超超臨界火電機(jī)組燃燒控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-在線瀏覽
2024-10-30 21:12本頁(yè)面
【正文】 下的 Simulink 工具箱對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，得出電廠輸出量的波形圖，通過對(duì)比研究改進(jìn)后的控制方案的實(shí)際運(yùn)行成果。從世界范圍看，自二十世紀(jì)五十年代開始，以美國(guó)為首的世界發(fā)達(dá)國(guó)家開始了超臨界機(jī)組的研究與應(yīng)用。到了二十世紀(jì)九十年代，超臨界機(jī)組技術(shù)基本發(fā)展成熟，歐美日等發(fā)達(dá)國(guó)家開始著手研究超超臨界機(jī)組技術(shù)。在國(guó)內(nèi)，從上世紀(jì)八十年代末期，我國(guó)從國(guó)外購(gòu)進(jìn)了 16 臺(tái)大容量超臨界機(jī)組，在生產(chǎn)實(shí)踐 中對(duì)超臨界技術(shù)有了一定的掌握。本文主要研究的就是超超臨界火電機(jī)組中的燃燒系統(tǒng)控制，以提高機(jī)組的熱效率為途徑，達(dá)到提高發(fā)電效率，節(jié)約能源的目的。在研究的早期，由于資 金的緊缺與國(guó)際上對(duì)于超超臨界先進(jìn)技術(shù)的壟斷，國(guó)內(nèi)的研究機(jī)構(gòu)與高等院校雖然雖然在一些小型工業(yè)裝置上取得了一定的成果，但對(duì)于大規(guī)模的實(shí)用性機(jī)組一直沒能攻破技術(shù)難關(guān)。截止到 2020 年，我國(guó)已有 23 臺(tái)超超臨界機(jī)組投產(chǎn)，其中1000MW 級(jí) 13 臺(tái)， 600MW 級(jí) 10 臺(tái)，占火電裝機(jī)容量的 18%。超超臨界機(jī)組將成為今后火電機(jī)組發(fā)展的重點(diǎn)方向。并對(duì) 超超臨界火電機(jī)組 燃燒 系統(tǒng) 常規(guī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 進(jìn)行介紹和分析 ，提出改進(jìn)的過程控制方案 。 6 第二章 超超臨界火電機(jī)組燃燒控制系統(tǒng)概述 機(jī)組工藝流程簡(jiǎn)述 圖 1 為 一 間 典 型 的 1000MW 超 超 臨 界 鍋 爐 電 廠 的 構(gòu) 成 框 圖 。用了兩臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)和兩臺(tái)主風(fēng)機(jī)來為空氣預(yù)熱器提供空氣。而主風(fēng)機(jī)也把冷空氣輸入研磨機(jī)中。通過控制兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)把爐內(nèi)壓力控制在預(yù)設(shè)值。 鍋爐所輸出的煙氣分別通過過熱器、再熱器、節(jié)約裝置和空氣預(yù)熱器作用于 鍋爐內(nèi)各需要熱量的裝置中，以鍋爐內(nèi) 提高蒸汽、水和空氣的溫度。過熱器由 4 部分組成，分別是主過熱器、分級(jí)過熱器、屏式過熱器和 末級(jí)過熱器。最后， 蒸汽輸入 一個(gè)由高壓渦輪、中壓渦輪、低壓渦輪三部分組成的復(fù)合三重渦輪機(jī)中 ，推動(dòng)渦輪的運(yùn)轉(zhuǎn)， 生 成電力。燃燒控制系統(tǒng)對(duì)這些設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行有效的控制，是鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證。一間典型的超超臨界電廠的基本工作原理是用燃燒燃料所釋放的熱量對(duì)電廠的給水進(jìn)行加熱形成水蒸汽，水蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)做工實(shí)現(xiàn)發(fā)電。 燃燒控制系統(tǒng)的基本任務(wù)是保證燃料燃燒提供的熱量和蒸汽負(fù)荷需求的能量相平衡，同時(shí)保證鍋爐安全經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。但就一般來說，機(jī)組燃燒控制系統(tǒng)的控制任務(wù)可概括為以下幾點(diǎn)： （ 1） 滿足機(jī)組負(fù)荷需求，維持主汽壓在允許范圍 機(jī)組靠燃料燃燒提供能量輸入，所以燃燒控制系統(tǒng)響應(yīng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的負(fù)荷指令所需的時(shí)間越短越好。維持主汽壓在一定范圍內(nèi)變化，就保證了 熱量供給與蒸汽負(fù)荷的平衡。 （ 2） 保證燃燒過程的經(jīng)濟(jì)性，減少對(duì)環(huán)境的污染 在保證鍋爐、汽輪機(jī)能量需求平衡的前提下，燃燒控制系統(tǒng)的另一任務(wù)就是提高燃燒的經(jīng)濟(jì)效益，減少環(huán)境污染。