【正文】 ................................................. 20 主程序框圖 ........................................................................................ 21 改進三沖量控制子程序 .................................................................... 22 并聯(lián) FUZZY/模糊自適應(yīng) PID 子程序 ............................................. 23 結(jié)論及展望 ............................................................................................................ 25 參考文獻 ...................................................................................................................... 26 緒 論 余熱鍋爐水位控制系統(tǒng)的意義 余熱鍋爐是將工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的余熱 煙氣 (如 ：北方供暖鍋爐 產(chǎn)生的余熱煙氣，制磚廠生產(chǎn)過程產(chǎn)生的余熱 )轉(zhuǎn)化成蒸汽，為生產(chǎn)過程提供動力、熱能或著通過熱電站汽輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)化為電能。 水位控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性是余熱鍋爐運行的主要指標(biāo) 。 這 是保證鍋 爐 和汽輪機安全運行的必要條件，也是鍋爐正常運行的主要指標(biāo)之一。水位過低，則可能破壞自然循環(huán)鍋爐汽水循環(huán)系統(tǒng)中某些薄弱環(huán)節(jié)，以致局部水冷管壁被燒壞，嚴(yán)重時會造成爆炸事故。隨著鍋爐容量的增加，水位變化速度 越來越頻繁 ，人工操作 越來越 繁重，因此對汽包水位實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)提出了迫切的要求。針對余熱鍋爐給水過程的特點，應(yīng)用一種帶有參數(shù)在線自校正模糊PID 控制器的 多 沖量控制系統(tǒng)，實現(xiàn)余熱鍋爐汽 包水位的定值控制 。因此，設(shè)計出更精 確 、更靈活的水位控制系統(tǒng)是非常必要的。隨著生產(chǎn)工藝的改進和采用有效的節(jié)能技術(shù)設(shè)備，一次能源利用率的逐步提高，高溫余熱資源的總量相應(yīng)減少，大量的中、低溫 余熱和固體顯熱的余熱未得到經(jīng)濟而有效地回收利用。 為提高能源利用率和節(jié)約能源，除采用高能效的新設(shè)備和新工藝外，采用余熱鍋爐回收各類余熱也是提高能源利用率的重要手段。 目前，國外利用余熱發(fā)電的新趨勢，是單機功率小，載熱體溫度低 (即利用中低溫余熱發(fā)電 )。目前，已把如何利用中低溫的低品位余熱發(fā)電，作為開發(fā)節(jié)能新技術(shù)的重要課題。現(xiàn)有的余熱鍋爐按進鍋爐的介質(zhì)特性，有以下幾種主要型式： (1)廢煙氣不需要進一步處理的余熱鍋妒； (2)廢煙氣需要進一步處理的余熱鍋爐； (3)廢煙氣要進一步處理， 且其冷卻應(yīng)在給定的間時內(nèi)完成的余熱鍋爐； (4)固體顯熱的余熱鍋爐 余熱鍋爐的發(fā)展 我國在上世紀(jì) 50、 60 年代還沒有研究和設(shè)計余熱鍋爐的專業(yè)隊伍，主要是仿制一些余熱鍋爐。至今已開發(fā)并制造了涉及 19 各類別、 92 各品種、129 各規(guī)格、用于冶金、化工、建材和輕紡等行業(yè)的余熱鍋爐。 美國在 50 年代就開 始研究用于回收鋼鐵工業(yè)余熱回收的余熱鍋爐，此后相繼開展了用于回收其它行業(yè)余熱源的余熱鍋爐研制，至今已經(jīng)有四五十年的歷史，并積累了大量的經(jīng)驗。到目前為止，正在運行中的熱管式余熱鍋爐已有數(shù)十臺。這一余熱發(fā)電系統(tǒng)除利用燒結(jié)機排煙余熱外，還可利用其它各種工藝或各種設(shè)備產(chǎn)生的中低溫?zé)煔庥酂岚l(fā)電。已投人運行的垃圾余熱發(fā)電站有 28 座，裝機容量已達到 1270MW。 余熱鍋爐水位控制的現(xiàn)狀和發(fā)展 對于余熱鍋爐的水位控制系統(tǒng)方面來說，由于 目前國內(nèi)外許多學(xué)者都已經(jīng)開始對余熱鍋爐進行仔細研究 ， 希望通過研究幣斷提高整個聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)的效率。 在 控制規(guī)律方面 ， 有單沖量、雙沖量、及各種三沖量控制方案 ，這些方案 克服了傳統(tǒng) PID 控制器參數(shù)不可改變的缺點， 提高了系統(tǒng)的控制品質(zhì) ，在精準(zhǔn)度上有了很高的提升。 由鍋筒水位調(diào)節(jié)器和給水流量調(diào)節(jié)器組成的串級控制方案 。后者雖然精確較高可以消除余差，但其構(gòu)成復(fù)雜，成本過高。