锅炉热力系统在整个机组中占有十分重要的地位。深入研究锅炉热力系统的动静态特性一直以来都是国内外学者的重要研究方向,并且至今仍十分活跃。研究锅炉热力系统的动态特性,有助于了解锅炉乃至整个机组的动态特性,为锅炉性能分析、运行优化、故障诊断提供依据,同时,其动态数学模型也可用于锅炉控制系统研究。本文首先回顾了锅炉热力系统动态建模与仿真研究的现状和发展,同时也介绍了锅炉自动控制方面的基本情况以及近年来一些新的控制技术和控制策略在现场的应用。本文还介绍了关于热力系统建模与仿真的一些基本知识,如建模与仿真的理论基础、建模的基本方法、分布参数模型和集总参数模型、建模与仿真的基本步骤等。本文建立了锅炉过热系统较为完整的动态数学模型,包括:过热器的一维分布参数模型和集总参数模型,喷水减温器的数学模型,水和水蒸汽的热力学性质计算模型,以及烟气的热力学性质和迁移性质计算模型。以一台 300MW W 型火焰锅炉的过热系统为仿真对象,模拟了蒸汽压力、减温水量及烟气温度变化时锅炉过热系统多个基本参数的变化过程,对仿真结果进行了分析,基本上正确反映了锅炉过热系统的动态特性。同时结合仿真计算中的经验,给出了仿真计算时烟气出口温度的计算方法。锅炉运行中,过热蒸汽温度要求维持在允许的范围之内,尤其要求严格控制超温现象的发生。通常,烟气温度过高是引起过热蒸汽超温的主要原因。传统的锅炉过热蒸汽温度控制系统通过检测过热蒸汽温度及其变化趋势来调节减温水量,从而控制过热蒸汽温度。随着控制理论的发展,一些智能控制技术被应用到锅炉过热蒸汽温度控制中。但这些控制技术并没有从引起过热蒸汽温度波动的源头入手。鉴于此,本文提出了一种锅炉过热蒸汽温度控制新策略,即通过检测烟气温度及其变化趋势来提前调节减温水量,从而有效的控制过热蒸汽超温。模拟了炉膛出口烟气温度和一二级减温水量变化时过热蒸汽温度的变化,仿真结果证明了这种新策略的有效性。同时,根据这种新策略,设计出了新的过热蒸汽温度控制系统并给出了其结构示意图。