电站燃煤锅炉燃烧系统优化控制技术研究

发布时间：2021-05-13 13:22

　　本文围绕提升电站燃煤锅炉燃烧系统内部的风粉匹配程度,并进一步提升锅炉效率、降低氮氧化物生成量的优化控制方法展开研究。锅炉燃烧过程中的风粉匹配程度直接影响到机组的经济性与环保性,而该过程又具有非线性、强耦合等特点,所以如何提升燃烧过程的风粉匹配程度一直以来都是电站热工过程控制研究的热点与难点。本文首先对目前制约锅炉燃烧系统内部风粉匹配及运行灵活性提升的主要因素进行分析探究,将部分主要制约因素分为制粉侧和炉膛侧两方面分别阐述。之后为进一步分析燃烧系统运行过程中,相关运行参数的变化特性,构建了电站燃煤锅炉燃烧系统的仿真模型。该仿真模型主要包括制粉系统、炉膛燃烧通道和辅助仿真系统三部分,能够反映出在机组负荷指令变化时,燃烧系统内部风粉参数的变化特性,为后续的优化控制研究奠定了基础。燃烧过程中炉膛内部风粉匹配效果差的一个主要原因是由于制粉系统的动态特性难于准确把握,导致入炉粉量的控制品质较差。制粉系统一方面本身具有大的纯延迟环节,另一方面受一次风量影响较大,这两方面是造成制粉系统难于有效控制的两个主要特性。因此针对制粉系统的大迟延特性,本文采用了一种改进的Smith滞后预估器来实现对制粉过程纯滞... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及意义
        1.1.1 火力发电及锅炉燃烧优化技术面临的新形势
        1.1.2 新形势下锅炉燃烧优化面临的挑战与机遇
        1.1.3 燃烧系统优化控制研究目的和意义
    1.2 电站燃煤锅炉燃烧过程控制系统概述
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 电站燃煤锅炉燃烧系统建模方法研究现状
        1.3.2 电站燃煤锅炉燃烧过程控制优化方法研究现状
    1.4 本文主要研究内容
第2章 燃烧系统风粉匹配主要制约因素分析探究与仿真优化整体思路设计
    2.1 引言
    2.2 “风粉匹配”含义及影响分析
    2.3 制粉侧制约风粉匹配的部分主要因素分析探究
        2.3.1 制粉滞后预估准确度的制约影响
        2.3.2 风量测量精度的制约影响
    2.4 炉膛侧制约风粉匹配的部分主要因素分析探究
        2.4.1 风煤指令给定方式的制约影响
        2.4.2 燃料热值校正速度的制约影响
        2.4.3 氧量设定与小风门配合方式的制约影响
        2.4.4 低负荷安全性的制约影响
    2.5 燃烧系统“风粉匹配”仿真优化思路设计
    2.6 本章小结
第3章 电站锅炉燃烧系统建模与特性分析
    3.1 引言
    3.2 制粉系统的模型建立与特性分析
        3.2.1 一次风系统模型
        3.2.2 给磨煤机系统模型分析与建立
        3.2.3 制粉系统整体模型的仿真验证与特性分析
    3.3 炉膛燃烧通道的模型建立与特性分析
        3.3.1 二次风量系统模型
        3.3.2 燃烧放热量计算仿真模型
        3.3.3 烟气含氧量与过量空气系数的计算仿真模型
        3.3.4 燃烧通道整体仿真模型建立与特性分析
    3.4 辅助仿真系统模型建立与特性分析
        3.4.1 锅炉汽水系统模型
        3.4.2 汽轮发电机组模型
        3.4.3 协调控制仿真模型
        3.4.4 辅助仿真系统整体模型建立与特性分析
    3.5 电站锅炉燃烧系统及机组的整体模型与特性仿真
        3.5.1 锅炉燃烧系统整体仿真模型建立
        3.5.2 锅炉燃烧系统整体模型的特性仿真分析
    3.6 本章小结
第4章 基于制粉系统滞后补偿的优化控制技术研究
    4.1 引言
    4.2 制粉系统滞后补偿控制的限制因素与新技术分析
    4.3 基于制粉系统滞后特性的Smith预估补偿控制策略设计
        4.3.1 基于制粉滞后预估的Smith补偿控制策略设计
        4.3.2 改进的制粉系统Smith预估补偿控制策略设计
        4.3.3 制粉滞后预估控制策略的仿真分析与验证
    4.4 基于一次风影响特性的前馈控制策略探究
        4.4.1 磨出口煤粉量对一次风粉指令的阶跃响应特性分析
        4.4.2 基于给煤量指令的微分前馈控制策略设计
        4.4.3 基于制粉偏差信号的一次风比例积分前馈策略设计
        4.4.4 制粉系统前馈控制策略综合仿真与对比分析
    4.5 本章小结
第5章 综合考虑锅炉效率与NOx排放的燃烧优化控制逻辑设计
    5.1 引言
    5.2 电站燃煤锅炉的NOX生成特性分析与仿真
        5.2.1 NOx生成机理与生成特性分析
        5.2.2 基于实际数据的NOx生成特性分析与特性曲面拟合
        5.2.3 NOx生成特性的仿真验证
    5.3 电站燃煤锅炉效率计算与仿真
        5.3.1 电站燃煤锅炉的锅炉效率计算与特性分析
        5.3.2 锅炉效率仿真分析
    5.4 综合考虑NOX与锅炉效率的优化指标与控制逻辑设计
        5.4.1 综合考虑NOx与锅炉效率的燃烧过程综合评价指标设计
        5.4.2 燃烧过程综合评价指标的仿真计算模型构建
        5.4.3 基于综合评价指标的灵活性控制逻辑设计
    5.5 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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硕士论文
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[4]钢球磨煤机制粉系统的优化控制算法研究及实现[D]. 刘月丹.华北电力大学 2012
[5]中速磨直吹式制粉系统的建模及运行优化策略[D]. 田丹.华北电力大学（河北） 2009
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本文编号：3184093