【正文】 行監(jiān)控。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(fēng)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。因此發(fā)展新型燃燒技術(shù)，提高用能設(shè)備的運(yùn)行效率具有十分重要的意義。在我國(guó)，能源利用很不合理 ，能源的利用效率低，浪費(fèi)大，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的單位產(chǎn)值能耗指標(biāo)很高。 內(nèi)蒙古科技大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū) （ 畢業(yè) 論文） 題 目： 基于 MCGS 的熱電廠鍋爐控制系統(tǒng) 組態(tài) 燃燒控制系統(tǒng) 學(xué)生 姓名： 繆衛(wèi)東 學(xué) 號(hào)： 202040503122 專(zhuān) 業(yè)： 測(cè)控技術(shù)與儀器 班 級(jí)： 測(cè)控 041 班 指導(dǎo)教師： 左鴻飛 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） I 基于 MCGS 的熱電廠鍋爐控制系統(tǒng)組態(tài) —— 燃燒控制系統(tǒng) 摘 要 燃料燃燒技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，尤其在能源工程中起著十分重要的作用。人類(lèi)社會(huì)對(duì)于能源的消耗，一直在穩(wěn)定的增長(zhǎng)，現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，更明顯的刺激了能源的消耗。造成這種情況的原因是多方面的，燃燒設(shè)備的低效率是其中一個(gè)重要的因素。 循環(huán)流化床鍋爐（ CFBB）是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新一代高效、低污染的清潔燃煤技術(shù)。 本設(shè)計(jì) 以循環(huán)流 化床鍋爐燃燒 控制 系統(tǒng)為 研究對(duì)象 ， 對(duì)燃燒過(guò)程采用 交叉限幅 燃燒控制 系統(tǒng) ，應(yīng)用 集散控制系統(tǒng)（ DCS） 對(duì)燃燒控制進(jìn)行 研究與 設(shè)計(jì) ，對(duì)提高循環(huán)流化床鍋爐自動(dòng)化水平做了有益的嘗試。 關(guān)鍵詞： 燃燒控制系統(tǒng)；循環(huán)流化床； MCGS； DCS 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） II Control in Thermoelectricity Powerplant Boiler Based on MCGS —— Combustion Control System Abstract The technique of bustion plays a great important role in the development of national economy especially in energy engineering. The consumption of the energy is instability increasing of society and with the development of modern industry, the requirement of the energy bee more and more obvious. In our country, the means which the energy utilized is unreasonable to some extent together with low efficiency, high waste, and the energy consume for unit production of the national economy is very high. Researches indicate that the reason results in these is various, among which low function efficiency of the burning equipment is the most important factor. Therefore it is essential to develop the new burning technique and increase function efficiency of the equipment. CFBB is a new clean coal bustion technology that is of high efficiency and low pollution in the world. Compared with the pulverizedcoal boilers, they are the same in the 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。 MCGS。 最早的火力發(fā)電是 1875 年在法國(guó)巴黎北火車(chē)站的火電廠實(shí)現(xiàn)的。隨后，美國(guó)、俄國(guó)、英國(guó)也相繼建成火電廠。 1891 年，英國(guó)電燈公司的火電廠安裝第一 臺(tái)帶有凝汽器的發(fā)電機(jī)組，容量 100 千瓦 ,熱效率大為提高。進(jìn)入 20 世紀(jì)，隨著電照明和電力傳動(dòng)等推廣，社會(huì)對(duì)電能的需要促進(jìn)了火力發(fā)電的迅速發(fā)展，表現(xiàn)為火電機(jī)組的容量不斷增大。 1912 年，美國(guó)西屋電氣公司制成 25000 千瓦機(jī)組，到 1925 年出現(xiàn)了 10 萬(wàn)千瓦機(jī)組。