基于渗滤液焚烧发电的分布式温控系统的研究-论文.doc基于渗滤液焚烧发电的分布式温控系统的研究-论文.doc

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天津科技大学硕士学位论文I目录1绪论错误未定义书签。11课题的背景与研究意义错误未定义书签。12国内外现状及发展情况错误未定义书签。13渗滤液及其处理技术简介314本文主要研究内容42控制系统工艺流程简介621垃圾焚烧炉的选型7211机械式炉排焚烧炉7212循环流化床型焚烧炉7213旋转窑型焚烧炉822本章小结83分布式监控系统简介及控制系统的总体方案931分布式监控系统技术9311分布式监控系统的定义9312DCS的基本结构9313分布式监控系统的特点1132DCS在我国应用现状1233分布式监控系统的功能与要求1234系统总体方案1335本章小结134监控系统硬件设计与选型1441中央监控机1442液压泵和电动机的选型1443传感器的选型16431传感器选型原则16432温度测量及传感器的选型16433压力测量及传感器的选型18434液位测量及传感器的选型19435流量测量及传感器的选型1944可编程控制器的原理及选型20441可编程控制器概述20442可编程控制器的组成及工作原理22443可编程控制器的选型2345变频器原理及选型25451电机变频技术概述25452变频调速技术的基本原理和特点25453通用变频器的基本组成及其控制方式25454变频器的选型2746本章小结295监控系统软件的设计3051监控系统软件设计概要3052上位机组态软件30目录II521组态软件介绍30522组态软件的选择31523组态王软件的功能33524利用组态王建立监控系统的方法3553下位机PLC软件3754数据库的选择与连接3755串口通信39551串口通信概述39552RS232串行通信概述40553RS485串行通信概述4056PLC与组态王的RS232串行通信41561PLC通讯功能概述41562PLC与组态王通讯的实现4257PLC与变频器的RS485串行通信44571通讯协议MODBUS概述44572MODBUS的消息帧46573变频器的参数设置47574PLC的通讯参数设置48575PLC与变频器通讯的实现4958本章小结506温控系统建模5161建模原理和方法5162温控系统数学模型5263建模实验53631系统响应特性53632数据处理5364本章小结557PID控制算法的参数整定、仿真及选优5671PID控制器的基本原理5672数字PID控制算法58721位置式PID控制算法58722增量式PID算法错误未定义书签。73PID参数整定及其意义错误未定义书签。74常规PID参数整定方法及其仿真错误未定义书签。741仿真软件MATLAB/SIMULINK介绍错误未定义书签。742常规PID参数整定方法错误未定义书签。7421ZIEGLERNICHOLS参数整定公式错误未定义书签。7422改进ZIEGLERNICHOLS整定公式CHR参数整定公式错误未定义书签。7423最优PID整定公式错误未定义书签。7424过渡过程响应法参数整定错误未定义书签。7425鲁棒PID参数整定法70743算法比较选优707431延时环节对各PID参数整定方法的影响717432抗干扰特性比较72天津科技大学硕士学位论文III744系统鲁棒性比较与分析7675本章小结798组态软件及PID算法的应用8081组态软件的具体应用8082PID算法的具体应用8483本章小结869结论与展望87致谢88参考文献891绪论11课题的背景与研究意义随着我国经济发展及城市周边卫星城和小城镇的建设,市区范围不断扩大,城市人口不断增加,城市生活垃圾产量也呈逐年递增趋势。据国家统计部门调查,我国城市垃圾产生量以每年10的速率递增1。我国大中城市年产垃圾1亿吨,绝大部分未经处理,堆积在城郊,堆存量已达到60亿吨,侵占土地面积5亿平方米2。城市垃圾已经成为中国最严重的公害之一。如何即时解决垃圾问题,已引起全社会的广泛关注。生活垃圾的处理应遵循减量化、无害化、资源化三原则,但国内生活垃圾热值低、含水量高、成分复杂,在坚持垃圾处理无害化这一基本原则的同时,如何把有限的资金用来最大限度地解决生活垃圾的“减量化”这一主要矛盾则是当前面临的最为急迫的问题。目前国内外广泛采用的城市生活垃圾处理方式主要有卫生填埋、高温堆肥和焚烧等,这三种主要垃圾处理方式的比例,因地理环境、垃圾成份、经济发展水平等因素的不同而有所区别。