【正文】 其次，我要感謝大學(xué)里所有的任課老師，正是因?yàn)樗麄冏巫尾痪氲慕虒?dǎo)，才使我們有了做好本次論文的基礎(chǔ)，使我在做論文時(shí)有理論可尋。由于循環(huán)流化床鍋爐具有以上的特性，目前很難建立循環(huán)流化床鍋爐床溫主汽壓系統(tǒng)的精確模型，本文應(yīng)用的傳遞函數(shù)也具有一定的局限性，所應(yīng)用的解耦及其PID控制是針對文章中具體的傳遞函數(shù)的一種控制，在實(shí)際應(yīng)用中效果有可能不太好，所以在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，一定要有比較精確的傳遞函數(shù)，這樣理論設(shè)計(jì)的系統(tǒng)才能較好的應(yīng)用到實(shí)際中，雖然本設(shè)計(jì)有一定的局限性，但在本人能力的范圍內(nèi)，根據(jù)所得到的傳遞函數(shù)設(shè)計(jì)出來的控制系統(tǒng)，在理論的MATLAB仿真中得到了較好的效果，而且在抗干擾、魯棒性等方面也具有較好的性能。應(yīng)用對角矩陣法對床溫主汽壓控制系統(tǒng)解耦，通過仿真證明具有良好的解耦特性，使兩個(gè)相互關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)彼此獨(dú)立，有利于控制器的設(shè)計(jì)。中國現(xiàn)已具備設(shè)計(jì)制造75 t／h循環(huán)流化床鍋爐的能力；自行開發(fā)的220 t／h 循環(huán)流化床鍋爐示范工程和引進(jìn)410 t／h循環(huán)床鍋爐工程在進(jìn)行。在解耦的基礎(chǔ)上，應(yīng)用PID對系統(tǒng)進(jìn)行控制，PID控制器的設(shè)計(jì)及數(shù)值求取框圖如下圖39所示圖39 PID控制的系統(tǒng)解耦模型圖根據(jù)對控制效果的要求，得到PID的參數(shù)為床溫控制器中P=,I==,I=.仿真結(jié)果如下所示：當(dāng)床溫給定階躍信號，主汽壓給定為0時(shí)，得到的控制器輸出圖形如圖310得到的輸出圖形如圖311：圖310圖311當(dāng)主汽壓給定為節(jié)約信號，床溫給定為0時(shí)，得到的控制器輸出圖形如圖312得到的圖形如圖313：圖312圖313加入PID控制器的系統(tǒng)，基本就滿足了要求，但在實(shí)際應(yīng)用中，系統(tǒng)不可能一直在理想的條件下運(yùn)行，在不同的時(shí)間段內(nèi)，可能有不同形式的擾動加入，影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，為進(jìn)一步測定本控制器對控制對象的控制效果，現(xiàn)進(jìn)行擾動試驗(yàn)。因鼓泡床大部分物料集中在密相區(qū)，稀相區(qū)物料濃度比較低；而在循環(huán)床中，大量的細(xì)物料在燃燒室、分離器、回料閥間循環(huán)，正是由于大量的細(xì)物料的循環(huán)，改變了床內(nèi)燃燒份額的分配，強(qiáng)化了稀相區(qū)的燃燒。此時(shí)一次風(fēng)對床溫的調(diào)節(jié)作用較明顯。運(yùn)行中，給煤粒度比設(shè)計(jì)值偏小，粒度較小的煤集中給人爐內(nèi)，容易被煙氣帶人稀相區(qū)，造成密相區(qū)燃燒份額減小，引起床溫降低，此時(shí)氧量無明顯變化，應(yīng)減小一次風(fēng)量，增加二次風(fēng)量，以維持床溫變化及氧量值。在正常床溫時(shí)加煤，爐內(nèi)熱容量很大，加煤后很快燃燒放熱，床溫對給煤的延遲時(shí)間大為縮短。但循環(huán)流化床鍋爐是一個(gè)熱慣性很大、爐內(nèi)氣固運(yùn)動非常復(fù)雜的系統(tǒng)，床溫變化異常復(fù)雜，床溫低時(shí)加煤可能使床溫更低甚至發(fā)生滅火或爆燃，床溫高時(shí)減煤也不能使床溫立即下降，另外增加一次風(fēng)量也不一定能使床溫下降，床層高度增加床溫也不一定上升。如果鍋爐采取間隙排渣工藝，可采用計(jì)算機(jī)報(bào)警提示的人工放渣手段。循環(huán)流化床鍋爐正常運(yùn)行時(shí)不僅要求主汽壓力穩(wěn)定，而且要求主汽溫度穩(wěn)定。如果水位超出正常范圍，輕則發(fā)出報(bào)警，重則停爐停機(jī)。在對給煤量進(jìn)行處理的函數(shù)中，考慮了燃料／空氣比例、負(fù)荷影響及一次風(fēng)量等因素，其運(yùn)算結(jié)果直接疊加到PID運(yùn)算的輸出上。