到 80 年代后期，世界最大火電 廠是日本的鹿兒島電廠 ,容量為 440 萬(wàn)千瓦。 到 80 年代末，火力發(fā)電仍是最重要的發(fā)電方式。全世界火電裝機(jī)容量約占總裝機(jī)容量的 ％。在今后 30 年發(fā)展規(guī)劃中，火電比重將長(zhǎng)期保持在 70％左右，火力發(fā)電對(duì)中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展仍將 發(fā)揮著 重要作用。煤粉送至分離器進(jìn)行分離 ,合格的煤粉送到煤粉倉(cāng)儲(chǔ)存。燃燒的煤粉放出大量的熱能將爐膛四周水冷壁管內(nèi)的水加熱成汽水混合物。內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 2 過(guò)熱蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)作功推動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn) ,汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電 ,發(fā)電機(jī)發(fā)出的三相交流電通過(guò)發(fā)電機(jī)端部的引線經(jīng)變壓器升 壓后引出送到電網(wǎng)。再熱式機(jī)組采用中間再熱過(guò)程 ,即把在汽輪機(jī)高壓缸做功之后的蒸汽 ,送到鍋爐的再熱器重新加熱 ,使 蒸汽 提高到一定 壓力 和 溫度后 ,送到汽輪機(jī)中壓缸繼續(xù)做功。它的任務(wù)是使燃料通過(guò)燃燒將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，并且以此熱能加熱水，使其成為一定?shù)量和質(zhì)量（壓力 和溫度）的蒸汽。 鍋爐按蒸汽壓力可 分為低壓鍋爐 （ 壓力小于 ） ，中壓鍋爐 （ 壓力 ～ 4. 90MPa） ，高壓鍋爐（壓力 ～ 10. 8MPa），超高壓鍋爐（壓力 ～ 14. 7MPa），亞臨界鍋爐（壓力 ～ 19. 6MPa），超臨界鍋爐（壓力 22. 1MPa），超超臨界鍋爐（壓力 30～31MPa）。 按鍋爐的整體布置分類(lèi)：∏型結(jié)構(gòu)鍋爐、箱型結(jié)構(gòu)鍋爐、塔型結(jié)構(gòu)鍋爐 火力發(fā)電廠中的鍋爐按水循環(huán)方式可分為自然循環(huán) ,強(qiáng)制循環(huán) ,直流鍋爐三種類(lèi)型。 送風(fēng)機(jī)：克服空氣預(yù)熱器、風(fēng)道、燃燒器阻力，輸送燃燒風(fēng)，維持燃料充分燃燒。 磨煤機(jī)：將原煤磨成需要細(xì)度的煤粉，完成粗細(xì)粉分離及干燥。提高 鍋爐效率，提高燃燒空氣溫度，減少燃料不完全燃燒熱損失。 爐水循環(huán)泵：建立和維持鍋爐內(nèi)部介質(zhì)的循環(huán)，完成介質(zhì)循環(huán)加熱的過(guò)程。煤粉燃燒器可分為直流燃燒器和旋流燃燒器兩大類(lèi)。它與回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)、調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)、油系統(tǒng)、凝汽系統(tǒng)以及其他輔助設(shè)備共同組成汽輪機(jī)組。固定部分包括汽缸、隔板、噴嘴、汽封、緊固件和軸承等。固定部分的噴嘴、隔板與轉(zhuǎn)動(dòng)部分的葉輪、葉片組成蒸汽熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的通流部分。汽輪機(jī)本體還設(shè)有汽封系統(tǒng)。分沖動(dòng)式和反動(dòng)式汽輪機(jī)。 高低壓加熱器：利用汽輪機(jī)抽汽，對(duì)給水、凝結(jié)水進(jìn) 行加熱，其目的是提高整個(gè)熱力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性。 凝汽器：使汽輪機(jī)排汽口形成最佳真空，使工質(zhì)膨脹到最低壓力，盡可能多地將蒸汽熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，將乏汽凝結(jié)成水。 油系統(tǒng)設(shè)備：一是為汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)和保護(hù)系統(tǒng)提供工作用油，二是向汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的各軸承供應(yīng)大量的潤(rùn)滑油和冷卻油。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 4 在發(fā)電廠中，同步發(fā)電機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能的唯一電氣設(shè)備。在發(fā)電廠中的交流同步發(fā)電機(jī)，電樞是靜止的，磁極由原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)旋轉(zhuǎn)。同步發(fā)電機(jī)由定子（固定部分）和轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)動(dòng)部分）兩部分組成。定子鐵心和線圈是磁和電通過(guò)的部分，其他部分起著固定、支持和冷卻的作用。 主變壓器：利用電磁 感應(yīng)原理，可以把一種電壓的交流電能轉(zhuǎn)換成同頻率的另一種電壓等級(jí)的交流電的一種設(shè)備。 電機(jī)：將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能或?qū)C(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的電能轉(zhuǎn)換器。