生物质循环流化床锅炉燃烧过程建模与优化控制
发布时间：2020-12-21 19:22
在可再生能源中,生物质能原是仅有的的含碳能源,而生物质直燃发电是实现规模化生物质利用的非常重要的方式,现阶段我国使用循环流化床燃烧生物质燃料已能够实现,此项技术的燃料适应性强、水分适应范围广、负荷调节性强、成本低且节能环保,是现阶段生物质直燃发电锅炉的最佳之选。但生物质CFBB的燃烧系统是非线性、大滞后、强耦合的的热工过程,常规PID控制方法难以实现生物质循环流化床锅炉的自动控制,故本文针对此问题设计了基于解耦补偿器的模糊控制策略。本文首先对生物质循环流化床锅炉热工过程展开分析,介绍了CFBB热工过程的特性及控制要求。通过最小二乘的原理对床温与主蒸汽压力的控制回路的模型进行辨识,得到燃烧系统的传递函数矩阵模型。经分析计算可知床温与主蒸汽压力系统存在着高强度的耦合,针对床温与主蒸汽压力严重耦合的问题,采用简化对角解耦与前馈解耦两种解耦方法解除两者间的耦合关系,实现了给料量控制床温、一次风控制主蒸汽压力的单回路控制。针对CFBB燃烧系统的非线性、时变、大延迟的特征,本文在解耦原则的基础上分别对床温与主汽压回路设计了三种模糊控制方法,模糊控制器对不具备精确的数学模型、非线性、时变的系统能够起...
【文章来源】：长沙理工大学湖南省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．?１：生物质循环流化床锅炉结构图??２．１．２生物质循环流化床的燃烧过程??
的入口布置松动风，使用布置风帽的方式进行布风。松动风一般用一次??风空气预热器的出口热风，风量大概２０００ｎｍＶｈ。燃烧后产生的炉渣，经布风板所布置??的三个排渣口轮番放渣。锅炉的启动使用的是轻柴油在床下点火。???１?冷Ｋ??炉休????燃?一￣?空?＆??燃料?料?风枓气流燃水过再冇气?￥?徘烟??制?？烧冷热热煤预——？?ｐ??？??备?器壁?器?器器热??系?器??一统?广??次??Ｉ?次Ｉ?Ｉ?Ｉ??风?风?？??排淹??图２．?２：燃烧系统的流程图??９??
?第二章循环流化床锅炉燃烧过程特性分析???负似进料??扰动扰动??给水？胃；ｒ二?？汽包水位??进料进一＾??？、二、—？蒸汽温度??＼、、、、、、、??－次风Ｍ＋?＊?ｅ?ｃ?■、－？蒸?ｆ?Ｃ?吐力??、、、、、、、、??、?、？＼??二次风Ｍ＇—？？、、、?床温??々、、、??、、＼、、??返料贵？—丨？床层压差??、、、：、、烟气含氧觅：??引?Ｋ??￣?￣？炉膛负压???？？炉顶温度??图２．?３：?ＣＦＢＢ燃烧系统输入与输出量关系图??由图２．３可知，ＣＦＢＢ的燃烧系统是极其复杂的多变量的被控对象，其影响参数包括??进料量、一次风量、二次风量、返料量、石灰石量、床层高度与温度等。而且这些变量??之间大都有耦合性。在这些输入变量中，锅炉负荷指令产生变化时（外扰），或者给水??量、进料量、一次风量、二次风量、引风量、返料量、排渣量等任一输入量（内扰）发??生变化，其输出量（如主蒸汽温度、床温、炉膛负压、汽包水位、烟气含氧量等）都会??相应改变，只是程度不尽相同。同时，一个输出量会受多输入量的共同影响，比如床温??会同时受燃料量、石灰石量、一次风量、返料量与排渣量等变量的影晌。由此一来便难??以实现只调节一个输入变量而只使某一输出变量进行变化的效果，可知，变量间复杂的??耦合关系是ＣＦＢＢ燃烧系统控制的主要难点之?＇。各冋路之间变量的强耦合性与它的燃??烧特性导致难以为系统建立精确的数学模型，？般情况下需耍对其进行分析，简化运行??数据与条件。而建立的数学模型会冇一定局限性，这也使得传统的控制理论方法很难应??用到其中［２８］。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于模糊PID的火电机组主蒸汽温度控制系统设计[J]. 马莉,孙万麟,刘红. 工业控制计算机. 2018(09)
