时变性是是指锅炉炉出口压压力或温温度具有有一定约约束条件件，它因因用户

42、容容量、室室外温度度等变化化而变化化(3)设设备性能能的时变变性换热器结结垢热传传导时变变性。结结垢问题题是锅炉炉稳定控控制、安安全生产产的重要要问题。换换热器受受热后以以热传导导的方式式，将热热能传递递给工质质，在无无垢的情情况，传传递时间间常数很很小，结结垢后换换热器壁壁厚增加加，等效效导热系系数改变变，传导导时间常常数随结结垢厚度度不同而而不同，特特别在我我固的工工业锅炉炉生产中中，结垢垢问题是是重大问问题，由由此引发发的生产产事故经经常出现现。结垢垢的热传传导时滞滞常数可可用来描描述，为为结垢厚厚度。是是一个在在线不可可测的扰扰动量，结结垢问题题不仅反反映了设设备性能能时变问问题，而而

43、且也带带来了过过程延迟迟的问题题。风路参数数的时变变性。风风路参数数时变主主要是因因为风路路积灰、除除尘等环环节引起起的风路路气阻RR的时变变。这种种变化容容易引起起风/煤的配配比失调调，造成成排烟损损失或不不完全燃燃烧损失失。锅炉炉的风道道计算十十分复杂杂，同样样的设计计，同样样的施工工队伍施施工所建建造的风风路，在在性能上上可能存存在严重重的差异异。为了了说明风风道的时时变性，设设所选的的风道区区域是紊紊流段。可可粗略地地描述积积灰等原原因造成成的风道道气阻变变化，对对于一个个非线性性气阻的的流量可可用下式式表示（4-117）其中为质质量流量量；为流流量系数数；为空空气流通通面积；为经气气

44、阻后的的流通密密度；为气阻阻前后压压差；为为重力加加速度。把代入上上式得到到（4-118）由于积灰灰流通面面积是个个不确定定的时变变因素，这这个因素素将严重重影响风风量控制制，使燃燃烧较难难工作在在最佳区区。412锅炉燃燃烧过程程的动态态特性1燃料料传送过过程燃料煤传传送过程程的输入入参数是是给煤机机的转速速，输出出参数是是给煤量量的多少少。当给给煤机从从中间储仓供供应炉膛膛燃料时时，给煤煤机在动动态特性性上是一一个一阶阶滞后环环节。同同时，给给煤机传送送具有纯纯滞后时时间。所以，煤煤粉传送送过程的的传递函函数为（4-119）其中为放放大系数数：为时间常常数，SS；为煤传传送滞后后时间，s；2燃料料燃烧过过程燃料燃烧烧过程的的输入参参数是给给煤量，输输出参数数是燃料料燃烧所所产生的的热量，可可以用一一阶惯性性环节来来近似描描述其动动态特性性：（4-220）其中为燃燃烧过程程的放大大系数；为燃烧烧过程的的时间常数。3工质质