余热锅炉水位控制系统的设计.docx

余热锅炉水位控制系统的设计.docx

《余热锅炉水位控制系统的设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《余热锅炉水位控制系统的设计.docx（29页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

余热锅炉水位控制系统的设计

〔20XX届〕

本科毕业设计〔论文〕资料

题目名称：

余热锅炉水位控制系统

学院〔部〕：

电气与信息工程学院

专业：

学生姓名：

班级：

学号

指导教师某某：

职称

最终评定成绩：

大学教务处

20XX届

本科毕业设计〔论文〕资料

第一局部设计说明书

〔20XX届〕

本科毕业设计〔论文〕

余热锅炉水位控制系统的设计

学院〔部〕：

专业：

学生姓名：

班级：

学号

指导教师某某：

职称

最终评定成绩

20xx年x月

摘要

节约能源，提高生产工艺过程中的能量利用率和开发研究新的节能技术已成为各国研究能源利用技术的主要课题。

随着生产工艺的改良和采用有效的节能技术设备，一次能源利用率的逐步提高，高温余热资源的总量相应减少，大量的中、低温余热和固体显热的余热未得到经济而有效地回收利用。

为了给好更充分的利用资源和减少能源浪费，因此，余热锅炉产生了并高速开展。

汽包水位的稳定性是余热锅炉运行的主要指标，为了保证余热锅炉的安全、稳定、经济运行，本文设计采用了性能先进的PLC、微型计算机、智能调节器等自动设备组成的余热锅炉自动控制系统，并且以三冲量调节方式对余热锅炉汽包液位进展控制。

这样使整个系统适应能力更强，抗干扰能力和鲁棒性更好，保证水位的稳定。

因此，设计出更精准、更灵活的水位控制系统是非常必要的。

关键词：

余热锅炉；汽包水位；三冲量；串级系统；PLC；

Abstract

Tosaveenergy,improvetheproductionprocessofenergyutilizationanddevelopmentresearchnewenergy-savingtechnologyhasbeeenergyutilizationtechnologyinallcountriesthemainresearchtopic.Asimprovetheproductionprocessandadoptingeffectiveenergysavingtechnologyandequipment,oncethegradualimprovementoftheenergyefficiency,hightemperatureheatresourcescorrespondingdecreasetheamountoflow-temperatureheatandsolid,didnotgetthesensibleheatwasterecyclingeconomicandeffectively.Inordertogivegoodmorefullyutilizationofresourcesandreduceenergywasted,so,wasteheatboilerproducedandhigh-speeddevelopment.

Thestabilityofthedrumwaterleveliswasteheatboileroperationofthemainindex,inordertoguaranteethewasteheatboilersafety,stabilityandeconomicoperationwasdesignedusingperformance,thispaperadvancedPLC,microputer,intelligentregulatorautomatedequipmentsuchasthewasteheatboilerofautomaticcontrolsystem,regulatingmodeinthreeimpulseandtowasteheatboilerdrumliquidlevelcontrol.Thisabilitytoadapttothewholesystem,theanti-interferenceabilityandstrongerrobustness,guaranteethestabilityofwater.Therefore,designamoreaccurateandmoreflexiblewaterlevelcontrolsystemisverynecessary.

Keywords:

wasteheatboiler;drumlevel;threeimpulses;cascadesystem;PLC;

