锅炉供水系统水质研究论文

在工业用水中，锅炉用水是比较普遍的，对水质的要求也较高。水在蒸气锅炉中是处在高温、高压条件下，水中的一些化学物质会发生各种不良化学反应，主要有成垢作用、起泡作用和腐蚀作用等。这些作用可给锅炉带来一些不良影响。

1.成垢作用

当水被煮沸时，水中所含的一些离子、化合物可以相互作用而发生沉淀，并依附于锅炉壁上，形成锅垢，这种作用称为成垢作用。当锅垢厚时，不仅不易传热，浪费燃料而且易使金属炉壁过热融化，引起锅炉爆炸。锅垢的成分通常有：CaO、CaCO3、CaSO4、CaSiO3、Mg（OH）2、MgSiO3、Al2O3、Fe2O3及悬浊物质的沉渣等。这些物质是由于溶解于水中的钙、镁盐类及胶体SiO2、Al2O3、Fe2O3和悬浊物沉淀而产生的。例如：

专门水文地质学

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MgCO3再分解，沉淀出镁的氢氧化物：

MgCO3+2H2O →Mg（OH）2↓+H2O+CO2↑

与此同时，还可以沉淀出CaSiO3及MgSiO3，有时还沉淀出CaSO4等，所有这些产物沉淀在锅炉壁上，便形成了锅垢。锅垢的总重量，可根据水质分析资料用下式计算：

专门水文地质学

式中：H0为锅垢的总重量，g/m3；S为悬浮物重量（mg/L）；C为胶体物重量（SiO2+Al2O3+Fe2O3+……）（mg/L）；c（ Fe2+）、c（ Al3+）、c（ Mg2+）、c（ Ca2+）分别为Fe2+、Al3+、Mg2+、Ca2+等离子以单位电荷为基本单元（即以 BZ±为基本单元，B代表某一离子或某一物质，Z为其电荷数或离子价）计算的物质的量浓度（毫摩尔浓度），单位为：mmol*（以 为基本单元）/L同一物质，计算基本单元不一样，浓度也不同。不同基本单元计算的毫摩尔浓度与过去使用的非法定单位“mgN/L”（毫克当量/升）之间的换算关系为： 式中：B为某一离子或某一物质；Z为某离子的电荷数（离子价或化合价）；c（ ）为以单位电荷为基本单元计算的某一离子或物质的量浓度， mmol/L；mgN/L—毫克当量浓度（毫克当量/升），过去曾常用的非法定计量单位。下同。。（9-2）式中的系数是按所生成的沉淀物重量计算出来的。

按锅垢总量对成垢作用进行评价时，可将水分为四个等级：①H0＜125时，为沉淀物很少的水；②H0=125～250时，为沉淀物较少的水；③H0=250～500时，为沉淀物较多的水；④H0＞500时，为沉淀物很多的水。

锅垢中包括硬质的垢石（硬垢）及软质的垢泥（软垢）两部分。硬垢主要是由碱土金属（Ca、Mg等）的碳酸盐、硫酸盐及硅酸盐构成，附壁牢固，不易清除。软垢则由悬浊物质及胶体物质构成，易于洗刷清除。故在评价锅炉用水时，还要计算硬垢数量，以评价锅垢的性质。硬垢量可用下式计算。

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式中：Hh为硬垢总量（g/m3）；SiO2为二氧化硅重量（mg/L）；c（ Mg2+）、c（Cl-）、c（ ）、c（Na）、c（K）］分别为Mg、Cl、++2+- 、Na、K等离子以单位电++荷为基本单元计算的量浓度，单位为mmol*（以 为基本单元）/L。如括弧中结果为负数时，说明水中没有钙、镁的碳酸盐和硫酸盐，则可略去不计。

对锅垢的性质进行评价时，可采用硬垢系数（Kn），即Kn= 。当Kn＜时，为软垢水，当Kn=～时，为软硬垢水，当Kn＞时，为硬垢水。

2.起泡作用

起泡作用是指水在锅炉中煮沸时，在水面产生大量气泡的作用。如果气泡不能立即破裂，就会在水面以上形成很厚的极不稳定的泡沫层。当泡沫太多时，会使锅炉内水的汽化作用极不均匀，水位急剧地升降，致使锅炉不能正常运转。产生这种现象的原因是由于水中易溶解的钠盐、钾盐以及油脂和悬浊物受炉水的碱度作用，发生皂化的结果。钠盐中，促使水起泡的物质为荷性钠和碳酸钠。荷性钠，除了可使脂肪和油质皂化外，还能促使水中的悬浮物变为胶体悬浊物。磷酸根与水中的钙、镁离子作用，能在炉水中形成高度分散的悬浊物。水中的胶体状悬浊物，增强了气泡薄膜的稳固性，因而加剧了起泡作用。

起泡作用可用起泡系数（F）评价，起泡系数可据钠、钾的含量计算：

F=62c（Na+）+78c（K+） （9-4）

c（Na+）、c（K+）分别为Na+、K+的毫摩尔浓度（mmol/L），含义同上。

当F＜60时，为不起泡的水（机车锅炉，须一周换一次水）；当F=60～200时，为半起泡的水（机车锅炉，须2～3 d换一次水）；当F＞200 时，为起泡的水（机车锅炉，须1～2d换一次水）。