出現(xiàn)了計算機群控系統(tǒng) ， PLC 控制系統(tǒng)、單片機 控制 系統(tǒng) 等技術(shù)方案。 因此其系統(tǒng)的壽命很高，便于收回成本。管殼式余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)與管殼式換熱器無多大區(qū)別，并同樣有固定管板式、浮頭式及 U 形管式等。 煙道式余熱鍋爐是一種用以回收利用各 種爐窯的排煙余熱的鍋爐。且這類余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)與工業(yè)鍋爐或電站鍋爐相似，故稱為煙道式余熱鍋爐。 煙道式余熱鍋爐是水管鍋爐，水或蒸汽在受熱管的管內(nèi)流動，煙氣在受熱管管外的煙道中流動。煙道式余熱鍋爐的顯著特點是，在一個煙道里有預(yù)熱器、過熱器、蒸發(fā)器、省煤器、煙囪、汽包、上升管、下降管、等部件。熱量通過管壁傳遞給管外的水。大型管殼式余熱鍋爐有汽包、上升管、下降管。 根據(jù)高溫氣體通過管內(nèi)還是管外，余熱鍋爐分為火管余熱鍋爐和水管余熱鍋爐。 火管余熱鍋爐是高溫氣體在爐管內(nèi)流動。這種余熱鍋爐結(jié)構(gòu)簡單，因殼體承受蒸 汽壓力，適用于生產(chǎn)壓力不高的蒸汽。因鍋爐的殼體不承受蒸汽壓力，適用于生產(chǎn)高壓蒸汽。為保證一定的存環(huán)量，汽包需有足夠的安裝高度。因這種鍋爐在運轉(zhuǎn)、維修、投資等方面有許多不利因素，僅在特殊場合 采用。從汽包下部出來的水經(jīng)一臺循環(huán)泵后，進入蒸發(fā)器，是靠循環(huán)泵產(chǎn)生的動力使水循環(huán)的，稱為“強制循環(huán)余熱鍋爐”。但在運行中需要循環(huán)泵，使運行復(fù)雜，增加維修費用。 圖 2 自然循環(huán)余熱鍋爐 上圖是一臺自然循環(huán)余熱鍋爐，全部受熱面組件的管子是垂直的。汽包有下降管與蒸發(fā)部的下聯(lián)箱相連，下降管 位于煙道外面，不吸收煙氣的熱量。直立管簇吸收煙氣的熱量。 也就是說：不吸熱的下降管內(nèi)的水比較重，向下流動。此時進入蒸發(fā)器的水不是靠循環(huán)泵的動力，而是靠流 體的密度差而流動，這種余熱鍋爐稱為“自然循環(huán)余熱鍋爐”。但各受熱面是沿水平方向布置，占地面積大，在排煙處所需煙囪的高度要高。轉(zhuǎn)爐在吹煉過程中產(chǎn)生的火量高溫?zé)煔?，由余熱鍋爐降溫后再經(jīng)除塵、脫硫后排至大氣中。冷料和熔劑由運輸皮帶送來裝入 各自的料倉，再經(jīng)皮帶秤、活動溜槽加入轉(zhuǎn)爐中。熔煉過程中，由空壓機房送來的壓縮空氣，通過風(fēng)眼向爐內(nèi)送風(fēng)用以氧化爐內(nèi)雜質(zhì)，形成爐渣。為提高爐內(nèi)溫度，縮短吹煉時間，需在鼓風(fēng)中加入一定量的純氧，含氧量的多少，由工藝要求設(shè)定，一般約為總風(fēng)量的 25%左右。最后旋風(fēng)吸塵器對余熱鍋爐出口煙氣（約 300 攝氏度）收塵。它利用轉(zhuǎn)爐吹煉過程中產(chǎn)生的高溫?zé)煔鈱﹀佂仓械乃h(huán)加熱，并在鍋筒中進行汽水分離，把產(chǎn)生的蒸汽送往廠區(qū)熱力網(wǎng)。 圖 3 余熱鍋爐工藝機構(gòu)圖 其中，鍋簡的給水來自除氧器，通過給水調(diào)節(jié)閥門來調(diào)整給水流量。鍋筒內(nèi)的水溫遠高于水的沸點，由此產(chǎn)生蒸 汽，經(jīng)過蒸汽流量調(diào)節(jié)閥門送入廠區(qū)熱力網(wǎng)，產(chǎn)生經(jīng)濟效益。 余熱鍋爐的水位特性及控制 余熱鍋爐的水位特性 鍋爐汽包水位的特性 鍋爐汽包水位自動調(diào)節(jié)的任務(wù)是使給水量跟蹤鍋爐的蒸發(fā)量，并維持汽包中的水位在工藝允許的范圍內(nèi)。水位過高，會影響汽包內(nèi)汽水分離效果，使汽包出口的飽和蒸汽帶水增多，蒸汽帶水會使汽輪機產(chǎn)生 水沖擊，引起軸封破損、葉片斷裂等事故。水位過低，則可能破壞自然循環(huán)鍋爐汽水循環(huán)系統(tǒng)中某些薄弱環(huán)節(jié)，以致局部水冷管壁被燒壞，嚴(yán)重時會造成爆炸事故。隨著鍋爐容量的增加，水位變化速度愈來愈快，人工操作愈來愈繁重，因此對汽包水位實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)提出了迫切的要求。而水位下汽泡容積與鍋爐的負荷、蒸汽壓力、爐膛熱負荷等有關(guān)。 綜上，引起水位變化的主要擾動是蒸汽流量的變化和給水流量的變化。它是汽包水位自動調(diào)節(jié)中最簡單、最基本的一種形式。 圖 4 單沖量水位調(diào)節(jié)系統(tǒng) 從單沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜特 性看，單沖量調(diào)節(jié)器宜選用比例積分調(diào)節(jié)規(guī)律，如選用純比例調(diào)節(jié)則： 式中 h汽包 水位； h0水位的給定值； δ 調(diào)節(jié)器比例度； u調(diào)節(jié)閥開度。 (2)從給水?dāng)_動下水位變化的動態(tài)特性可以估計到，當(dāng)水位已經(jīng)偏離給定值后再調(diào)節(jié)給水量，因給水量改變后要經(jīng)過一定遲延時間τ才能影響到水位，因此必將導(dǎo)致水位波動幅度大、調(diào)節(jié)時間長。在汽包水位雙沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)中引入蒸汽流量為前饋信號，構(gòu)成如圖 5 所示的