其中卫生填埋技术目前相对比较可靠,所需的建设投资也较小并可以回收部分沼气用于发电,但是卫生填埋的占地面积和垃圾的处理量是成正比的,在土地资源越来越宝贵的今天,这成为卫生填埋法进一步发展的主要障碍之一。另外,填埋处理时产生的渗滤液等有害物质会对水资源、大气、土壤等造成二次污染。而高温堆肥技术可靠,在国内的垃圾处理中已有相当的经验,主要问题就是建立一个稳定的堆肥市场比较困难,而且一些重金属可能随堆肥制品一起对水资源和土壤造成污染。垃圾焚烧处理相对于卫生填埋法、堆肥法而言,在减量化、无害化、资源化等方面具有很大优势。焚烧是目前世界各国广泛采用的城市垃圾处理技术,大型的配备有热能回收与利用装置的垃圾焚烧处理系统,由于顺应了回收能源的要求,正逐渐上升为焚烧处理的主流。用焚烧方式回收能量的垃圾处理技术在近20年来得到迅速的发展。国外工业发达国家,特别是日本和西欧,普遍致力于推进垃圾焚烧技术的应用,并产生了良好的环保效益和经济效益。国外焚烧技术的广泛应用,除得益于经济发达、投资力强、垃圾热值高外,主要在于焚烧工艺和设备的成熟、先进。世界上许多著名公司投入力量开发焚烧技术与设备,且主要设备与附属装置定型配套。目前国外工业发达国家主要致力于改进原有的各种焚烧装置及开发新型焚烧炉,使之朝着高效、节能、低造价、低污染的方向发展,自动化程度越来越高3。目录IV12国内外垃圾焚烧发电现状及发展情况垃圾焚烧发电是指使用特殊的垃圾焚烧设备,以城市工业和生活垃圾为燃烧介质,在对垃圾进行焚烧处理的同时,利用其产生的能量发电的一种新型发电方式。它是把各种垃圾收集后,进行分类处理。其中一是对燃烧值较高的进行高温焚烧(也彻底消灭了病源性生物和腐蚀性有机要物),在高温焚烧(产生的烟雾经过处理)中产生的热能转化为高温蒸汽,推动涡轮机转动,使发电机产生电能。二是对不能燃烧的有机物进行发酵、厌氧处理,最后干燥脱硫,产生一种气体叫甲烷,也叫沼气,再经燃烧,把热能转化为蒸汽,推动涡轮机转动,带动发电机产生电能。由于这种处理方式具有环境与经济双重效益,已被发达国家广泛采用。国外最早进行垃圾焚烧发电技术研究开发的是德国,随后英国、法国、美国、日本等国也积极开展了这方面的研究。德国目前已有50余座从垃圾中提取能量的装置及十多家垃圾发电厂,并且用于热电联产,有效地对城市进行采暖或提供工业用气。法国共有垃圾焚烧炉约300台,可将城市垃圾的40%以上进行处理。美国从80年代起,政府投资70亿美元兴建90座焚烧厂,年总处理能力3OOO万吨。在日本已建1700家垃圾发电厂,在维也纳光市区就有9家垃圾发电厂。垃圾发电产生了良好的环保效益和经济效益,在国际上已成为保护资源且拉动环保产业的重要项目4。我国生活垃圾焚烧技术的研究和应用起步较晚,国内第一座垃圾发电厂于L988年深圳投产运行,处理垃圾量为450吨/天2。目前,制约我国提高垃圾焚烧技术的主要有①生活垃圾热值低;②国内尚未系统掌握垃圾焚烧技术;③建设投资难度大。我国城市垃圾中所含的可燃物、易燃物相对国外的城市垃圾要低得多。由于我国总体发展不平衡,城市生活垃圾焚烧发电在短期内不可能成为全国城市生活垃圾处理的主流。客观分析近几年我国城市垃圾构成变化,随着中国经济的飞速发展,人民生活水平的不断提高,城市生活垃圾产量也飞速增长,城市垃圾中可燃物、易燃物含量明显增加,热值显著增大,一般经过分类、分选等预处理后,垃圾热值已接近发达国家城市垃圾的热值。因此我国一些城市,尤其是在人口高度密集、土地资源紧张、垃圾热值较高的大中城市和沿海经济发达地区已具备了发展焚烧技术的条件。垃圾焚烧处理技术得到了大力发展,北京、深圳、上海、广州、宁波、温州、杭州、苏州、无锡、天津等经济发达城市已纷纷开始建设垃圾焚烧厂。国家环保总局在有关城市垃圾处理的文件中也确定在经济较发达、垃圾热值较高的地区推广焚烧法处理城市生活垃圾。其中天津双港垃圾焚烧发电厂每年无害处理生活垃圾40多万吨,为全市新增电力12亿千瓦时,其发电量相当于每年节约标准煤48万吨5,被建设部定为2003年我国垃圾发电领域唯一的国家级“科技示范工程”。采用垃圾发电的方式具有处理速度快、焚烧量大的特点,能节省大量的土地,因此极适合我国国情。城市生活垃圾焚烧发电将成为生活垃圾处理技术的主要趋势。13渗滤液及其处理技术简介中国城市生活垃圾的厨余物多、含水率高、热值较低,焚烧法处理垃圾时
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