工业锅炉的工艺过程【相远仪表】

工业锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中必不可少的重要动力设备，它的作用是生产出高温高压的蒸汽，给后续工段提供作功活加热用的原料。大中型锅炉的控制是相当典型的一个控制系统，它包括汽包液位控制、燃烧过程控制、蒸汽压力控制等多个控制回路，属于比较复杂的控制对象，而其中的汽包液位控制由于对象特性特殊，控制方法有效成为经典的控制系统实例。

常见的锅炉设备的主要工艺流程如图所示。由图可知，燃料和热空气按一定比例送入燃烧室燃烧，生产的热量传递给蒸汽发生系统，产生饱和蒸汽 D_S 。饱和蒸汽经过热器后形成一定气温的过热蒸汽 D ，汇集至蒸汽母管。压力为 p _m的过热蒸汽，经负荷设备控制供给负荷设备用。与此同时，燃烧过程中产生的烟气，除将饱和蒸汽变成过热蒸汽外，还分别经过省煤器和空气预热器对锅炉给水和燃烧用空气进行预热，以充分利用热能，最后经引风机送往烟囱，排入大气。

从锅炉的生产过程和设备情况看，它是一个比较复杂的被控对象，其输入变量主要有：负荷、锅炉给水、燃料量、减温水、送风和引风等；输出变量主要有：汽包水位、蒸汽压力、过热蒸汽温度、炉膛负压、过剩空气(烟气含氧量)等。如果将锅炉等效为一个黑匣子，那么就可以用如图所示的简图表达它的输入输出变量之间的关系。由图可以看出，这些输入输出变量之间并非简单的一一对应的关系，而是相互关联的，具有一定的耦合特性，所以锅炉设备是一个多输入、多输出且相互关联的复杂被控对象。假设其外部设备的用汽负荷发生变化，必将会引起汽包水位、蒸汽压力和过热蒸汽温度等的变化；而燃料量的变化不仅影响蒸汽压力，同时还会影响到汽包水位、过热蒸汽温度、过剩空气和炉膛负压等参数；给水量的变化将直接影响汽包水位，同时还对蒸汽压力、过热蒸汽温度等产生间接影响。所以，要想精确地对锅炉的所有输出量进行控制是一个比较困难的事。在目前控制系统中，大多数情况是对锅炉进行适当的假设后，将锅炉设备控制划为若干独立个子系统，通过各个子系统的分别对相应的变量进行控制，一般不需考虑变量之间的相互影响，从而是锅炉控制变得比较简单。本节仅就其中汽包的液位检测与控制作相应的讨论。

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