【正文】 通過對不同的靜止料層高度的試驗。太薄會發(fā)生吹穿，運行 不穩(wěn)定；太厚則增大風(fēng)機(jī)電耗，分層嚴(yán)重。水分增加時，由于蒸汽所吸的汽化潛熱增加，床溫將有可觀下降，但水分的存在對燃燒效率沒有不利影響，因為水分可以同時促進(jìn)揮發(fā)分析出和焦炭燃燒，而扣除添加水分造成的排煙熱損失后，總 的鍋爐效率的變化取決于水分總量和所采用的燃燒方式。 燃料水分與粘著性有很大關(guān)系。 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(fēng)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。 給煤的變化，除了上述煤量變化外，運行中還會碰到煤質(zhì)（灰分、粒度、水分等）的變化。曾在某臺循環(huán)流化床爐上試驗，當(dāng)風(fēng)煤比恰當(dāng)，送進(jìn)的煤都以一定的燃燒效率放出熱量，當(dāng)給煤量比正常給煤量增減 10%，床溫將以 22℃ /min 的變化率增減。熱風(fēng)的風(fēng)溫變化不大，所占熱量比例也小。另外，一旦突然中止給煤或給煤不均，小風(fēng)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。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有熄火趨勢時，關(guān)小風(fēng)量，可少帶走熱量，使床溫上升，能有效地防止循環(huán)流化床熄火。正常運行時可在這范圍內(nèi)改變風(fēng)量來微調(diào)床溫。下限要保證床料正常循環(huán)流化床，上限受風(fēng)機(jī)出力和床料揚(yáng)析量的限制。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 21 循環(huán)流化床風(fēng)量與循環(huán)流化床風(fēng)速及空氣過剩量等有關(guān)。 就風(fēng)速對燃燒效率的影響，通?？梢哉J(rèn)為，隨著表觀風(fēng)速增加，床溫降低，但燃燒效率僅有微弱的降低趨勢，因為這時氣相和細(xì)顆粒的停留時間都減小了。循環(huán)流化床爐在良好循環(huán)流化床的運行風(fēng)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。 風(fēng)速 過小，不能正常流化，甚至結(jié)渣； 風(fēng)速 過大，則產(chǎn)生大量細(xì)顆粒帶出，增加固體不完全燃燒損失、排煙損失和風(fēng)機(jī)耗電量等，甚至使?fàn)t料不斷減少。 循環(huán)流化床風(fēng)速和風(fēng)量 風(fēng)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。 除了理論工作，人們對循環(huán)流化床燃燒的研究進(jìn)行了大量的試驗工作，包括循環(huán)流化床爐研究的基礎(chǔ)實驗，先行機(jī)組試運行、實際運行總結(jié)等，掌握了一系列的定性和半定量知識，并建立了有關(guān)規(guī)程。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)流化床層內(nèi)的熱交換比較復(fù)雜，涉及許多因素，特別是氣、固兩相的流動和其復(fù)雜的相互作用。 1975年 Compbell 和 Daridson 對模型作了重要補(bǔ)充。 燃燒過程有關(guān)參數(shù) 的影響 到目前為止，對燃燒機(jī)理的探討還不多。汽包的水在水冷壁中進(jìn)行自然或強(qiáng)內(nèi)蒙古科技大學(xué)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(jìn)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。 燃燒過程的目的是為了完成熱交換，把熱能最終轉(zhuǎn)化為電能，在循環(huán)流化床鍋爐中，用來完成能量交換的介質(zhì)是水。剩余的尾氣就從煙道經(jīng)過引風(fēng)機(jī)抽取、除塵器除塵后從煙囪排往大氣。 循環(huán)流化床鍋爐結(jié)構(gòu) 循環(huán)流化床鍋爐 的結(jié)構(gòu)如圖 所示： 圖 循環(huán)流化床鍋爐工作原理 循環(huán)流化床鍋爐的工作原理：床料成流態(tài)化后，通過噴燃器使其燃燒，同時啟動給煤機(jī)不斷投入燃料，使燃料在爐膛內(nèi)高溫燃燒，釋放大量的熱量完成熱交換。鈣硫比達(dá)到 2～ 2． 5 左右時，脫硫率可達(dá) 90％以上。氣流使燃煤、石灰顆粒在燃燒室內(nèi)強(qiáng)烈擾動形成流化床，燃煤煙氣中的 2SO 與氧化鈣接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)被脫除。 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(fēng)從布風(fēng)板下部送入，二次風(fēng)從燃燒室中部送入。這樣不斷的循環(huán)能夠保證投入的物料得到充分的燃燒。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。迄今國內(nèi)部分 企業(yè)與 各大高校 合作共同研制的 35t/h~240t/h 循環(huán)流化床鍋爐，均投產(chǎn)運行。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。從 上 世紀(jì) 70 年代起，循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，它主要有燃燒污染低、燃料范圍廣、鍋爐效率高、燃燒效益好等優(yōu)點。