【正文】 明顯改善，有利于鍋爐高效穩(wěn)定運行，實現(xiàn)增產(chǎn)降耗的目標(biāo)。 燃燒控制系統(tǒng)由主蒸汽壓力控制和燃燒率控制組成串級控制系統(tǒng)，其中燃燒率控制由燃料量控制、送風(fēng)量控制、引風(fēng)量控制構(gòu)成，各個子控制系統(tǒng)分別通過不同 的測量、控制手段來保證經(jīng)濟燃燒和安全燃燒。因此鍋爐的燃燒控制相當(dāng)重要 ,控制不好將造成資源浪費、環(huán)境污染和效益低下。 ：任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱 和借閱。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。 畢業(yè)論文 鍋爐燃燒過程控制系統(tǒng)設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 注 意 事 項 （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論 文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻 8）致謝 9）附錄（對論文支持必要時） ：理工類設(shè)計（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬字。而鍋爐燃燒所用的煤炭、重油等又是極其重要的戰(zhàn)略資源 ,不可再生。目前大部分電廠的鍋爐燃燒控制系 統(tǒng)仍然采用 PID 控制。 論文詳細(xì)介紹了鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計，其中包括硬件結(jié)構(gòu)、 系統(tǒng)主要功能、系統(tǒng)硬件配置、軟件設(shè)計原則、主程序流程等。 PID control。用于工業(yè)生產(chǎn)和生活的鍋爐數(shù)量大、分布廣。這些自然災(zāi)害已成為可持續(xù)發(fā)展的一個障礙，正在縮小我們的生存和發(fā)展空間。為了提高熱量及效率，鍋爐向著高壓，高溫和大容量等方面發(fā)展。鍋爐的自動控制經(jīng)歷了三、四十年代的參數(shù)儀表控制，四、五十年代的單元組合儀表，綜合參數(shù)儀表控制，直到六十年代興起的計算機過程控制幾個階段。如我國開發(fā)的氧化鋯氧量計，一次風(fēng)速監(jiān)測系統(tǒng)等都屬于早期的鍋爐燃燒優(yōu)化產(chǎn)品。 20 世紀(jì) 90 年代末期，隨著社會對環(huán)境的關(guān)注，電站鍋爐燃燒優(yōu)化已由最初的以安全性，經(jīng)濟性為目標(biāo)的優(yōu)化發(fā)展到經(jīng)濟性 和 安全性，環(huán)保并舉的時期。鍋爐燃燒過程自動控制主要包括三項控制內(nèi)容 : 控制燃料量、控制送風(fēng)量、控制引風(fēng)量。燃燒控制系統(tǒng)是電廠熱工控制的重要組成部分， 目前大部分電廠的鍋爐燃燒控制系統(tǒng)仍然采用 PID 控制。二要維持鍋爐燃燒的最佳狀態(tài)和經(jīng)濟性。在現(xiàn)代的建設(shè)中，能源的需求是非常大的，然而我國能源的利用率極低，所以提高鍋爐的熱效率具有極為重要的實際意義。 【 3】鍋爐是一種產(chǎn)生蒸汽或熱水的熱交換設(shè)備。 鍋爐的主要設(shè)備包括氣鍋、爐子、爐膛、鍋筒、水冷壁、過熱器、省煤器、燃燒設(shè)備、引風(fēng)設(shè)備、送風(fēng)設(shè)備、給水設(shè)備、空氣預(yù)熱器、水處理設(shè)備、燃料供給設(shè)備以及除灰除塵設(shè)備等。 爐膛：保證燃料的充分燃燒，并使水流受熱面積達到規(guī)定的數(shù)值。 過熱器：是將氣鍋所產(chǎn)生的飽和蒸汽繼續(xù)加熱為過熱蒸汽的換熱器。同時，由于提高了進入汽包的給水溫度，減少了因溫差而引起汽包壁的熱適應(yīng)力，從而延長了汽包的使用壽命。