同時(shí)，負(fù)荷變化時(shí)一次風(fēng)量占總風(fēng)量的比例也會發(fā)生變化。床溫增加則減小給煤量，床溫降低則增大給煤量。沸騰床：當(dāng)空氣流速繼續(xù)增大時(shí)，小氣泡聚集成較大氣泡不斷上移穿過料層并破裂，此時(shí)氣、固兩相混合強(qiáng)烈，如水沸騰狀故這時(shí)的狀態(tài)被稱為：鼓泡床或沸騰床。石灰石的主要化學(xué)成份是CaO，而煤粉燃燒后產(chǎn)生的SO 、SO 等，若直接通過煙囪排入大氣層，必然會造成污染。目前，推廣循環(huán)流化床的主要障礙在于循環(huán)流化床鍋爐工藝復(fù)雜，對其進(jìn)行良好的自動控制難度較大，因此目前循環(huán)流化床鍋爐的自動化水平大部分比較低。此后，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展特別是電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展，涌現(xiàn)出許多新的控制方法，然而直到現(xiàn)在，PID控制由于它本身的優(yōu)點(diǎn)仍然是最廣泛應(yīng)用的基本控制方式。但由于返料機(jī)構(gòu)中的溫度很高，采用機(jī)械閥門之類的調(diào)節(jié)裝置,會很容易產(chǎn)生卡死、轉(zhuǎn)動不靈活等現(xiàn)象，并且還會產(chǎn)生嚴(yán)重的磨損,所以,目前一般采用非機(jī)械閥。(4) 床溫過高循環(huán)流化床的設(shè)計(jì)床溫一般為850～900℃。(1)循環(huán)流化床鍋爐部件的磨損和腐蝕嚴(yán)重由于循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的流速高、顆粒濃度大、為控制NO的排放而采用分級燃燒時(shí)，爐膛內(nèi)存在還原性氣體的區(qū)域等因素，會造成受熱面與吊掛管的磨損與腐蝕，膜式水冷壁的變截面處和裸露在煙氣沖刷中的耐火材料砌筑部件亦有磨損，研究表明，與濃度成正比。燃燒溫度不高，NO的生成量顯著減少，循環(huán)流化床鍋爐煙氣中NO 的濃度為50～150ppm 。在燃燒優(yōu)質(zhì)煤時(shí)，燃燒效率與煤粉鍋爐持平；燃燒劣質(zhì)煤時(shí)，循環(huán)流化床鍋爐的燃燒效率約比煤粉爐高5％。 循環(huán)流化床鍋爐(CFBB)的優(yōu)缺點(diǎn)(1) 燃料適應(yīng)性廣這是循環(huán)流化床鍋爐的主要優(yōu)點(diǎn)之一。近幾年國內(nèi)在開發(fā)和研制循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)方面發(fā)展迅速。通常把第一代流化床鍋爐稱為鼓泡床鍋爐(又稱沸騰床)；循環(huán)流化床鍋爐稱為第二代流化床鍋爐。 bed temperature of main steam pressure。畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論文)系 別動力工程系專業(yè)班級自動化專業(yè)06K1班學(xué)生姓名指導(dǎo)教師流化床鍋爐床溫主汽壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真題 目 二○一○年六月II華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（摘要）流化床鍋爐床溫與主汽壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真摘要循環(huán)流化床鍋爐(簡稱CFB鍋爐)具有燃燒效率高、燃燒適應(yīng)性廣、低污染等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，受到世界各國的廣泛重視并得到迅速發(fā)展。 diagonal matrix decoupling。兩者之間既有聯(lián)系，也有差別。中國科學(xué)院、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、西安熱工研究所、西安交通大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、華中科技大學(xué)等科研單位和高校與鍋爐廠合作開發(fā)和研制出多種技術(shù)的35 t／h、65 t／h、75 t／h、120t／h、220t／h中壓、次高壓及高壓循環(huán)流化床鍋爐。