Boiler Control Systems Engineering pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Gilman, G. F.

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isbn号码:9781556179075

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• 锅炉控制
• 控制系统工程
• 工业自动化
• 锅炉技术
• 蒸汽系统
• 过程控制
• 仪表
• 能源工程
• 机械工程
• 热力学

现代工业锅炉运行与优化控制：从原理到实践的深度解析 （本书不涉及《Boiler Control Systems Engineering》中的任何具体内容，而是专注于工业锅炉操作、维护、效率提升及安全管理的全面、实战性指南。） --- 内容概述 本书旨在为锅炉操作人员、现场工程师、能源管理人员以及相关专业学生提供一套全面、深入且高度实用的工业锅炉系统集成知识体系。我们摒弃了纯理论的堆砌，着重于将复杂的热力学、燃烧化学与实际工业应用紧密结合，构建起一个涵盖锅炉设计选型、日常运行、故障诊断、能效优化及合规性管理的完整框架。 全书结构清晰，从基础的热力学循环分析入手，逐步深入到不同类型工业锅炉（包括燃煤、燃油、燃气、生物质乃至废热锅炉）的结构特点和运行特性。核心章节聚焦于保障锅炉安全、稳定、高效运行的关键环节——燃烧系统、给水/蒸汽系统、烟气处理系统及自动化监控的现场操作与维护标准。 第一部分：工业锅炉系统基础与热力学原理的工业化应用 第一章：工业锅炉的分类、结构与选型原则 本章详细阐述了当前主流工业锅炉的结构组成，包括水冷壁、对流管束、省煤器、空气预热器、炉膛几何形状的设计考量。重点分析了煤粉锅炉、循环流化床（CFB）锅炉、快蒸发和慢蒸发锅炉在不同负荷特性下的适用性。此外，深入探讨了锅炉选型时必须考虑的燃料适应性、负荷变化率、环保要求及场地限制等工程决策因素，提供一套实用的锅炉选型决策流程图。 第二章：锅炉热力循环与能量传递分析 本章超越了教科书式的热力学公式推导，侧重于如何利用热力学原理在现场进行能量平衡计算与损失分析。内容包括： 1. 热效率的现场核算： 详细讲解直接法（输入-输出法）和间接法（损失分析法）的计算步骤、数据采集点选择及误差控制。 2. 关键热力参数的控制： 蒸汽压力、过热度、给水温度对循环经济性的影响机制，以及如何在实际运行中通过调整给水温度来优化省煤器和空气预热器的效率。 3. 辐射、对流与传导： 深入分析炉膛内火焰辐射特性如何影响炉墙受热面清洗周期，以及烟气在管束间流动的湍流度对对流换热强度的实际影响。 第二部分：高效燃烧技术与燃料管理实战 第三章：燃烧过程的化学动力学与优化控制 本章是全书的重点之一，深入剖析了不同燃料（煤、油、气）在工业炉膛内的氧化还原反应路径和动力学特征。 1. 火焰稳定与火焰中心控制： 讲解如何通过风量分布、油枪雾化角度、煤粉细度调节，确保火焰稳定并将其置于最佳位置，避免结焦或低位燃烧。 2. 过量空气系数的精确调控： 阐述过量空气系数（$alpha$）对燃烧效率、炉膛温度和污染物生成的三重影响机制。提供基于烟气O2、CO含量的动态闭环调风策略。 3. 