用它將鍋爐中的煙氣連續(xù)排出。 空氣預(yù)熱器：是繼續(xù)利用離開省煤器后的煙氣余熱，加熱燃料燃燒所需要的空氣，是一個換熱器。 3 除灰除塵設(shè)備：是收集鍋爐灰渣并運往儲灰場的設(shè)備 【 5】 。所以鍋爐的中心任務(wù)是把燃料中的化學(xué)能最有效的轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝臒崮?。燃料一面燃燒，一面向后移動燃料所需要的空氣是由風(fēng)機送入爐排腹中風(fēng)倉后，向上穿過爐排到達燃料層，進行燃料反應(yīng)形成高溫?zé)煔?。鍋爐工作時氣鍋的工作介質(zhì)是處于飽和狀態(tài)的汽水混合物。蒸汽在上鍋筒頂部引出后，進入蒸汽過熱 器，而分離出來的水仍回到上鍋筒下半部的水中。高溫?zé)煔馀c水冷壁進行強烈的輻射換熱，將熱量傳給管內(nèi)工質(zhì)水。沿途逐漸降低溫度的煙氣最后進入胃部煙道，與省煤器和空氣預(yù)熱器內(nèi)的工質(zhì)進行熱交換后，以經(jīng)濟的較低的煙溫排出鍋爐。 (3) 保持鍋爐負(fù)壓恒定。 1 第三章 鍋爐燃燒控制系統(tǒng)設(shè)計 鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的任務(wù) 鍋爐燃燒系統(tǒng)的控制與燃料種類、燃燒設(shè)備以及鍋爐形式等有密切關(guān)系。燃燒過程的控制基本要求有三個： 第一、 保證出口蒸汽壓力穩(wěn)定，能按負(fù)荷要求自動增減燃料量； 第二、 燃燒良好，供氣適宜，既要防止由于空氣不足使煙囪冒黑煙，也不 因空氣過量而增加熱量； 第三、 保證鍋爐安全運行。使引風(fēng)量與送風(fēng)量相適應(yīng)，保持爐膛一定的負(fù)壓，以免負(fù)壓太小，甚至為正，造 成爐膛內(nèi)熱煙氣往外冒出，影響設(shè)備和工作人員的安全 。 第二個任務(wù)是使燃料量與空氣量相協(xié)調(diào) (風(fēng)煤比 ) ,保證燃燒的經(jīng)濟性 。在爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)中，送風(fēng)量對爐膛壓力的影很小，爐膛壓力主要是靠引風(fēng)機來調(diào)節(jié)的，所以有時它也被稱為引風(fēng)控制系統(tǒng)。 鍋爐是一個多輸入、多輸出、多回路、非線性的相互關(guān)聯(lián)的復(fù)雜的控制系統(tǒng) , 調(diào)節(jié)參數(shù)與被調(diào)節(jié)參數(shù)之間 , 存在著許多交叉的影響 , 調(diào)節(jié)難度非常大。 當(dāng)鍋爐負(fù)荷變化，調(diào)節(jié)給粉機轉(zhuǎn)速時，給粉量的增減應(yīng)緩慢進行，調(diào)節(jié)范圍不易太大。調(diào)整給粉機轉(zhuǎn)速的同時，應(yīng)注意調(diào)整送、弓 }風(fēng)量，保持汽壓和汽溫的穩(wěn)定。 在鍋爐運行中，實際進入爐內(nèi)的空 氣不可能全部與燃料接觸并發(fā)生完全反應(yīng)。 α一過量空氣系數(shù)。所以，過量空氣系數(shù)過大時，鍋爐總的熱損失就要增加，與此 同時，還將使送、引風(fēng)機的電耗增大。過大的過量空氣系數(shù)使煤粉爐受熱面管子和引風(fēng)機葉片的磨損加劇，影響設(shè)備的使用壽命。 鍋爐總風(fēng)量的調(diào)節(jié)是通過改變送風(fēng)機的出力來實現(xiàn)的。一次風(fēng)量應(yīng)已能滿足進入爐膛的分粉混合物揮發(fā)燃燒及固體焦炭的氧化需要為原則，二次風(fēng)量不僅應(yīng)滿足燃燒需要，而且還應(yīng)起到補充一次風(fēng)末段空氣量不足的作用。高負(fù)荷情況下，還應(yīng)注意防止電動機的電流。