【正文】 steam temperature control and the steam drum level control. But there are obvious differences in the bustion control system, and in the air flow control of the CFBB it’s to be sure that the bed temperature is in certain bound as well as the proportion of coal to control. Therefore, the bed temperature control system and bed pressure control system are peculiar to CFBB. This design takes the CFBB bustion control system as research object， uses the cross and range limiting control scheme system for the bustion process, and uses the distributed control system (DCS) for the research and design of bustion control, The work provides a good trial on enhancing automation level of the CFBB. The following works are focused. And using MCGS software for automatic control system to monitor and control. Key words: Combustion control system。 循環(huán)流化床鍋爐（ CFBB）是近年來發(fā)展起來的新一代高效、低污染的清潔燃煤技術(shù)。人類社會對于能源的消耗，一直在穩(wěn)定的增長，現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，更明顯的刺激了能源的消耗。在我國，能源利用很不合理 ，能源的利用效率低，浪費大，國民經(jīng)濟的單位產(chǎn)值能耗指標很高。循環(huán)流化床鍋爐在汽溫控制和水位控制方面和煤粉鍋爐基本相同，而其燃燒系統(tǒng)與煤粉爐差別較大，循環(huán)流化床鍋爐在風量控制方面既要保證燃料與控制的比例又要保證床溫在一定的范圍內(nèi)，因此床溫控制系統(tǒng)和床壓控制系統(tǒng)是循環(huán)流化床鍋爐所特有的。 Circulating Fluidized Bed Boiler。這座火電廠安裝直流發(fā)電機，給附近照明供電。 1882 年，中國上海建成一座裝有 12 千瓦直流發(fā)電機乍浦路火電廠，為電燈供電。 50 年代中期，各國陸續(xù)投運 30～ 60 萬千瓦火電機組。世界上絕大多數(shù)國家的電力生產(chǎn)仍以火電為主。 火電廠簡介 火電廠工藝流程 火電廠的一般工藝流程是將 存在儲煤場中的原煤由輸煤設(shè)備從儲煤場送到鍋爐的原煤斗 中 ,再由給煤機送到磨煤機中磨成煤粉?；旌衔锉诲仩t汽包內(nèi)的汽水分離器進行分離 ,分離出的水經(jīng)下降管送到水冷壁管繼續(xù)加熱 ,分離出的蒸汽送到過熱器 ,加熱成符合規(guī)定溫度和壓力的過熱蒸汽 ,經(jīng)管道送到汽輪機作功。 圖 鍋爐工藝流程圖 火電廠設(shè)備介紹 鍋爐設(shè)備是火力發(fā)電廠中的主要熱力設(shè)備之一。 按鍋爐蒸發(fā)受熱面內(nèi)工質(zhì)的流動方式分類：自然循環(huán)鍋爐、強制循環(huán)鍋爐、直流 鍋爐、復合循環(huán)鍋爐。 引風機：將煙氣排除，維持爐膛壓力，形成流動煙氣，完成煙氣及空氣的熱交換?？疹A器分為導熱式和回轉(zhuǎn)式。 汽輪機本體是完成蒸汽熱能轉(zhuǎn)換為機械能的汽輪機組的基本部分，即汽輪機本身。轉(zhuǎn)動部分包括主軸、葉輪或輪鼓、葉片和聯(lián)軸器等。 汽輪機是一種將蒸汽的熱勢能轉(zhuǎn)換成機械能的旋轉(zhuǎn)原動機。 除氧器：除去鍋爐給水中的各種氣體，主要是水中的游離氧。