燃料特性与燃烧调整： 针对煤炭的挥发分、固定碳、水分和灰分，提供即时调整风量、煤量和炉膛负压的经验法则和操作步骤。 第四章：煤粉制备系统与输送优化 针对燃煤电厂和大型工业锅炉，本章详述了磨煤机（辊磨、中速磨等）的运行管理： 1. 煤粉细度与燃烧效率的关系： 探讨煤粉粒度分布对燃烧速率、炉膛温度均匀性和污染物排放的决定性影响。 2. 磨煤机负荷与能耗平衡： 如何在保证燃烧质量的前提下，通过优化选粉机导流叶片角度和气流速度来降低磨煤机电耗。 3. 管道堵塞预防与脉冲清堵技术： 针对高水分、高灰分燃料带来的输送问题，介绍气力输送系统的压力脉冲和间歇吹扫技术的实际操作规范。 第三部分：锅炉运行关键子系统的现场维护与故障排除 第五章：给水系统与蒸汽品质的严格管理 水质是锅炉的“生命线”。本章侧重于水处理的工程应用与现场监控： 1. 除盐水与加药系统的维护： 离子交换树脂的再生周期计算、旁路运行策略，以及化学加药系统（除氧剂、碱度调节剂）的精确计量与投加点选择。 2. 水垢与腐蚀的预防性维护： 讲解炉水垢的形成机理（特别是硅酸盐和硫酸盐垢），以及如何通过控制炉水pH值、电导率和溶解氧浓度，将腐蚀率控制在可接受的范围内。 3. 汽水共排（Carryover）的识别与应对： 识别蒸汽中夹带水滴或溶解固体的早期迹象（如过热蒸汽温度异常下降、汽包液位波动），并立即采取的降负荷或调整排污措施。 第六章：烟气净化与排放控制技术（非脱硫脱硝核心机理） 本章关注锅炉尾部的物理和化学净化过程，侧重于现场操作的优化： 1. 炉内脱硝（SNCR/SCR前处理）： 讲解SNCR（选择性非催化还原）技术中，还原剂（如尿素、氨水）的喷射温度窗口和喷射位置对NOx削减率的影响。 2. 飞灰捕集效率优化： 分析布袋除尘器或静电除尘器在不同烟气量和粉尘特性下的运行参数调整，如布袋清灰周期、高压电场电压与极性控制。 3. 排烟挡板与诱导风机的配合： 如何动态调节负压，确保炉膛负压的稳定，同时最大化利用引风机的效率。 第四部分：锅炉的可靠性、安全操作与维护规范 第七章：锅炉的启炉、停炉与负荷切换操作规程 详细描述了从冷态启动到并网运行的全过程操作清单（Checklist），强调关键步骤的顺序和时间窗口： 1. 冷态启动流程： 冲洗、排污、升温速率控制（特别是对于大容量锅炉的金属热应力限制）。 2. 并网同步与负荷提升： 蒸汽参数与电网参数的匹配，以及操作人员在负荷爬坡过程中需要实时监控的五大关键参数。 3. 紧急停炉与冷备用： 应对突发停电、燃料中断或严重超温时的快速反应步骤，确保设备安全冷却，防止二次损伤。 第八章：锅炉状态监测、诊断与维护寿命评估 本章聚焦于预测性维护（PdM）的实施： 1. 管壁温度监控与热点识别： 使用红外热像仪对水冷壁和对流管束进行周期性扫描，通过温度梯度异常来预测结垢或受热面堵塞。 2. 振动分析与风机健康管理： 针对引风机、送风机和循环水泵的轴承和叶轮不平衡问题的振动频谱分析基础。 3. 腐蚀速率的现场评估技术： 介绍失重法挂片试验及电化学探针在监测锅炉水侧腐蚀速率中的应用，为更换周期提供工程数据支持。 --- 本书的定位： 本书以“工程师手册”的视角编写，包含了大量现场数据表格、操作经验总结、以及对常见异常工况的快速决策树。它不是一本理论教材，而是每一位需要直接对工业锅炉系统负责的人员必备的实战参考书。通过阅读本书，读者将能够从容应对从燃料进厂到蒸汽输出的每一个环节，实现生产效率的最大化与运行风险的最小化。