在供電系統(tǒng)中，過(guò)去多用鉛酸蓄電池，現(xiàn)多采用鎘鎳蓄電池 控制盤(pán)：有獨(dú)立的支架，支架上有金屬或絕緣底板或橫梁，各種電子器件和電器元件安裝在底板或橫梁上的一種屏式的電控設(shè)備。主要功能是完成燃料的燃燒過(guò)程，將燃料所含能量以熱能形式釋放出來(lái)，用于加熱鍋爐里的水。對(duì)燃燒系統(tǒng)的基本要求是 : （ 1） 保證 主蒸汽的壓力恒定，以便滿(mǎn)足 “負(fù)荷流量 ”所需的壓力。一要保證有足夠的氧供燃料充分燃燒，不使煙氣中有過(guò)量的 CO，避免浪費(fèi)燃料和造成環(huán)境污染；二是要滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)燃燒的要求，保證氧量不能過(guò)多，以避免尾氣帶走過(guò)多熱量形成浪費(fèi)。 （ 3） 使 爐膛負(fù)壓在 一定范圍，保證安全生產(chǎn)。 對(duì)燃燒系統(tǒng)的基本要求是 :盡量做到完全燃燒 ,使鍋爐效率 不低于 90％；排灰符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。 煙風(fēng)系統(tǒng)：提供鍋爐燃燒的氧氣，帶動(dòng)干燥的燃料進(jìn)入爐膛，維持爐膛風(fēng)壓以穩(wěn)定燃燒。使之形成具有一定細(xì)度和干燥度的燃料，并送入爐膛。 汽機(jī)主要系統(tǒng) ： 主蒸汽系統(tǒng)：吹動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)做功，是發(fā)電廠主要的做功介質(zhì)通過(guò)的系統(tǒng)。 回?zé)岢槠到y(tǒng)：盡量減少進(jìn)入凝汽器的無(wú)用能量，提高機(jī)組熱效率。 真空系統(tǒng)：維持汽輪機(jī)的低背壓和凝汽器真空。 給水系統(tǒng)：提高給水壓力，加熱后為鍋爐提供給水。 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)、保安系統(tǒng)：協(xié)調(diào)各系統(tǒng)同步地按照要求進(jìn)行工作。 發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)和密封系統(tǒng)：冷卻系統(tǒng)的功能是冷卻發(fā)電機(jī)，帶走發(fā)電機(jī)工作時(shí)的熱量。 工業(yè)水系統(tǒng)：提供冷卻介質(zhì)， 冷卻各種輔助設(shè)備。 火電廠其他系統(tǒng)： 輸煤系統(tǒng)：運(yùn)輸燃料進(jìn)入廠房，進(jìn)行初步加工和燃料篩選工作，同時(shí)完成外加物質(zhì)的混合工作。 化 學(xué)水系統(tǒng)：將天然水在進(jìn)入汽水系統(tǒng)前先除去雜質(zhì)。混凝沉淀是加入混凝劑，產(chǎn)生絮凝體?；瘜W(xué)除鹽是使用混床除去金屬離子和酸內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 6 根，常使用樹(shù)脂除鹽。工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢熱，一般要用冷卻水來(lái)導(dǎo)走。當(dāng)不具備直流冷卻條件時(shí)，則需要用冷卻塔來(lái)冷卻。 設(shè)計(jì)思想 本文 在基于 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工藝的認(rèn)識(shí) 的前提下，提出設(shè)計(jì)設(shè)想 ， 采用 DCS（ Distributed Control System） 系統(tǒng)構(gòu)建集散控制系統(tǒng)，建立鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)實(shí)施全面監(jiān)測(cè)。在此基礎(chǔ)上，對(duì)節(jié)能影響很大的鍋爐燃燒系 統(tǒng)建立穩(wěn)態(tài)參數(shù)優(yōu)化模型，并求得鍋爐燃燒穩(wěn)態(tài)優(yōu)化模型參數(shù)。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 7 第二章 過(guò)程控制技術(shù) 過(guò)程控制工程是以過(guò)程控制系統(tǒng)為主體，以控制理論為基礎(chǔ)，并把過(guò)程工藝分析、自動(dòng)化儀表和計(jì)算機(jī)方面的知識(shí)結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成的一門(mén)綜合性的工程學(xué)科。其研究任務(wù)是對(duì)過(guò)程控制系統(tǒng)進(jìn)行分析 所示系統(tǒng)的方與綜合，解決如圖 案設(shè)計(jì)問(wèn)題。 圖 過(guò)程控制系統(tǒng) 常規(guī)控制系統(tǒng) 該類(lèi)系統(tǒng)是經(jīng)典控制理論的產(chǎn)物，以前是用常規(guī)儀表來(lái)實(shí)現(xiàn)的，現(xiàn)在也可以用現(xiàn)代控制理論來(lái)分析，但更多的是用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 單回路控制系統(tǒng) 單回路控制系統(tǒng)主要指單輸入一單輸出 （ SISO） 的線性控制系統(tǒng)，是控制系統(tǒng)的基本形式。 對(duì)每一個(gè)控制回路來(lái)說(shuō)，在設(shè)定值發(fā)生變化或系統(tǒng)受到擾動(dòng)作用后，被控變量應(yīng)該平穩(wěn)、迅速和準(zhǔn)確地趨近或回復(fù)到設(shè)定值。把它們適當(dāng)?shù)亟M合起來(lái)，也可提出綜合性指標(biāo)。例如，系統(tǒng)都必須穩(wěn)定，但定值系統(tǒng)的衰減比可以低一些，隨動(dòng)系統(tǒng)的衰減比應(yīng)該更高一些。 整個(gè)控制系統(tǒng)的品質(zhì)取