主要設(shè)備包括主油箱、主油泵、交直流油泵、冷油器、油凈化裝置等。其勵磁方式為發(fā)電機的勵磁線圈 FLQ（即轉(zhuǎn)子繞組）由同軸的并激直流勵磁機經(jīng)電刷及滑環(huán)來供電。 轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子本體、護環(huán)、心環(huán)、轉(zhuǎn)子線圈、滑環(huán)、同軸激磁機電樞組成。 蓄電池：指放電后經(jīng)充電能復原繼續(xù)使用的化學電池。主要流程有煙氣流程、通風流程、排灰出渣流程等。例如：一般燃氣鍋爐需要將含氧量控制在%~3%之間比較好。 汽水系統(tǒng)：鍋爐的汽水系統(tǒng)的主要功用是接受燃料的熱能，提升介質(zhì)的熱勢能，增內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 5 壓增溫，完成介質(zhì)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。 其它輔助系統(tǒng)：包括燃油系統(tǒng)、吹灰系統(tǒng)、火檢系統(tǒng)、除灰除渣系統(tǒng) 等。 軸封系統(tǒng)：防止汽輪機內(nèi)部高壓蒸汽向外泄露，保證汽輪機效率，保持真空系統(tǒng)嚴密性。 主機油系統(tǒng)：包括潤滑油系統(tǒng)、頂軸油系統(tǒng)、調(diào)節(jié)、保安 系統(tǒng)。密封系統(tǒng)的功能是密封冷卻介質(zhì)的外泄。所包涵的主要設(shè)備有斗輪機、碎煤機、翻車機、輸煤皮帶等。過濾處理是使用石英砂等濾料除去細小懸浮物。從江、河、湖、海等天然水體中吸取一定量的水作為冷卻水，冷卻工藝設(shè)備吸取廢熱使水溫升高，再排入江、河、湖、海，這種冷卻方式稱為直流冷卻。該系統(tǒng)可將監(jiān)測數(shù)據(jù)存入管理數(shù)據(jù)庫，以便操作人員快速準確地了解系統(tǒng)運行狀態(tài)，同時也便于管理人員能及時分析運行情況，做出生產(chǎn)管理決策，通過對一些主要的過程變量實施自動控制，使整個系統(tǒng)安全、 穩(wěn)定、 有效地運行。它是控制理論在過程控制系統(tǒng)中的應用，包括理論的移植與改造、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的研究、控制算法的確定以及控制系統(tǒng)的實現(xiàn)。在 DCS 中，一般都備有多種常規(guī)控制算法模塊。因此 ，通常在穩(wěn)定性、快速性和準確性三個方面提出各種單項控制指標。隨動系統(tǒng)的重點在于跟蹤，要跟得穩(wěn)，跟得快，跟得準；定值系統(tǒng)的關(guān)鍵在于一個定字，要定得又穩(wěn)又快又準。這樣，輸入輸出關(guān)系往往可用傳遞函數(shù)來描述。過程能夠自發(fā)地趨于新的穩(wěn)態(tài)值的性質(zhì)稱為自衡性。 （ 3） 有自衡的振蕩過程。 （ 4） 具有反向特性的過程。在系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)上是否能采用簡單控制系統(tǒng)，取決于控制的精度要求、對象的易控程度、擾動的大小和頻繁程度等因素。在工程應用中要注意針對過程特性，采用不同的改進 PID 算法及 其相關(guān)的算法 , 如多維 PID 控制、時間比例控制 Dahlin 控制算法等。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 9 串級控制系統(tǒng) 采用不止一個控制器，而且控制器之間相串聯(lián)，一個控制器的輸出作為下一個控制器的設(shè)定值的系統(tǒng)，稱為串級控制系統(tǒng)。在 設(shè)計時對副回路的構(gòu)成應考慮：包含主要擾動；包含整個對象內(nèi)次大的時間常數(shù)（有自衡對象）或包含最大時間常數(shù)（非自衡對象）。 （ 2） 改善主控制器的廣義對象的特性。 （ 4） 可以實現(xiàn)更靈活的控制方式，主控制器在必要時可以切除。 比值控制系統(tǒng)是按功能命名的系統(tǒng)。 