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)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(jìn)步和發(fā)展做出了貢獻(xiàn)，同時也給人類的生存環(huán)境造成了嚴(yán)重的災(zāi)難。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和非線性函數(shù)逼近能力作為模型，可以解決問題； ③神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可作為在線估計器的控制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，也可用作包括非線性函數(shù)關(guān)系在內(nèi)的在線估計器。 （ 3） 用于控制： ①逆動態(tài)控制； ②基于模型的控制，像 內(nèi)模控制、模型參考自適應(yīng)控制和預(yù)測控制等都是基于模型的控制?，F(xiàn)將反映現(xiàn)象的工況變量作為網(wǎng)絡(luò)輸入，并通過網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練，使網(wǎng)絡(luò)的各個輸出節(jié)點反映某種故障存在與否，例如各節(jié)點的輸出都接近于零，表內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 17 示不存在故障，第 i 個節(jié)點的輸出接近于 1 ，表示存在故障 i 。 （ 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。 （二）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在自動化中的應(yīng)用 由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的非線性函數(shù)逼近能力并具有并行處理工作方式等特點，已在很多應(yīng)用領(lǐng)域受到了關(guān)注，在自動化領(lǐng)域中的應(yīng)用主要有下列諸方面： （ 1）軟測量：應(yīng)用數(shù)學(xué)模型來間接測量一些成分和物性變量，為解決許多測量難題提供了可能性，近年來很受注意。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)。 （一）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型 若干個神經(jīng)元連接起來，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。到今天已有幾十種類型。盡管已有多年歷史，但人腦仿真依然是一個難題。 （ 3） 用于計劃和調(diào)度。 （ 2） 用于工況監(jiān)測、故障診斷和區(qū)域優(yōu)化，這是診斷型任務(wù)，與控制型任務(wù)不同。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)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(jī)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。 （三）專家系統(tǒng)在自動化中的應(yīng)用 在過程控制中，專家系統(tǒng)能夠做的事情很多。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?zhǔn)竭壿嬐评矸椒?。從?shù)據(jù)庫來的數(shù)據(jù)經(jīng)過一定的推理和計算形成事實，然后與知識庫中的相應(yīng)規(guī)則進(jìn)行匹配，找出可用的規(guī)則集，根據(jù)一定的優(yōu)先級別應(yīng)用各 條規(guī)則，同時執(zhí)行各規(guī)則的動作（或結(jié)論）部分，并更新數(shù)據(jù)庫。 （ 5） 解釋機(jī)構(gòu)：用以檢驗和解釋知識庫中相應(yīng)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(yù)言的變化（由動作引起）返回推理機(jī)。一方面是 將專家的知識和經(jīng)驗進(jìn)行描述并寫入；另一方面是進(jìn)行機(jī)器自學(xué)習(xí)，增添新知識。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(yīng)動作或得出某個結(jié)論。常用的知識表示方法有邏輯因果圖、產(chǎn)生式規(guī)則、語義網(wǎng)絡(luò)、框架理論、概念從屬等，尤以產(chǎn)生式規(guī)則構(gòu)成的產(chǎn)生式知識庫使用最多。 （ 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。這樣的系統(tǒng)稱為建造專家系統(tǒng)的工具，或稱為專家系統(tǒng)外殼。 （二）專家系統(tǒng) 專家系統(tǒng)是一個完整的問題求解計算機(jī)程序，設(shè)計專家系統(tǒng)的基本思想是使計算機(jī)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(qiáng)的能力。簡單規(guī)則算法早年在常規(guī)儀表中往往也可以實施，現(xiàn)在用微機(jī)控制時更為方便。 （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。 專家規(guī)則控制是基于知識的控制，知識工程是它的方法基礎(chǔ)，專家系統(tǒng)是處理復(fù)雜規(guī)則時 的主體工具。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(fù)雜程度，則可能相距甚遠(yuǎn)。 