第一章绪论

余热锅炉的现状

节约能源，提高生产工艺过程中的能量利用率和开发研究新的节能技术已成为各国研究能源利用技术的主要课题。

随着生产工艺的改良和采用有效的节能技术设备，一次能源利用率的逐步提高，高温余热资源的总量相应减少，大量的中、低温余热和固体显热的余热未得到经济而有效地回收利用。

因此，余热利用技术正由高温排烟的余热回收技术转向中、低温和固体显热的余热回收利用技术。

为提高能源利用率和节约能源，除采用高能效的新设备和新工艺外，采用余热锅炉回收各类余热也是提高能源利用率的重要手段。

为此，各国先后开展了余热锅炉的研制工作，并在节能中大力推广应用余热锅炉，取得了显著的节能成果。

目前，国外利用余热发电的新趋势，是单机功率小，载热体温度低（即利用中低温余热发电）。

国内也有一些利用余热发电，如炭黑工业中的低热值尾气余热和硫酸工业中的硫酸余热发电等，所发的电能主要供工厂自用。

目前，已把如何利用中低温的低品位余热发电，作为开发节能新技术的重要课题。

余热锅炉是一种理想的节能设备，它不但能节约能源，而且对提高主流程的质量，减轻公害和满足某些工艺流程要求，都起着十分重要的作用。

现有的余热锅炉按进锅炉的介质特性，有以下几种主要型式：

（1）废烟气不需要进一步处理的余热锅妒；

（2）废烟气需要进一步处理的余热锅炉；

（3）废烟气要进一步处理，且其冷却应在给定的间时内完成的余热锅炉；

（4）固体显热的余热锅炉

余热锅炉的开展

近十几年，余热锅炉技术开展十分迅猛。

七十年代初我国着手并开始实施开展余热锅炉的规划。

从1974年到1980年，先后投资扩建余热锅炉研究和制造基地，现已形成具有一定的余热锅炉研制能力以与科研根底。

至今已开发并制造了涉与15个类剐、74个品种、101个规格的余热锅炉2000余台。

我国余热锅炉产品技术水平，除少数接近或达到国际上同类产品的先进水平外，大多数相当于国外五，六十年代的水平，其主要差距反映在以下几个方面；

（1）热利用率低；

（2）自控水平落后；

（3）积灰率高和去除效果差（特别是有色冶炼工艺中的余热锅炉）。

实践证明，余热锅炉在各企业的节能中发挥了相当有效的作用，获得了较好的经济效益，其投资一般可在3～4年内回收。

余热锅炉的作用现已超越了单纯的余热利用，事实上它的作用与工艺流程现代化和防止环境污染方面已无法截然分开，所以各种类型的余热锅炉相继问世。

我国近几年产量每年约在400~500蒸吨之间，尚不能满足市场的需要。

据预测，1990年，全国余热锅炉需要量在1000蒸吨／年以上。

随着技术的进步，今后工业部门将普遍采用高能效的先进工艺流程，这样能源的有效利用率提高，高温余热资源总量相应减少，而中、低温余热资源相应增长。

因此，余热利用技术将由高温余热回收技术转向中，低温和固体显热的余热回收利用技术，但在近期仍以开展高温余热回收的锅炉产品为主。

如干法熄焦余热锅炉，化铁炉余热锅炉，转炉余热锅炉等。

当然也必须为今后开发中、低温和固体显热回收的余热利用技术以与城市垃圾燃烧余热锅炉开展一些科研工作，以加快设计，制造各种类型、容量和参数的余热锅炉，满足来来市场的需求。

余热锅炉是机械产品与余热发电设备的一个重要组成局部，因此开展余热锅炉，振兴余热锅炉行业，也是振兴机械工业和电力工业，促进产品上质量、上品种和上水平不可缺少的环节。

为实现上述目的，建议采取以下措施：

1．改良老式产品，开发新产品，赶上世界先进水平；

2．在产品开发中，科研设计要与推广应用相结合；

3．加强与国外的技术交流，借鉴国外的先进经验；

4．制定必要的技术和经济政策，发挥科研人员的工作积极性。

1、强制循环余热锅炉

图1－1所示的余热锅炉就是强制循环余热锅炉。

从汽包下部出来的水经一台循环泵后，进入蒸发器，是靠循环泵产生的动力使水循环的，称为“强制循环余热锅炉〞。

其特点是；各受热面组件的管子是水平的，受热面之间是沿高度方向布置，可节省地面的面积，并使出口处的烟囱高度缩短。

但在运行中需要循环泵，使运行复杂，增加维修费用。

目前油田进口的余热锅炉，多数采用此种型式。

2-1强制循环余热锅炉

2．自然循环余热锅炉

图1－2是一自然循环余热锅炉，全部受热面组件的管子是垂直的。

给水进入省煤器吸热后，进入汽包。

汽包有下降管与蒸发部的下联箱相连，下降管位于烟道外面，不吸收烟气的热量。

汽包还与蒸发器的上联箱相连。

直立管簇吸收烟气的热量。

当水吸收烟气热量就有部份水变成蒸汽，由于蒸汽的密度比水的密度要小得多，所以直立管内汽和水混合物的平均密度要小于下降管中水的密度，两者密度差形成了水的循环。

也就是说：

不吸热的下降管内的水比拟重，向下流动。

直立管内的汽水混合物向上流动，形成连续产汽过程。

此时进入蒸发器的水不是靠循环泵的动力，而是靠流体的密度差而流动，这种余热锅炉称为“自然循环余热锅炉〞。

其特点是：

省去循环泵，使运行和维修简单。

但各受热面是沿水平方向布置，占地面积大，在排烟处所需烟囱的高度要高。

图2-2自然循环余热锅炉

图1－3是强制循环余热锅炉的布置图，包括余热锅炉本体受热面与烟道系统，其特点如下：

图2－3余热锅炉布置图

1．烟气系统

从燃气轮机出来的高温烟气有两路出口，一路进人余热锅炉，从主烟囱排人大气，另一路进入旁路烟囱排人大气。

每路烟道上都装有挡板，共有三个挡板，主烟道上的挡板称“主挡板〞，旁路烟道上的档板称“旁路档板〞，主烟囱处的档板称“烟囱挡板〞，各挡板是配合使用的。

燃气轮机工作而余热锅炉不工作，要开启旁路挡板，关闭主挡板。

燃气轮机与余热锅炉同时工作，要关闭旁路挡板，开启主挡板。

另一方面为调节余热锅炉的产汽量，主挡板和旁路挡板可以部份开启或部份关闭，挡板调节的内容见后。

余热锅炉工作时，应该开启烟囱挡板。

当余热锅炉短时间停炉，可以关闭烟囱挡板，以防止余热锅炉内的热量损失。

因为余热锅炉内温度比拟高，周围冷空气可以进入余热锅炉，形成自然对流将热量带走，关闭烟囱挡板就能防止外界气流进入余热锅炉，以保存热量，准备随时起动余热锅炉。

如果余热锅炉要停炉检修，希望冷却速度快些，可以开启烟囱挡板。

水平烟道经过一个90转弯接头与余热锅炉相连，这个转弯接头是经制造厂试验研究后确定的，其形状尺寸必须要保证转弯后的气流分布均匀，均匀的气流能够使得烟气放热也均匀，管内水或汽的吸热也均匀，否如此会使一些管子吸热多而另一些管子吸热少，这对余热锅炉的安全运行是不利的。

主烟道和旁路烟道都装有膨胀节，这是由于烟道受热后要伸长，会对烟道的支架产生热应力。

采用膨胀节能吸收烟道的伸长量，可以减小热应力。

2．汽包

汽包是用悬吊的方式来固定，悬吊在伸出的悬臂框架上，悬臂框架与省煤器的框架相接。

采用悬吊方式可以使汽包有足够的挠性，因汽包下部有下降管，上部有省煤器进水管、蒸发器的汽水混合物