因此，監(jiān)視和控制爐膛壓力，對于保證爐內(nèi)燃燒工況的穩(wěn)定具有及其重要的意義。為了使?fàn)t內(nèi)燃燒連續(xù)進行，必須不間斷的向爐膛供給燃料燃燒所需的空氣，并將燃燒后產(chǎn)生的煙氣及時排走。 6 運行中即使送、引風(fēng)量保持不變，由于燃燒工況總有小量的變化，故爐膛壓力總是波動的。 當(dāng)燃料量發(fā)生變化時 , 爐膛燃燒發(fā)熱量也立即發(fā)生變化 , 此時向調(diào)節(jié)器發(fā)出的熱量信號也會隨之變化 , 調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)燃料量使之恢復(fù)正常。 鍋爐燃燒控制系統(tǒng)中被控變量的選擇 被控變量的選擇是控制系統(tǒng)設(shè)計的核心問題，選擇得正確與否，會直接關(guān)系到生產(chǎn)的穩(wěn)定操作、產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的提高以及生產(chǎn)安全與勞動條件的改善等。爐膛壓力的變化主要是由引風(fēng)量的調(diào) 7 節(jié)來實現(xiàn)的，所以有時，也可以把爐膛壓力控制系統(tǒng)稱為引風(fēng)控制系統(tǒng)。在引風(fēng)控制系統(tǒng)中，主要的目的是使?fàn)t膛負(fù)壓能夠保持在一定的范圍內(nèi)，從而保證鍋爐的安全運行，所以它的控制變量是爐膛負(fù)壓，操縱變量是引風(fēng)量。 圖 蒸汽壓力控制燃料量的串級控制系統(tǒng)方框圖 當(dāng)燃料量改變時，必須相應(yīng)的改變送風(fēng)量，使燃料量與空氣量的比值達到一 9 個最優(yōu)比以保證鍋爐燃燒的經(jīng)濟性。在蒸汽量要求減小時，應(yīng)先減燃料量，后減空氣量。高、 低選擇器的兩個輸入端信號是相等的，整個系統(tǒng)猶如不加選擇器時的串級和比值控制組合的系統(tǒng)進行上作。先加大空氣量，使燃燒完全。這樣就實現(xiàn)了提量時先提空氣量，后提燃料量，降量時先降燃料量，后降空氣量的邏輯要求。為此，要有一個檢驗燃料與空氣適宜配比的指標(biāo)，作為送風(fēng)量的校正信號。但是，實際上完全燃燒所需的空氣量 QP 要超過理論空氣量 QT。 對于煤粉燃料，最優(yōu)過?？諝饬考s為 8%15%。 爐膛壓力控制系統(tǒng)控制方案確定 1. 爐膛壓力控制系統(tǒng) 爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)也叫引風(fēng)控制系統(tǒng)，它的控制一般可通過控制引風(fēng)量來實現(xiàn)。通常把爐膛負(fù)壓控制在 20Pa 左右。當(dāng)燃燒嘴背壓過高時，為避免造成脫火危險，此時背壓控制器幾 P2C 通過低選器 LS 控制燃料閥，把閥關(guān)小，使背壓下降，防止脫火。而與此同時 P1C 的輸出信號相對來說則呈現(xiàn)為低信號。 待燃料壓力下降到低 J 幾給定值時， PB 又迅速上升為高信號， ‘而蒸汽壓力控制P1C 輸出 PA 相對而言又成為低信號，為低選擇器重新選中送往控制閥，重新構(gòu)成蒸汽壓力控制系統(tǒng)。一旦燃料壓力下降到低于下限值， P3C 下限接點接通，電磁閥得電，于是便切斷了低選器 LS 至控制閥的通路，并使控制閥的膜頭與大氣相通，膜頭壓力將迅速降至零，于是控制閥將關(guān)閉，以防止 ―回火 ‖產(chǎn)生。而這些參數(shù)有些是重要的生產(chǎn)參數(shù)，有些是不太重要的參數(shù)，控制要求也是各種各樣，因此控制器規(guī)律的選擇要根據(jù)具體情況而定，但是有一些基本原則 可在選擇時加以考慮 : 18 (1)對于不太重要的參數(shù)，例如中間儲罐液位、熱量回收預(yù)熱系統(tǒng)等，控制一般要求不太嚴(yán)格，可考慮采用比例控制，甚至采用開關(guān)控制 。 