生物质直燃发电锅炉控制方案设计与应用

发布时间：2017-06-30 09:13

  本文关键词：生物质直燃发电锅炉控制方案设计与应用，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：人类对能源的需求量随着经济社会的发展也在日益增大。但是,近年来化石能源的储量日益减少的同时因化石能源的大量使用而造成的环境污染却越来越严重。生物质能作为一种新型的清洁能源逐渐引起关注,直燃发电是目前生物质能最普遍也是相对成熟的利用方式。丹麦BWE公司所研发的水冷振动炉排锅炉,技术先进,在很大程度上提高了生物质直燃发电机组的发电效率。由于秸秆等生物质燃料自身性质的特殊性,导致生物质锅炉的输料系统、燃烧系统以及除灰除渣系统更为复杂,所以在结构上以及燃烧控制方案上与燃煤锅炉相比存在着很大的差异。论文针对安徽蒙城电厂的1x30MW的130t/h水冷振动炉排锅炉,设计了针对生物质燃料的燃烧控制方案,并深入分析了控制方案的现场运行结果以及其他仍然存在的问题。论文首先介绍了生物质燃料的特点以及其燃烧过程的特殊性,并简要介绍了生物质直燃发电的工艺过程,然后分析了水冷振动炉排锅炉和循环流化床锅炉各自的优缺点；然后本文基于对燃烧系统主要功能的分析,设计了相关子系统的控制方案,即在给水量控制中采用了单冲量与三冲量相结合的串级控制系统；在燃料量的控制方案中引入由PID控制器调节后得到的氧量信号；在送风量控制系统中添加了过量空气调节器,作为整个串级控制系统的主调节器；在引风量的控制系统中结合燃烧特性以及炉排振动特点,为非线性环节f1(x)进行死区设置,以避免引风机挡板和电机转速频繁动作；在主蒸汽温度控制系统中,采用由积分器和一阶延时函数所构成的双回路控制方式来独立的控制个体过热器的温度,并通过过热器进口温度的响应来抵消出口温度的偏差。接下来基于汽包水位反馈控制系统,提出了一种基于自整定的以及模糊自整定的汽包水位积分过程高性能反馈控制系统,很好的提高了系统的控制性能。最后在LN2000 DCS平台上实现了试验验证,并在蒙城电厂对控制方案进行了现场调试与分析,结果表明：该项目锅炉的自动化投入率达到了96%,能够实现振动炉排锅炉的调整和控制,确保了机组安全、经济、稳定运行。本文的研究内容可以为生物质电厂燃烧系统的控制问题研究提供理论基础和借鉴。
【关键词】：生物质直燃发电 振动炉排锅炉 燃烧系统 方案设计 运行调试
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM611;TP273
【目录】：

• 摘要10-11
• ABSTRACT11-13
• 第1章 绪论13-21
• 1.1 课题的行业背景及意义13-15
• 1.2 国内外生物质发电概况15-16
• 1.3 自动控制系统在火力发电机组的应用16-19
• 1.4 论文主要内容及结构概述19-21
• 第2章 生物质直燃锅炉系统分析21-31
• 2.1 生物质电厂简介21
• 2.2 生物质电厂的主要燃料21-24
• 2.2.1 燃料特性21-23
• 2.2.2 生物质燃料的燃烧过程23-24
• 2.3 锅炉系统的工艺设备及技术参数24-25
• 2.4 相关子系统概述25-28
• 2.4.1 汽水系统25
• 2.4.2 给料系统25-26
• 2.4.3 风烟系统26-27
• 2.4.4 除尘除渣系统27-28
• 2.5 水冷振动炉排28-29
• 2.5.1 水冷振动炉排的简介28
• 2.5.2 水冷振动炉排锅炉与循环流化床锅炉的优缺点的比较28-29
• 2.6 本章小结29-31
• 第3章 生物质直燃锅炉控制系统的设计31-51
• 3.1 锅炉控制系统概述31-32
• 3.2 顺序控制系统32-34
• 3.2.1 基本要求32-33
• 3.2.2 锅炉的启停程控33-34
• 3.3 模拟量控制系统34-48
• 3.3.1 基本要求34-35
• 3.3.2 给水控制系统设计35-38
• 3.3.3 燃料量控制系统的设计38-40
• 3.3.4 送风量控制系统的设计40-43
• 3.3.5 引风量控制系统的设计43-46
• 3.3.6 主蒸汽温度控制系统的设计46-48
• 3.4 其他控制系统48-49
• 3.5 本章小结49-51
• 第4章 基于自整定和模糊自整正的汽包水位高性能反馈控制设计51-63
• 4.1 汽包水位积分过程反馈控制器的自整定51-53
• 4.1.1 积分器加纯滞后环节的模型辨识及PI控制器参数整定51-53
• 4.1.2 积分器加惯性环节的模型辨识及PI控制器参数整定53
• 4.2 PI或PID控制器的局限性和高性能的反馈控制策略53-56
• 4.3 PI控制器参数模糊自整定机构56-59
• 4.4 设计实例与仿真研究59-62
• 4.5 本章小结62-63
• 第5章 直燃锅炉控制方案的实现以及现场调试运行结果分析63-81
• 5.1 LN2000 DCS概述63-69
• 5.1.1 LN2000 DCS的自动化水平64
• 5.1.2 控制系统的硬件64-66
• 5.1.3 控制系统的软件66-69
• 5.1.4 通讯系统69
• 5.2 蒙城电厂现场的I/O信号类型及数量69-71
• 5.3 影响燃烧系统的因素及调整71-73
• 5.3.1 燃料性质的影响及调整71-72
• 5.3.2 配风的影响及调整72-73
• 5.3.3 振动炉排的影响及调整73
• 5.4 蒙城电厂的燃烧系统调整73-78
• 5.4.1 给水控制结果分析73-74
• 5.4.2 给料控制结果分析74-75
• 5.4.3 送风量控制结果分析75-76
• 5.4.4 引风量控制结果分析76-77
• 5.4.5 主蒸汽温度控制结果分析77-78
• 5.5 锅炉在运行过程中存在的其他问题及解决方案78-79
• 5.6 本章小结79-81
• 第6章 结语与展望81-83
• 6.1 论文结论81-82
• 6.2 研究展望82-83
• 参考文献83-87
• 致谢87-88
• 附件88

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本文编号：501364