專家規(guī)則控制 依據(jù)不同的情況，按規(guī)則選擇合適的控制策略或算法，稱為專家規(guī)則控制。 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(jìn)和優(yōu)化控制以及調(diào)度、計劃和決策等層次。 在模糊控制中，余差往往很難完全消除，此時可將 FLC 與積分器相并聯(lián)，組成模糊 — 積分復(fù)合控 制器。 模糊控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性已有不少研究。 模糊邏輯控制器獲得的測量值一般不是模糊量，要求送往執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號一般也不是模糊量，所以從控制器的輸入到輸出，要經(jīng)過輸入信號的模糊化、在模糊控制規(guī)則下的決策，以及對模糊信號的精確化等步驟。從物理概念看，就是既要依據(jù)偏差的量（正負(fù)及大?。?，又要依據(jù)偏差的變化速度（趨勢）來確定應(yīng)該采取的控制作用。 模糊邏輯控制的核心是控制器輸出與輸入間的模糊關(guān)系準(zhǔn)則，也就是說，由輸入的模糊變量，按照某種模糊推理合成規(guī)則，求取作為輸出的模糊變量。 模糊控制 模糊控制是將模糊集合理論應(yīng)用于控制的結(jié)果。人工智能中有不少內(nèi)容可用于控制，當(dāng)前最主要的是三種形式： （ 1）模糊控制； （ 2）專家規(guī)則控制與專家系統(tǒng)控制； （ 3）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制。 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。這就是說，當(dāng)偏差為零時，兩個控制器應(yīng)該同步，即應(yīng)該有相同的輸出，這樣才能保證及時切換 。超馳控制器則需考慮其一達(dá)到安全 極 限即能迅速切換的能力 ， 為此應(yīng)選擇狹比例度的 P 或 PI 控制器。超馳控制系統(tǒng)中有兩個控制器，它們應(yīng)選正作用或反作用，應(yīng)分別按工藝規(guī)律和閥門的氣開、氣關(guān)情況而定。 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。由正?？刂破?、超馳控制器與選擇器代替單一的控制器，以保證某些工藝變量不超過安全 極 限，保 證生產(chǎn)安全，是超馳控制系統(tǒng)的特點與主要職能。 （ 2）選擇器位于兩個控制器與一個執(zhí)行器之間。這主要實現(xiàn)被控變量的選點。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(jī) 控制時得到了推廣應(yīng)用，成為控制系統(tǒng)中的一類基本結(jié)構(gòu)。常用的選擇器是低選器和高選器，它們各有兩個（或更多個）輸入，低選器把低信號作為輸出，高選器把高信號作為輸出，即選擇器實現(xiàn)的是邏輯運算。為了 解決模型失配時 Smith預(yù)估控制效果不夠滿意的問題，現(xiàn)在已了多種改進(jìn)方案，但仍然無統(tǒng)一的方法和標(biāo)準(zhǔn)，且效果不理想 。這種補(bǔ)償器不僅可用于單輸入單輸出情況，也可用于多輸入擾動作用控制作用t內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 12 多輸出系統(tǒng)。這種形式的補(bǔ)償器稱為 Smith 預(yù)估器。對這類對象用 PID 控制規(guī)律，如果控制要求不高，還可以 勉強(qiáng)應(yīng)用 ，如果希望有良好的調(diào)節(jié)品質(zhì)，就難以滿足要求。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。 圖 前饋控制系統(tǒng)的補(bǔ)償曲線 時滯補(bǔ)償控制系統(tǒng) 廣義對象的時滯與時間常數(shù)之比 /T? 越大，系統(tǒng)越不易控制。 另外，在控制過程中，我們還利用前饋控制過程對系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償，其補(bǔ)償過程的曲線如圖 所示。在有些場合，主次關(guān)系很清楚，只要抓住最主要的擾動，就解決了問題。 SD( a ) ( b )1: K1FT FY2FT FC1FT FY2FT FC1G1G2G2G內(nèi)蒙古科技大學(xué)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。依據(jù)反饋、前饋控制相結(jié)合的方式，常用的前饋控制系統(tǒng)可分為兩類：前饋控制作用與反饋控制作用相乘；前 饋控制作用與反饋控制作用相加，這是前饋 — 反饋控制系統(tǒng)中最典型的結(jié)構(gòu)。為保證更大的適應(yīng)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 。 前饋控制系統(tǒng)基于補(bǔ)償原理，采用開環(huán)結(jié)構(gòu)，控制作用則是外作用（設(shè)定值或擾動量）的函數(shù)。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)。 第三大類是比值的設(shè)定值由另一個控制器給出的系統(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)。常用的控制方案有兩種形式：一種是把主動量的測量值乘以某一系數(shù)后作為從動量控制器的設(shè)定 值，這是一種典型的隨動系統(tǒng)， 如圖 (a)所示；另一種是把流量1CG 2CGVG2pG1pG1mH2mH1r 1U2U Q 1C2C1f