锅炉是石油、化工、发电等工业生产过程中必不可少的重要动力设备，它所产生的高压蒸汽不仅可以作为精馏、蒸发、干燥、化学反应等过程的热源，还可以为压缩机、风机等提供动力源。锅炉种类很多，按所用燃料不同，分为燃煤锅炉、燃气锅炉、燃油锅炉，还有利用残渣、残油、释放气等为燃料的锅炉；按所提供蒸汽压力不同，又可分为常压锅炉、低压锅炉、高压锅炉、超高压锅炉等。不同类型的锅炉的燃料种类和工艺条件各不相同，但蒸汽发生系统的工作原理基本上是相同的。

常见的锅炉设备的主要工艺流程如图11-1所示。其中，蒸汽发生系统由给水泵、给水控制阀、省煤器、汽包及循环管等组成。在锅炉运行过程中，燃料和空气按照一定比例送入炉膛燃烧，产生的热量传给蒸汽发生系统，产生饱和蒸汽，然后再经过过热器，形成满足一定质量指标的过热蒸汽输出，供给用户。同时，燃烧过程中产生的烟气，经过过热器将饱和蒸汽加热成过热蒸汽后，再经省煤器预热锅炉给水和空气预热器预热空气，最后经引风机送往烟囱排入大气。

图11-1　锅炉设备的主要工艺流程

锅炉设备是复杂的控制对象，其主要的操纵变量有燃料流量、锅炉给水流量、减温水流量、送风量和引风量等。主要的被控变量有汽包水位、过热蒸汽温度、过热蒸汽压力、炉膛负压等。这些操纵变量与被控变量之间相互关联。例如，燃料量的变化不仅影响蒸汽压力，同时还会影响汽包水位、过热蒸汽温度、炉膛负压和烟气含氧量；给水量变化不仅会影响汽包水位，而且对蒸汽压力、过热蒸汽温度都有影响。因此，锅炉设备是一个多输入多输出且相互关联的控制对象。

锅炉设备的控制任务是根据生产负荷的需要，提供一定压力或温度的蒸汽，同时要使锅炉在安全经济的条件下运行。其主要控制要求如下：

（1）锅炉供应的蒸汽量应适应用户负荷变化的需要；

（2）锅炉供给用气设备的蒸汽压力保持在一定范围内；

（3）过热蒸汽温度保持在一定范围内；(www.daowen.com)

（4）汽包中的水位保持在一定范围内；

（5）保持锅炉燃烧的经济性、安全运行和环保要求；

（6）炉膛负压保持在一定范围内。

为了实现上述控制要求，将锅炉设备的控制分为以下3个主要控制系统。

（1）锅炉汽包水位控制系统。该系统的被控变量是汽包水位，控制变量是给水流量，主要任务是保持汽包内部的物料平衡，使给水量适应锅炉的蒸发量，维持汽包水位在工艺允许的范围内。这是保证锅炉安全运行的必要条件，是锅炉正常运行的主要标志之一。

（2）锅炉燃烧控制系统。该系统的被控变量有3个，即蒸汽压力、烟气含氧量（经济燃烧指标）和炉膛负压；控制变量也有3个，分别是燃料量、送风量和引风量。这3个被控变量和3个控制变量之间相互关联。锅炉燃烧控制系统的基本任务是使燃料燃烧时所产生的热量适应蒸汽负荷的需要；使燃料与空气量之间保持一定的比值，保证燃烧的经济性和环保要求；使引风量和送风量相适应，保持炉膛负压在一定范围内。

（3）锅炉过热蒸汽温度控制系统。该系统的被控变量是过热蒸汽，控制变量是减温器的喷水量，主要任务是维持过热器出口温度保持在允许范围内，并保护过热器，使其管壁温度不超过允许的工作温度。

下面将分别讨论这3个控制系统的典型控制方案。