3.腐蚀作用

由于水中氢置换炉壁铁，使炉壁受到损坏的作用称为腐蚀作用。氢离子可以是水中原有的，也可以是某些盐类因炉水中水温增高水解而生成的。此外，溶解于水中的气体成分，如O2、H2S、CO2等也是造成腐蚀作用的重要因素。锰盐、硫化铁、有机质及脂肪油类，皆可作为接触剂而加强腐蚀作用，温度增高及由此而产生的局部电流，均可促进腐蚀作用。随着蒸气压的加大，水对铜的危害也随之加重，往往对汽轮机叶片产生腐蚀。腐蚀作用对锅炉的危害极大，不仅减少锅炉的寿命，尚可能发生爆炸事故。例如，美国曾对640台锅炉进行过调查，在1956～1970年的15年中，由于腐蚀原因，至少发生一次爆炸事故的锅炉有119台之多，占总数的19%，我国此类事故也有发生。

水的腐蚀性可以用腐蚀系数（Kk）进行评价。

对酸性水：

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对碱性水

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式中：c（H+）、c（ Al3+）、c（ Fe2+）、c（ Mg2+）分别为水中H+、Al3+、Fe2+、Mg2+等离子以单位电荷为基本单元计算的物质的量浓度，单位为：mmol*/L。

当KK＞0时，为腐蚀性水；当KK＜0，但KK+＞0时，为半腐蚀性水；当KK+＜0时，为非腐蚀性水（其中，Ca2+的单位为：mg/L）。

对锅炉用水进行水质评价时，应同时考虑以上三个方面。由于锅炉种类和形式不同，对水中各种成分的具体允许含量标准亦有所差异，应用时，可查阅有关规范、手册。

变频调速恒压供水控制系统设计 摘 要本文针对电站锅炉水位系统的特性，首先设计了几种PID控制器，将它们应用于一个实际锅炉水位系统来观察控制效果。理论及实验仿真说明，这类控制器难以达到理想的控制效果，从而提出了模糊控制的方案，设计了三种模糊控制器并进行仿真及讨论。通过对所述控制器的理论分析和仿真讨论，表明模糊控制系统能够满足较高的控制要求，是一种很有前途的控制方法。文章的最后，简要介绍了用MATLAB软件中的图形用户界面（GUI）编辑器设计的可视化仿真软件。它能直观的对比观察文章所述两类控制器的性能。关键词：锅炉汽包水位，PID控制，模糊控制，MATLAB 目 录摘 要 IABSTRACT II目 录 III1课题背景 12电站锅炉水位控制对象 工艺过程概述 汽锅炉汽包水位特性 汽包水位在给水流量作用下的动态特性 汽包水位在蒸汽流量作用下的动态特性 锅炉汽包水位控制 单冲量控制系统 双冲量控制系统 三冲量控制系统 63 锅炉汽包水位的PID控制 PID控制器概述 PID各类控制器对比 锅炉汽包水位的PID控制系统设计及仿真 常规PID控制器的设计及仿真 带前馈补偿的PID控制系统设计及仿真 PID控制系统的抗干扰能力 PID控制系统对被控对象的适应能力 154模糊控制算法 模糊控制概述 模糊控制基本原理 模糊控制系统的基本组成 模糊控制的基本原理 模糊控制器设计的基本方法 模糊控制器的结构设计 精确量的模糊化 模糊控制规则的设计 模糊量的判决方法 论域、量化因子、比例因子的选择 锅炉汽包水位的模糊控制设计及仿真 模糊控制器的设计 常规模糊控制系统设计及仿真 改进的模糊控制系统的设计及仿真 模糊控制系统的抗干扰能力 模糊控制系统对被控对象的适应能力 315仿真软件设计 程序及界面设计 功能简介 356结论 控制器调节性能讨论 控制器抗干扰能力讨论 控制器对被控对象的适应能力讨论 总结 39参考文献 40致 谢 41附录1 英文资料原文 42附录2 英文资料翻译 47