主蒸汽壓力控制系統(tǒng)控制器規(guī)律的選擇 在該控制系統(tǒng)中，蒸汽壓力和燃料流量構(gòu)成的是串級控制系統(tǒng) :在串級控制系統(tǒng)中，主、副控制器的類型是根據(jù)控制的要求進行選擇的。在干擾作用下，為了維持主變量的不變，副變量 就要變。所以副控制器采用比例控制器。安全保護控制系統(tǒng)是一個混合型選擇性控制系統(tǒng) :一般正常上作的控制器起著保證產(chǎn)品質(zhì)量的作用，因此，應(yīng)選比例積分形式，由一于該控制系統(tǒng)的對象是壓力對象，所以不考慮微分作用 。 20 鍋爐燃燒控制系統(tǒng)中控制器的正、反作用的選擇 主蒸汽壓力控制系統(tǒng)控制器正、反作用的選擇 主、副控制器正、反作用的選擇順序應(yīng)該是先副后主。當(dāng)閥門開度增加時，燃料流量增加，所以 KO 場為正，變送器一直為正，故 K m 為正 。 21 、反作用的選擇 在爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)中，當(dāng)該系統(tǒng)處于危險狀況時，閥門應(yīng)處于打開狀態(tài)，則閥門為氣閉閥，所以 Kv 為負(fù) 。 在安全保護控制系統(tǒng)的防脫火控制系統(tǒng)中，閥門為氣開閥，則 Kv為正 。在防回火控制系統(tǒng)中，根據(jù)同樣的方法可得該控制器也為反作用控制器。但兩步法較為費時，所以采用一步整定法。因此在整定時不必將過多的精力放在副環(huán)上，只要主變量達到規(guī)定的質(zhì)量指標(biāo)要求即可。 表 副控制器參數(shù)經(jīng)驗設(shè)置值 副變量類型 副控制器比力度 δ2/% 副控制器比例放大倍 Kc2 溫度 2060 壓力 3070 流量 4080 液位 2080 23 一步整定法的具體步驟如下 : (1)根據(jù)副變量的類型，按上表的經(jīng)驗值選好副控制器參數(shù)，并將其置于副控制器上 (副控制器只用比例調(diào)節(jié) )。 由燃料流量與空氣流量構(gòu)成的是雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)，比值控制系統(tǒng)的參數(shù)整定，關(guān)鍵是先要明確整定要求。如下圖所示。不過在放積分、微分之前，應(yīng)將 δ 放在比計算值稍大 (約 20%)的數(shù)值上，待積分、微分放好后，再將 δ 放到計算機上。副流量為隨動控制系統(tǒng)，而對少于隨動系統(tǒng)，希望從物料能迅速正確的跟隨主物料變化，且不宜有過調(diào)，也就是說，要使隨動控制系統(tǒng)達到振蕩與不振蕩的臨界過程，這與一般定值控制系統(tǒng)的整定要求是不一樣的。 變送器的選擇 變送器的作用是將各種上藝量 (如溫度、壓力、流量、液位 )和電、氣信號 (如 電壓、電流、頻率、氣壓信號等 )轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號 (420Ma 或 15V)在對主蒸汽壓力、燃料流量和空氣流量進行測量時，所選用的變送器型號是 1 151系列電容式變送器，它的工作原理 :可將生產(chǎn)過程中的液體、氣體、蒸汽等介質(zhì)的壓力、差壓、液位、流量等熱工參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換呈中間變量，即 △ C(差動電容的 26 變化 )，在把它轉(zhuǎn)換成 420mA 的直流電流輸出信號，送至有關(guān)單元進行顯示或控制 【 16】 。 (3)提供多個型號，無論事要求功能強大，還是要求價格經(jīng)濟，都能獲得滿意的經(jīng)濟 。 (7)采用先進的模塊化結(jié)構(gòu)，提供豐富的輸出規(guī)格，能廣泛滿足各種應(yīng)用場合的需要，交貨迅速且維護方便 【 17】 。具備能直接控制閥門的位置比例輸出 (伺服放大器等功能 )，也可獨立做手動操作器或伺服放大器用，適合在化工、石化、