[2]循环流化床锅炉燃烧优化控制及节能分析[J]. 许润,刘金刚,李斌. 电工技术. 2018(12)
[3]基于模糊PID在锅炉温度控制系统的仿真研究[J]. 刘华,刘敏层. 自动化与仪表. 2018(04)
[4]纯燃生物质循环流化床锅炉设计与运行[J]. 张建春,顾君苹,张缦,刘青,杨海瑞,吕俊复. 锅炉技术. 2018(01)
[5]75t/h生物质循环流化床锅炉的开发设计[J]. 曹习功. 工业锅炉. 2017(03)
[6]基于模糊自适应PID控制器的自动调压技术[J]. 周家林,敖永平,侯俊林,谭宗欣,孙海涛. 燃气涡轮试验与研究. 2017(03)
[7]基于模糊自适应PID控制的ATO系统控制算法[J]. 刘浩,钱存元,施招东. 城市轨道交通研究. 2017(03)
[8]循环流化床锅炉燃烧系统的控制研究[J]. 傅彩芬,谭文. 热能动力工程. 2016(02)
[9]基于Ziegler-Nichols法则的PID控制器参数整定[J]. 东方. 自动化与仪器仪表. 2015(07)
[10]中国生物质发电产业效率评价[J]. 闫庆友,陶杰. 运筹与管理. 2015(01)
博士论文
[1]中国生物质发电潜力评估与产业发展研究[D]. 刘志彬.中国农业科学院 2015
硕士论文
[1]200MW循环流化床锅炉改进型协调控制策略研究[D]. 石俊.华北电力大学(北京) 2017
[2]循环流化床锅炉燃烧控制系统的研究[D]. 窦瑾.西安建筑科技大学 2017
[3]循环流化床锅炉燃烧系统优化控制的研究与实现[D]. 周鹏远.华北电力大学 2017
[4]330MW循环流化床锅炉模糊神经网络建模与广义预测控制研究[D]. 赵亮.华北电力大学(北京) 2016
[5]循环流化床锅炉燃烧系统的建模与优化控制[D]. 景杰.华北电力大学 2016
[6]100MWe再热生物质循环流化床锅炉开发[D]. 向柏祥.清华大学 2014
[7]循环流化床生物质燃烧特性的试验研究[D]. 谭巍.华北电力大学 2014
[8]循环流化床锅炉床温控制系统的应用研究[D]. 陈亮.华北电力大学 2013
[9]300MW循环流化床锅炉主蒸汽压力和床温控制算法的研究[D]. 熊彬.长沙理工大学 2013
[10]循环流化床锅炉燃烧控制系统的研究及应用[D]. 赵小鹏.河北科技大学 2012
本文编号：2930360
【文章来源】：长沙理工大学湖南省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．?１：生物质循环流化床锅炉结构图??２．１．２生物质循环流化床的燃烧过程??
的入口布置松动风，使用布置风帽的方式进行布风。松动风一般用一次??风空气预热器的出口热风，风量大概２０００ｎｍＶｈ。燃烧后产生的炉渣，经布风板所布置??的三个排渣口轮番放渣。锅炉的启动使用的是轻柴油在床下点火。???１?冷Ｋ??炉休????燃?一￣?空?＆??燃料?料?风枓气流燃水过再冇气?￥?徘烟??制?？烧冷热热煤预——？?ｐ??？??备?器壁?器?器器热??系?器??一统?广??次??Ｉ?次Ｉ?Ｉ?Ｉ??风?风?？??排淹??图２．?２：燃烧系统的流程图??９??