浅谈小型热水锅炉及其配套工艺应用分析论文关键词：小型热水锅炉二合一采暖炉分析 论文摘要：目前供热方式多种多样，主要供热设备分为“二合一”采暖炉、相变真空采暖炉、小型热水锅炉三种。其中，小型热水锅炉属于应用较新的一种供热设备，本文就其工作原理、工艺流程、与其他供热设备生产运行优缺点对比，以及运行过程中的经济能耗等问题进行分析。 1 小型热水锅炉及配套工艺技术简介 结构： 小型热水锅炉主要采用撬装模块式设计，内部主要由燃烧室、热交换器、自动燃烧器、自动控制装置及配套设施构成。 工作原理： 燃烧器将天然气充分燃烧，产生的热量被受热面吸收传给中间介质水，完成加热的水通过循环水泵打出，送至各采暖用户，出户后的冷凝水返回后再次被加热，如此循环往复。 主要工艺流程： 清水通过全自动软化水供水机组处理后打入加热炉，天然气通过全自动点火装置将锅炉点燃，将炉内清水加热至85℃左右，然后循环水泵将热水打出送至各用户。 工艺技术：该种锅炉具备完善的自动控制系统，采用全自动燃烧器可以实现自动燃烧功能，并通过控制柜实现各项参数的精确输出或发出故障信号，另外小型热水锅炉可以根据水温的变化进行自动调节，当水温升高时，锅炉自动停止燃烧；待水温降低后再自动启炉，有效的节约了锅炉的的耗气量。 热水锅炉水质硬度指标一般在，通过全自动软化水供水机组处理后，水质硬度指标一般小于，远远低于热水锅炉水质要求，降低了锅炉的腐蚀结垢情况及维修量。 2 与其它供热设备技术对比分析 运行能耗： “二合一”采暖炉炉膛温度受热不均、火焰偏烧，易造成局部过热影响炉效，炉效平均值仅在％左右，低于采暖系统炉效不小于80％的节能要求，增大了耗气量和生产运行费用。 小型热水锅炉炉效可达88％左右，节能烟箱的设计，通过在烟箱内壁加涂特殊的辐射材料，降低热损失；并在烟管内加装高效传热扰流构件，进一步强化传热等措施确保了锅炉更高的燃烧及传热效率。 而且它具备自动启炉和停炉的功能，当炉内水温达到85℃左右时，小型热水锅炉可自行停止加热，当回水温度降至55℃左右时，设备自动启炉，开始加热，大大降低了耗气量。 相变真空炉则采用两回程燃烧室和优化的换热面设计，确保了最佳的热传递，使加热炉效率高达87％-91％。 安全性： “二合一”采暖炉燃烧器没有配置全自动点火和熄火保护装置，而且加热炉监测力度及精细控制不够，管理人员多靠观察火焰及经验控制燃烧，炉膛内易熄火，存在严重安全隐患问题。 小型热水锅炉采用全自动燃烧器和自动监控系统，可实现输出参数的精确控制，确保锅炉安全运行的同时，大大减少了锅炉由于操作人员经验不足及人为因素造成的低效高耗使用情况。 相变真空炉运行时，锅壳内部压力始终低于外界大气压，绝无承压爆炸的危险，运行安全可靠。 使用寿命： “二合一”采暖炉腐蚀结垢问题严重，降低了锅炉的使用寿命；同时，“二合一”采暖炉火管和烟管结垢快，造成受热不均，靠近燃烧器2-3m处火管过热，易发生变形损坏。 小型热水锅炉炉膛内采用防腐衬膜技术，大幅度降低钢材腐蚀速率，使本体维修率降低，使用寿命延长。 相变真空炉炉体内部在真空无氧、无垢的环境下运行，大大延长锅炉使用寿命。湿背式回燃式结构，有效保证了燃烧系统的运行寿命。 管理维护及供热负荷： “二合一”采暖炉属于压力容器管理范围，因此每年需要开机检修，更换附件（更换火嘴、燃烧器、耐火砖；维修烟囱等），而小型热水锅炉和相变真空炉的损坏现象很少，维修工作量相对较小。 “二合一”采暖炉和相变真空炉供热负荷范围比较大，而小型热水锅炉的最高供热负荷为,适用于小型场所。。 3 经济效益分析 初投资对比分析 若以一台额定热功率为的炉子为例，小型热水锅炉、“二合一”采暖炉、相变真空炉主要设备工程投资比较具体情况见下列各表。 通过以上价格比较可以看出，小型热水锅炉投资费用最低，比相变真空炉投资费用节省万元，比“二合一”采暖炉投资节省万元。 运行费用对比分析 就小型热水锅炉、相变真空炉及“二合一”采暖炉进行效益分析，以采暖炉为例： ①耗气量（天然气价格为元/立方米估算、湿气价格为元/立方米估算） 小型热水锅炉耗气量为33Nm3/h，年耗气量为，一年费用为万元 相变真空炉耗气量为，年耗气量为14x104Nm3，一年费用为万元 “二合一”采暖炉耗气量为40Nm3/h，年耗气量为，一年费用为万元 ②年维护费用 小型热水锅炉及相变真空炉均属于自控程度较高的供热设备，维修管理工作量很小，相对“二合一”采暖炉而言，每年可节省维修费用万元。 因此，应用小型热水锅炉或相变真空炉可以比二合一采暖炉节省年运行费用万元。 4认识与总结 1.小型热水锅炉较其他供热设备而言，一次性投入较低，可节约投资成本。 2.小型热水锅炉供热效果良好，冬季室内温度均达到20℃～25℃，充分满足小队点供热需求。 3.小型热水锅炉自动化程度较高，可以实现无人值守，管理方便。 4.小型热水锅炉运行效果平稳，维护工作量小，适合在具备气源、距离较远的独立小队点推广应用。 参考文献： [1]王鹏. 《小型热水锅炉水动力特性研究》. [D]；东北电力大学2007，4，26-27 [2]解鲁生. 《热水锅炉及供热系统探讨研究》. 全国供热行业热源技术研讨会，2004转