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这本书在构建一个全面的锅炉控制工程师知识体系方面，做得极为全面，其广度令人印象深刻。它不只是关于“如何调”的问题，更是关于“为什么这么调”的哲学探讨。让我印象深刻的是，作者对不同类型锅炉（如煤粉炉、循环流化床、油气炉）在控制参数设定上的系统性差异进行了归类比较。这种对比分析，帮助我理解了通用控制原理如何在具体物理限制下产生变异。此外，书中关于燃烧优化和污染物排放控制的章节，紧密结合了最新的环保法规要求，展示了控制工程在实现可持续发展目标中的关键作用。它没有回避控制系统软件和硬件集成的挑战，比如DCS与PLC系统的协同工作模式，以及数据通信协议的选择对实时控制性能的影响。阅读过程中，我时常需要查阅附录中的标准设备参数表格，这些看似枯燥的列表，实则是支撑书中所有复杂计算和模拟的基础骨架。总而言之，这是一部旨在培养系统架构师而非仅仅是调参工的专业著作。

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当我翻开这本书时，我立刻感受到了一种对细节的偏执追求。它并非那种只停留在概念层面讲解的“管理学”式的控制书籍，而是深入到了元件层面。例如，在谈到流量计和压力变送器的选型时，书中不仅给出了精度等级的对比，还详细分析了不同传感元件在高温高压、强振动环境下寿命和漂移的统计特性。这种对“硬件可靠性”的重视，是很多控制理论书籍所忽略的盲区。书中对控制阀门动态特性的建模和补偿，也达到了极高的水平，清晰地解释了阀门迟滞和死区如何成为影响控制品质的隐形杀手。对我个人而言，最宝贵的是它对“系统建模误差”的量化分析方法。它没有宣称任何模型是完美的，而是提供了一套工具，让我们去量化模型的不足，并相应地调整控制器的保守程度。这种务实、不回避矛盾的写作风格，极大地增强了我对书中方法的信任感，它提供的是一个在现实世界中持续运行的解决方案，而非实验室里的完美方案。

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老实说，我拿到这本厚重的工程手册时，心里是有些忐忑的，因为涉及到“锅炉控制”这个主题，往往容易陷入晦涩难懂的数学推导泥潭。然而，这本书的叙事方式却出乎意料地“接地气”。它没有把读者当成刚毕业的大学生，而是假定我们是那些常年在现场与蒸汽、压力和温度打交道的工程师。书中对故障诊断和安全联锁系统的描述，简直是现场经验的活化石。比如，它详尽地剖析了“炉膛负压失稳”的几种常见诱因及对应的快速响应步骤，这些内容是任何标准操作规程（SOP）都无法完全涵盖的细节。我尤其喜欢它对人机界面（HMI）设计原则的探讨，强调了在紧急情况下，信息的可视化和简洁性是如何直接影响操作员决策速度的。整本书的逻辑链条非常清晰，从锅炉的物理本质出发，层层递进到控制逻辑的实现，最后落脚于系统的可靠性和维护。对于那些希望把理论知识快速转化为生产力提升的现场管理者来说，这本书的实用价值是无可估量的。

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这部关于锅炉控制系统的著作，提供了一种历史的纵深感和对未来趋势的洞察力。它并非仅仅是当前技术的堆砌，而是对工业控制思想演变历程的一种回顾和提炼。作者在引言部分对早期集中式控制系统向分布式智能系统演进的描述，为理解当前DCS架构的合理性提供了历史依据。书中对模糊逻辑和神经网络在锅炉预测性维护中的初步探讨，虽然只是蜻蜓点水，但足以激发读者对未来自适应控制潜力的思考。最让我耳目一新的是，它在讨论“系统集成”时，不仅关注了热力系统，还拓展到了电力系统的负荷调度需求，强调锅炉作为能源枢纽如何必须服从更宏观的电网稳定目标。这种跨学科的视角，将锅炉控制从一个孤立的技术问题提升到了能源系统优化的层面。它迫使我跳出自己狭窄的专业领域，用更广阔的视野去看待控制工程的价值和挑战，是一次思想上的全面拓宽。

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这部书在处理传统工业过程控制的复杂性上，展现了一种近乎教科书式的严谨与深度。它巧妙地在理论的基石与实际操作的壁垒之间架起了一座坚实的桥梁。我特别欣赏作者在阐述PID控制回路的调优策略时所采用的循序渐进的方式，从最基本的开环响应分析，到引入各种高级的补偿技术，每一步都辅以大量的工程实例来佐证。书中对于“不确定性”在系统设计中的影响有着独到的见解，尤其是在描述如何利用鲁棒控制理论来应对锅炉运行中不可避免的负荷波动和燃料质量变化时，其论述的深度足以让有经验的工程师也感到醍醐灌顶。书中对动态模型的建立部分，虽然篇幅不小，但其对传热学和流体力学基础的回归，保证了即便是初入此领域的读者，也能理解为何某些控制策略在特定场景下会失效。更值得称道的是，作者没有止步于经典控制，而是花了相当的笔墨去探讨现代先进控制策略在锅炉优化中的潜力，例如模型预测控制（MPC）的应用边界，这无疑提升了全书的学术价值和前瞻性。它不是一本轻快的读物，更像是一本需要带着计算器和一定工程背景才能真正领略其精髓的案头必备工具书。

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