圖 比值控制系統(tǒng)基本框圖 第二大類是主動量也同時設(shè)有流量控制回路的系統(tǒng)，通常稱為雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)。這一大類的系統(tǒng)稱為變比值控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)上是以比值控制系統(tǒng)為副回路的串級控制系統(tǒng)。為保證更大的適應性，在很多場合下把前饋控制與反饋控制結(jié)合起來，構(gòu)成前饋 — 反饋控制系統(tǒng) 如圖 。 SD( a ) ( b )1: K1FT FY2FT FC1FT FY2FT FC1G1G2G2G內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 11 V ( S )Gd ( s )前饋控制GM ( s )R ( s )P I D 控制 Y ( s )+ +G ( s ) 圖 反饋控制系統(tǒng)方框圖 前饋控制是按擾動而控制的，要使這種控制方式得以實現(xiàn)并發(fā)揮作用，一是擾動必須直接或間接可測，否則無法實施；二是必 須經(jīng)常有比較顯著和比較頻繁的擾動，否則無此必要。 另外，在控制過程中，我們還利用前饋控制過程對系統(tǒng)進行補償，其補償過程的曲線如圖 所示。這種系統(tǒng)中，為使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定，控制器 增益必須減小。這種形式的補償器稱為 Smith 預估器。為了 解決模型失配時 Smith預估控制效果不夠滿意的問題，現(xiàn)在已了多種改進方案，但仍然無統(tǒng)一的方法和標準，且效果不理想 。選擇性控制系統(tǒng)在單元組合儀表時代即已發(fā)展，到采用數(shù)字計算機 控制時得到了推廣應用，成為控制系統(tǒng)中的一類基本結(jié)構(gòu)。 （ 2）選擇器位于兩個控制器與一個執(zhí)行器之間。 在超馳控制系統(tǒng)中，選擇器位于兩個控制器的輸出端與控制閥之間，一般宜選用低選器，原因是安全方面的考慮。超馳控制器則需考慮其一達到安全 極 限即能迅速切換的能力 ， 為此應選擇狹比例度的 P 或 PI 控制器。 智能控制最直觀的定義顯然是引 入人工智能（ Artificial Intelligent,AI）的控制，也就是人工智能與自動控制的結(jié)合。 模糊控制 模糊控制是將模糊集合理論應用于控制的結(jié)果。從物理概念看，就是既要依據(jù)偏差的量（正負及大?。忠罁?jù)偏差的變化速度（趨勢）來確定應該采取的控制作用。 模糊控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性已有不少研究。 模糊集和模糊控制的概念，不僅可以用在基層控制級，也可用在先進和優(yōu)化控制以及調(diào)度、計劃和決策等層次。這里所說的規(guī)則，則來自知識，一般以 if?? then??形式的產(chǎn)生式規(guī)則表示， 至于邏輯推理的復雜程度，則可能相距甚遠。 （一）簡單的專家規(guī)則控制 有些專家規(guī)則控制的邏輯關(guān)系很簡單。 （二）專家系統(tǒng) 專家系統(tǒng)是一個完整的問題求解計算機程序，設(shè)計專家系統(tǒng)的基本思想是使計算機的工作模擬人類專家運 用知識和經(jīng)驗解決具體問題的方法與步驟，用以實現(xiàn)專家規(guī)則控制，具有很強的能力。 （ 2） 知識庫：用以存貯某個具體領(lǐng)域的專門知識，包括理論知識和經(jīng)驗知識。將規(guī)則與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)相匹配，一旦匹配成功，就執(zhí)行相應動作或得出某個結(jié)論。 （ 5） 解釋機構(gòu)：用以檢驗和解釋知識庫中相應規(guī)則的條件部分，即用推理得到的中間結(jié)果對規(guī)則的條件部分中的變量加以約束，并將該規(guī)則所預言的變化（由動作引起）返回推理機。推理方法又與知識描述方式密切相關(guān)，如對語義網(wǎng)絡(luò)知識庫用匹配和繼承推理方法，對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)知識庫用模式識別推理方法，對產(chǎn)生式規(guī)則庫用鏈式邏輯推理方法。