?第二章循环流化床锅炉燃烧过程特性分析???负似进料??扰动扰动??给水？胃；ｒ二?？汽包水位??进料进一＾??？、二、—？蒸汽温度??＼、、、、、、、??－次风Ｍ＋?＊?ｅ?ｃ?■、－？蒸?ｆ?Ｃ?吐力??、、、、、、、、??、?、？＼??二次风Ｍ＇—？？、、、?床温??々、、、??、、＼、、??返料贵？—丨？床层压差??、、、：、、烟气含氧觅：??引?Ｋ??￣?￣？炉膛负压???？？炉顶温度??图２．?３：?ＣＦＢＢ燃烧系统输入与输出量关系图??由图２．３可知，ＣＦＢＢ的燃烧系统是极其复杂的多变量的被控对象，其影响参数包括??进料量、一次风量、二次风量、返料量、石灰石量、床层高度与温度等。而且这些变量??之间大都有耦合性。在这些输入变量中，锅炉负荷指令产生变化时（外扰），或者给水??量、进料量、一次风量、二次风量、引风量、返料量、排渣量等任一输入量（内扰）发??生变化，其输出量（如主蒸汽温度、床温、炉膛负压、汽包水位、烟气含氧量等）都会??相应改变，只是程度不尽相同。同时，一个输出量会受多输入量的共同影响，比如床温??会同时受燃料量、石灰石量、一次风量、返料量与排渣量等变量的影晌。由此一来便难??以实现只调节一个输入变量而只使某一输出变量进行变化的效果，可知，变量间复杂的??耦合关系是ＣＦＢＢ燃烧系统控制的主要难点之?＇。各冋路之间变量的强耦合性与它的燃??烧特性导致难以为系统建立精确的数学模型，？般情况下需耍对其进行分析，简化运行??数据与条件。而建立的数学模型会冇一定局限性，这也使得传统的控制理论方法很难应??用到其中［２８］。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于模糊PID的火电机组主蒸汽温度控制系统设计[J]. 马莉,孙万麟,刘红. 工业控制计算机. 2018(09)
[2]循环流化床锅炉燃烧优化控制及节能分析[J]. 许润,刘金刚,李斌. 电工技术. 2018(12)
[3]基于模糊PID在锅炉温度控制系统的仿真研究[J]. 刘华,刘敏层. 自动化与仪表. 2018(04)
[4]纯燃生物质循环流化床锅炉设计与运行[J]. 张建春,顾君苹,张缦,刘青,杨海瑞,吕俊复. 锅炉技术. 2018(01)
[5]75t/h生物质循环流化床锅炉的开发设计[J]. 曹习功. 工业锅炉. 2017(03)
[6]基于模糊自适应PID控制器的自动调压技术[J]. 周家林,敖永平,侯俊林,谭宗欣,孙海涛. 燃气涡轮试验与研究. 2017(03)
[7]基于模糊自适应PID控制的ATO系统控制算法[J]. 刘浩,钱存元,施招东. 城市轨道交通研究. 2017(03)
[8]循环流化床锅炉燃烧系统的控制研究[J]. 傅彩芬,谭文. 热能动力工程. 2016(02)
[9]基于Ziegler-Nichols法则的PID控制器参数整定[J]. 东方. 自动化与仪器仪表. 2015(07)
[10]中国生物质发电产业效率评价[J]. 闫庆友,陶杰. 运筹与管理. 2015(01)
博士论文
[1]中国生物质发电潜力评估与产业发展研究[D]. 刘志彬.中国农业科学院 2015
硕士论文
[1]200MW循环流化床锅炉改进型协调控制策略研究[D]. 石俊.华北电力大学(北京) 2017
[2]循环流化床锅炉燃烧控制系统的研究[D]. 窦瑾.西安建筑科技大学 2017
[3]循环流化床锅炉燃烧系统优化控制的研究与实现[D]. 周鹏远.华北电力大学 2017
[4]330MW循环流化床锅炉模糊神经网络建模与广义预测控制研究[D]. 赵亮.华北电力大学(北京) 2016
[5]循环流化床锅炉燃烧系统的建模与优化控制[D]. 景杰.华北电力大学 2016
[6]100MWe再热生物质循环流化床锅炉开发[D]. 向柏祥.清华大学 2014
[7]循环流化床生物质燃烧特性的试验研究[D]. 谭巍.华北电力大学 2014
[8]循环流化床锅炉床温控制系统的应用研究[D]. 陈亮.华北电力大学 2013
[9]300MW循环流化床锅炉主蒸汽压力和床温控制算法的研究[D]. 熊彬.长沙理工大学 2013
[10]循环流化床锅炉燃烧控制系统的研究及应用[D]. 赵小鹏.河北科技大学 2012
本文编号：2930360
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