燃煤锅炉烟气氧量控制策略设计.doc

中 北 大 学 信 息 商 务 学 院毕业论文开题报告学 生 姓 名： 翟丽梅学 号：1303014203系 名：中北大学信息商务学院专 业：自动化论 文 题 目：燃煤锅炉烟气氧量控制策略设计指导教师:史元浩 2017年 3 月15 日毕 业 论 文 开 题 报 告1结合毕业论文情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述1.1课题研究意义 燃煤热水锅炉是工业生产及采暖供热中一次能源转换为二次能源的重要设备。燃煤热水锅炉设备存在着水循环系统、燃料灰渣系统和风烟系统。燃煤热水锅炉运行时同时运行着三个过程：即燃料燃烧过程，火焰和烟气向水的传热过程，水的加热即锅内过程。上述三个过程进行的好坏，不仅影响燃煤热水锅炉的产品品质和经济性，同时也影响锅炉的安全性。为了保证锅炉本身运行的安全性和经济性，一般都要安装必要的检测和控制仪表。目前随着计算机技术的迅猛发展，锅炉计算机控制已经得到了广泛的应用。其中，PID 控制系统是目前过程控制系统中的主流产品，它的出现使得锅炉的过程控制更具有了先进、可靠、简单易行的特点。本课题的目的是使学生掌握自动控制系统设计的主要步骤，培养他们研究实际问题的能力，为以后工作做好充分的准备及一个适应过程1.2国内外研究现状 锅炉是消耗能源、产生大气污染、事关生产与生活和安全的重要设备，它在国民经济整个能源消耗中占有相当大的比重。目前我国燃煤的主要是中、低质煤，而且锅炉房管理水平不高，一直沿用间断运行方式，锅炉技术含量低，锅炉的自动化控制技术落后，造成了严重的能源浪费和环境污染。据统计，我国目前拥有工业锅炉50万台，每年消耗的燃煤占全国原煤产量的三分之一，约4亿吨。锅炉每年排放烟尘约620万吨，此外还有大量的等有害气体约510万吨，成为我国大气煤烟型污染的主要来源之一，尤其是燃煤排放的气体所引起的温室效应，早己引起国际关注。在欧美和日本等发达国家，石油和天然气己成为第一能源，占能源消费的60%左右，燃油和燃气锅炉的已逐步取代燃煤锅炉，对风机和水泵等电机的变频控制已相当成熟。自20世纪90年代以来，随着超大型可编程控制器的出现和模糊控制智能控制算法的发展以及智能控制器的应用，锅炉控制水平大大提高，己实现优化控制。国内对锅炉控制的研究起步较晚，锅炉控制经历了由简单到复杂、由人工操作到自动控制的发展过程。上世纪60年代，基本依靠人工操作控制、劳动强大，经济性和安全性也得不到保障。到了70-80年代，出现了由常规检测和调节仪器仪表组成的模拟式控制系统，这种系统具有高可靠性，操作和维护方便等特点，在工业生产中应用较多，实现了基本的自动控制。到了90年代，随着计算机技术的飞速发展，过程控制技术领域大量采用计算机最为自动控制的主要工具。 锅炉的计算机控制使锅炉始终处于最佳工作状态，提高了锅炉的运行效率和燃煤的燃烧效果，不仅节约燃煤，也减少了烟尘和有害气体的排放，具有较好的环保效果。同时，计算机控制系统通过各种传感器检测锅炉温度、压力、流量等参数，传送至微机和仪表盘，并实现温度和压力等参数的白动控制，工人在计算机控制室就可以全面了解锅炉房各部分的运行清况，大大改善了工人的工作条件，提高了白动化程度和管理水平。因此，采用锅炉的计算机控制和变频控制不仅可大大节约能源，促进环保，而且可日提高生产白动化水平，具有显著的经济效益和社会效益，二十一世纪以来，检测技术和计算机技术得到了突飞猛进的发展，控制进入系统进入了数字化、网络化和智能化的发展阶段。锅炉自动控制系统作为集检测技术、传感器测量与执行机构控制的综合应用系统，也进入了数字化和智能化时代，各种智能控制系统也相继出现。另一方面，对于大锅炉群组的集成控制，通过结合网络检测技术、计算机技术和通讯技术，形成了锅炉控制系统的集成化管理、网络化监控和远程控制，这将是锅炉控制系统发展的新阶段。