循環(huán)流化床鍋爐中按質(zhì)量百分比計(jì)，燃料僅為床料的1％～3％，其余是不可燃的固體顆粒。(3) 利于控制SO和NO的排放循環(huán)流化床燃燒溫度一般為900℃左右，采用石灰石作為床料添加劑時(shí)，爐內(nèi)脫硫效果好，在Ca／～％的脫硫效果；而鼓泡流化床鍋爐達(dá)到90％脫硫效率則需Ca／～3甚至更高。(4) 灰渣綜合利用性能好循環(huán)流化床燃燒過程屬于低溫燃燒，同時(shí)爐內(nèi)優(yōu)良的燃盡條件使得鍋爐的灰渣含炭量低，易于實(shí)現(xiàn)灰渣的綜合利用另外爐內(nèi)加入石灰石后，灰渣成分也有變化，含有一定的CaSO和未反應(yīng)的CaO。在這方面應(yīng)注意加強(qiáng)試驗(yàn)以及計(jì)算機(jī)數(shù)值試驗(yàn)方面的研究，以解決循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展過程中的這一重大問題。而實(shí)際運(yùn)行中的床溫一般在950℃以上，甚至更高?？傊?，開發(fā)相應(yīng)合適的返料機(jī)構(gòu)是非常必要的。 本課題研究的主要內(nèi)容，對所選課題的研究意義、現(xiàn)狀和發(fā)展有一個(gè)基本的認(rèn)識和了解。圖21 循環(huán)流化床的結(jié)構(gòu)圖第一部分由爐膛(又稱流化床)、氣固分離設(shè)備，固體物料再循環(huán)設(shè)備和外置熱交換器等組成，上述部件形成了一個(gè)固體物料循環(huán)回路。加入石灰石后，石灰石中的CaO與煙氣中的SO 、SO。流化床：在鼓泡床的基礎(chǔ)上繼續(xù)增大空氣流速，床料內(nèi)氣泡消去，氣、固兩相混合更加強(qiáng)烈，看不清料層界面，但床內(nèi)仍然存在一個(gè)密相區(qū)和稀相區(qū)，下部密相區(qū)的床料濃度比上部稀相區(qū)的床料濃度大得多，在上移過程中床內(nèi)中間的濃度小于四壁附近的物料濃度，這時(shí)的狀態(tài)被稱為流化床。由于循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行時(shí)床溫可以在一定范圍內(nèi)波動，故在主汽壓力控制方案中設(shè)置了不調(diào)溫死區(qū)，即床溫在該死區(qū)內(nèi)時(shí)不改變給煤供給量。同時(shí)由于一次風(fēng)對鍋爐床溫具有調(diào)節(jié)作用，故在構(gòu)造一次風(fēng)量調(diào)節(jié)系統(tǒng)時(shí)也考慮了床溫修正。在引風(fēng)量調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，爐膛負(fù)壓測量值經(jīng)過慣性延滯處理后與給定值一起送入PID中進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果動作引風(fēng)機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而控制爐膛負(fù)壓滿足機(jī)組運(yùn)行要求。循環(huán)流化床鍋爐給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)低負(fù)荷時(shí)采用單沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，高負(fù)荷時(shí)采用三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。主汽溫度是反映機(jī)組運(yùn)行情況的一個(gè)重要參數(shù)。把負(fù)荷分為高、平穩(wěn)、中、低4段，不同的負(fù)荷段有不同的高、低報(bào)警值。所以必須深入研究給煤量、風(fēng)量、床高、出口氧量等對床溫的影響，了懈循環(huán)流化床床溫的運(yùn)行特性，一定要從定性的理論分析曲線落實(shí)到定量的細(xì)致調(diào)節(jié)上，才能維持床溫的穩(wěn)定。圖32是以某次正常床溫時(shí)加煤為例的床溫變化曲線，曲線2分別代表給煤和床溫變化，量程分別為50％～ 75％ 、820～860℃；給煤量增加后約1min，床溫開始上升并到達(dá)峰值，之后隨著爐內(nèi)可燃物的減少，床溫相對于峰值總是有所下降。圖31 熱態(tài)啟動投煤過程的床溫變化 圖32 正常床溫時(shí)給煤與床溫 一次風(fēng)與床溫一次風(fēng)是另一個(gè)影響床溫的重要因素。圖33為一次風(fēng)與床溫變化示