式中,Qb為代表蒸發受熱面吸熱量的信號,即熱量信號。上式表明Qb可用蒸汽流量D和汽包壓力的微分信號之和來表達。引入熱量信號Qb后,燃燒控制方案改為圖18—13所示。圖中C為熱量運算裝置。
燃油鍋爐的情況與燃煤鍋爐有較大差異。對于現代大型燃油鍋爐,多采用微正壓燃燒。這樣可以減少漏風,實現低氧燃燒,從而防止鍋爐受熱面的腐蝕和污染等。由于低氧燃燒時過剩空氣系數很小,在負荷變動時更應注意燃料量與空氣量的配合恰當,否則會產生不完全燃燒,引起爐膛爆炸、受熱面污染、尾部再燃等事故。因此在鍋爐增減負荷時提出這樣的邏輯要求:增負荷時先增風再增泊;減負荷時先減油再減風。具有邏輯提降功能的蒸汽壓力控制系統如圖18—14所示。圖中LS和HS分別為低、高值選擇器。
三、? 過熱蒸汽溫度安全控制
現代鍋爐的過熱器在高溫高壓條件下工作。過熱器出口溫度是全廠工質溫度的最高點,也是金屬壁溫的最高處,在過熱器正常運行時已接近材料允許的最高溫度。如果過熱蒸汽溫度過高,容易燒壞過熱器,也會引起汽輪機內部零件過熱,影響安全運行;溫度過低則會降低全廠熱效率,所以電廠鍋爐一般要求過熱蒸汽溫度偏差保持在±5℃以內。
過熱蒸汽溫度自動控制系統是鍋爐控制中的難點。目前,很多實際系統并沒有達到控制指標的要求。其主要原因有下述兩方面。
(1)擾動因素多變化大? 表18—1列出了各種擾動因素對過熱蒸汽溫度的靜態影響關系。
(2)控制通道滯后大? 控制過熱蒸汽溫度的手段總是調節減溫水量。控制通道的動特性與減溫器的安裝位置有關。假若能將減溫器裝于過熱器的出口,顯然控制通道的滯后要小得多。但是這樣的工藝流程對過熱器的安全是不利的。為了保護過熱器不超溫,工藝上總是將減溫器安裝在過熱器的入口,這將帶來控制對象較大的滯后。過熱蒸汽控制對象特性可用一階加線滯后來近似。線滯后τ和時間常數丁的大小還與減溫器的形式有很大關系。表面式減溫器的滯后較大,,約為60s,丁約為130s;混合式減溫器滯后較小,τ約為30s,T約為lOOs。
過熱蒸汽溫度安全控制系統的基本方案見圖18—15和圖18—16。
圖18—15的方案是兩個溫度的串級控制。設計該方案的前提是減溫器到過熱器之間有預留孔,允許安裝測溫元件測取θ2。
圖18—16方案用減溫水流量作副回路。由于鍋爐進水系統往往合用一根總管,然后分兩路:一路作為鍋爐汽包的進水;另一路是減溫水,這就造成鍋爐液位控制系統和過熱蒸汽溫度系統的嚴重關聯。而設置這種流量副回路可大大削弱這種關聯的影響。煙道氣溫度θs,往往是該溫度系統的重要擾動,在這里通過設置前饋控制減少它的影響。
需要指出的是,由于不同的工藝情況,過熱蒸汽溫度被控過程的難控程度具有極大差異。假若減溫器采用混合器,而且在減溫器出口又允許安裝測溫元件,對這種情況只要采用圖18—15方案,即能得到很滿意的控制效果。
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