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 16 在過程控制中，在一套計算機控制裝置處理的范圍內(nèi)，往往有成百上千個變量，系統(tǒng)很大，好在這些變量并非都是息息相關(guān)的，劃分為若干個子專家系統(tǒng)將方便得多。 （ 3） 用于計劃和調(diào)度。到今天已有幾十種類型。在對其功能和特性抽象的 基礎(chǔ)上，開發(fā)了各種人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。 （ 2）故障檢測和診斷：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可被用作故障檢測和診斷的工具。 （ 3） 用于控制： ①逆動態(tài)控制； ②基于模型的控制，像 內(nèi)?？刂啤⒛Ｐ蛥⒖甲赃m應控制和預測控制等都是基于模型的控制。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 18 第三章 循環(huán)流化床鍋爐 燃燒 控制 系統(tǒng) 循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展概況 火力發(fā)電為人類社會進步和發(fā)展做出了貢獻，同時也給人類的生存環(huán)境造成了嚴重的災難。以循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計結(jié)構(gòu)特點來區(qū)分，其中有代表性的有三種：芬蘭奧斯龍公司的（ Pyrolow）循環(huán)流化床鍋爐，德國魯奇公司的循環(huán)流化床鍋爐和美國福斯特．惠 勒公司的循環(huán)流化床鍋爐。但是從燃料的成分與類型以及燃燒技術(shù)來區(qū)分，循環(huán)流化床鍋爐與傳統(tǒng)的煤粉爐等相比，有了很大的不同，循環(huán)流化床鍋爐正是從其工藝而得名。 循環(huán)流化床鍋爐脫硫是一種爐內(nèi)燃燒脫硫工藝，以石灰石為脫硫吸收劑，燃煤和石灰石自鍋爐燃燒室下部送入，一次風從布風板下部送入，二次風從燃燒室中部送入。鈣硫比達到 2～ 2． 5 左右時，脫硫率可達 90％以上。剩余的尾氣就從煙道經(jīng)過引風機抽取、除塵器除塵后從煙囪排往大氣。汽包的水在水冷壁中進行自然或強內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 20 制循環(huán)，不斷吸收爐膛輻射熱量，由此產(chǎn)生的飽和蒸汽由汽包頂部流出，再經(jīng)過多級加熱器進一步加熱成過熱蒸汽，這個具有一定壓力和溫度的過熱蒸汽就是鍋爐的產(chǎn)品。 1975年 Compbell 和 Daridson 對模型作了重要補充。已發(fā)表的一些計算公式其結(jié)果彼此間有較大的差距，甚至矛盾。 循環(huán)流化床風速和風量 風速影響床料流動性、氣泡直徑及床層內(nèi)燃燒率等，從而影響液化質(zhì)量和燃燒效率。循環(huán)流化床爐在良好循環(huán)流化床的運行風速范圍內(nèi)所做的試驗表明，其傳熱系數(shù)的變化多處于隨氣流速度增加而下降的范圍。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 21 循環(huán)流化床風量與循環(huán)流化床風速及空氣過剩量等有關(guān)。正常運行時可在這范圍內(nèi)改變風量來微調(diào)床溫。另外，一旦突然中止給煤或給煤不均，小風速運行的床層溫度將更容易保持在適宜的水平，而不致造成很快熄滅。曾在某臺循環(huán)流化床爐上試驗，當風煤比恰當，送進的煤都以一定的燃燒效率放出熱量，當給煤量比正常給煤量增減 10%，床溫將以 22℃ /min 的變化率增減。 粒度對燃燒效率的影響可從這樣的角度來分析：對于循環(huán)流化床鍋爐，在給料粒度分布和密度一定時，能夠飛出床層參加物料循環(huán)的顆粒尺寸由運行風速決定，這樣，始終停留在床內(nèi)的大顆粒的燃燒效率將由床溫和床內(nèi)氧濃度決定，而小顆粒的燃燒效率則由分離效率等因素 決定。水分增加時，由于蒸汽所吸的汽化潛熱增加，床溫將有可