煙氣的含氧量系數(shù)α是衡量燃燒經(jīng)濟(jì)程度的一種指標(biāo)。當(dāng)α過大時(shí)，爐膛溫度降低，排煙損失增大。所以，經(jīng)測(cè)量計(jì)算實(shí)驗(yàn)等手段后得出α的最佳值，并推算出對(duì)應(yīng)其所需的同時(shí)輸入空氣與燃料的風(fēng)煤比例。鍋爐運(yùn)行中仍然存在很多其他不確定因素，如測(cè)量信號(hào)不準(zhǔn)確、燃料品質(zhì)變化、鍋爐負(fù)荷變化等，因此僅采用控制送風(fēng)量和煤的比例是不夠的。因此，α常用來作為一種直接衡量經(jīng)濟(jì)燃燒的指標(biāo)，用含氧量信號(hào)對(duì)風(fēng)煤比例控制加以校正。 （ 3） 維持爐膛壓力穩(wěn)定 電站鍋爐燃燒過程基本都為負(fù)壓運(yùn)行方式，維持爐膛負(fù)壓的主要目的是保證運(yùn)行人員和設(shè)備安全。若爐膛負(fù)壓過大時(shí)，又會(huì)造成大量冷空氣進(jìn)入爐膛， 8 影響燃燒的經(jīng)濟(jì)性。一般采用引風(fēng)量來控制爐膛壓力 ,維持爐膛壓力在一個(gè)穩(wěn)定值。 燃燒過程控制系統(tǒng)的組成與許多因素有關(guān)，例如鍋爐的運(yùn)行方式、鍋爐結(jié)構(gòu)形式、制粉系統(tǒng)及磨煤機(jī)的類別等。穩(wěn)態(tài)時(shí)，保持各被調(diào)量等于其給定值。 因此，燃燒過程控制系統(tǒng)一 般分為三個(gè)子系統(tǒng)，分別為：燃料量控制系統(tǒng)、送風(fēng)量控制系統(tǒng)、給水量控制系統(tǒng)。具體關(guān)系如圖 2 所示。 從燃燒控制系統(tǒng)的組成中我們可以總結(jié)出它的幾個(gè)特點(diǎn)： （ 1） 由于超超臨界機(jī)組中的鍋爐是一個(gè)多輸入、多輸出的被控對(duì)象，所以，在不同的 運(yùn)行情況下，其加熱部分、蒸發(fā)部分和過熱部分之間的界限不是一成不變的，有些情況下，這個(gè)界限甚至?xí)l(fā)生連續(xù)的波動(dòng) 。這種平衡不僅要再 穩(wěn)態(tài)的 情況下，在 動(dòng)態(tài)的 情況下更應(yīng)如此 。換句話說，控 9 制要求的響應(yīng)時(shí)間必須越 來越短。在之后的燃燒過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要留意通過對(duì)各控制變量之間的解耦等辦法來減少個(gè)控制變量之間的相互干擾。 第三章 超超臨界火電機(jī)組燃燒控制方案設(shè)計(jì) 由上文可知，燃燒控制系統(tǒng)可看作一個(gè)三輸入三輸出的多變量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。因此，系統(tǒng)可以看成為一個(gè)主要研究鍋爐燃水比的控制系統(tǒng)，從而簡(jiǎn)化為一個(gè)雙輸入雙輸出的模型，建模后如圖 3 所示。 此為一個(gè)典型電廠燃燒控制系統(tǒng)，但由圖可見，這是一個(gè)典型的雙輸入雙輸出開環(huán)系統(tǒng)，兩個(gè)輸入量 W、 B 會(huì)互相影響，相互干擾，從而引起輸出量的偏差，而且系統(tǒng)沒有考慮到輸出量的反饋干擾能力，抗干擾能力也不是十分好。 由于兩個(gè)輸入量間穩(wěn)態(tài)關(guān)聯(lián)比較嚴(yán)重，且動(dòng)態(tài)特性相近，所以需要采用解耦的辦法來減少它們之間的關(guān)聯(lián)。 圖 4 改進(jìn)的燃燒控制系統(tǒng) Gc1(s)和 Gc2(s)為兩個(gè) PID 調(diào)節(jié)函數(shù)，將兩系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)處理，通過 PID 控制器將兩個(gè)輸入量的誤差調(diào)節(jié)到允許的范圍，同時(shí)減少?gòu)妮敵隽糠较蚍答伒母蓴_對(duì)系統(tǒng)后續(xù)部分的影響，調(diào)節(jié)后的輸入量分別為 W’ 和 B’ 。 改進(jìn)后的控制系統(tǒng)通過前饋解耦減少了兩個(gè)輸入量之間的相互干擾，對(duì)在輸出端造成的擾動(dòng)對(duì)輸入量的反饋干擾效果也能很好的預(yù)防和減弱，從而減少的系統(tǒng)的誤差。在系統(tǒng)開機(jī)時(shí)，能很快達(dá)到穩(wěn)定的輸出狀態(tài)，當(dāng)干擾來臨時(shí)，系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力也大大提高了，從而令機(jī)組的工作效率提高了。將相關(guān)數(shù)據(jù)輸入 MATLAB 并 化簡(jiǎn)后，得出在 80%負(fù)荷工況下控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型傳遞函數(shù)為： 11 （ 31） 另外根據(jù)相關(guān)知識(shí)： (32) 第四章 控制方案仿真
環(huán)評(píng)公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1