控制理论的飞速发展对锅炉控制系统起到了极大地推动作用，许多优良的控制理论不断应用到锅炉控制系统中。其中的典型代表就是PID控制技术，即比例、微分、积分控制。 如今在国外，锅炉的控制已经基本实现了计算机自动控制，在控制方法上都采用了现代控制理论中的最优控制、多变量频域、模糊控制等方法。因此，锅炉的热效率很高、锅炉运行平稳，而且减少了对环境的污染。 在国内，由于经济技术条件的限制，锅炉设备水平一直比较落后，大多数中型锅炉水平基本上停留在手动和简单仪表操作的水平。新一代锅炉计算机优化控制系统的开发和应用已势在必行且条件成熟。从当前的趋势看，在大型企业中，过程控制计算机正成为一种把控制和管理融为一体的综合自动化系统。因此，锅炉的自动控制当前正朝着多学科综合的计算机技术的应用，管理控制一体化得趋势发展。参考文献： 【1】 李震宇，程军等.工业锅炉洁净燃烧烟气成分的动态监测分析【J】.电站系统工程，2002，4【2】 郭丰年.燃煤锅炉烟气的治理【J】.重庆环境科学，1988【3】 谭厚章，高镪，刘海玉等.飞灰含碳量与微波功率衰减关系特性的实验研究【J】.工程热物理学报，2009，4【4】 姚毅，李成刚.飞灰含碳量的微波检测方法研究【J】.中国西部科技，2010【5】 蒋学华，段光毅.锅炉飞灰含碳量在线监测系统应用【J】.科技天地，2006【6】 冯长青.烟道型电站锅炉飞灰含碳量在线测量技术研究【D】.南京：南京理工大学，2003，69【7】 段绪良.烟道式微波测碳仪及双参量六端口系统研究【D】.成都：电子科技大学，2008，72【8】 刘笃仁，韩保君.传感器原理及应用技术【M】.西安：西安电子科技大学出版社，2006【9】 单晓亮，许言.基于支持向量机的多传感器锅炉烟气成分测量系统设计【J】.电站系统工程，2007【10】 雷霖.微机自动检测与系统设计【M】.北京：电子工业出版社，2003【11】 戴莉，宋兆龙.锅炉烟道飞灰含碳量在线检测系统的研究【J】.传感器技术，2004，3【12】 陈雪平.微波飞灰在线测碳仪的研究和系统实现【D】.电子科技大学，2006，6【13】 范寿康，卢春兰，李平辉.微波技术与微波电路【M】.北京：机械工业出版社，2003，307【14】 王新稳，李萍，李延平.微波技术与天线第二版【M】.北京：电子工业出版社，2006，286【15】 戈升欣，梅义忠，王晓军.微波谐振腔法测量锅炉飞灰含碳量【J】.山东电力技术，2001，3【16】 牛培峰，化克，张现平.基于信息融合技术的锅炉飞灰含碳量测控系统【J】.仪器仪表学报，2009，4【17】 国家环境保护局.锅炉大气污染排放标准【Z】.国家环境保护局，2001【18】 陈凯.论燃煤锅炉烟气烟尘监测中一些技术问题【J】.北方环境，2011【19】 彭沛夫，张桂芳.微机控制技术与实验指导【M】.北京：清华大学出版社，2005，334【20】 王煜东.传感器应用电路400例【M】.北京：中国电力出版社，2008，366【21】 张宗刚.基于气敏传感器对工业锅炉烟气检测系统的设计【R】.自贡：四川理工学院，2010【22】 杨香卉.基于锅炉受热面积灰预防策略探究【J】.科技前沿，2011【23】 徐康彪.气相色谱法在锅炉烟气成分分析中的应用【J】. 中国学术期刊电子出版社，2010【24】 陈裕泉，葛文勋.现代传感器原理及应用【M】.北京：科学出版社，2007【25】 雷振亚.射频微波电路导论【M】.西安：西安电子科技大学出版社，2006 毕 业 论 文 开 题 报 告 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：2.1本课题要研究的 锅炉烟气氧量控制系统中的应用。该技术利用模糊控制器的模糊推理能力来实现模糊控制器参数的在线调节，解决锅炉烟气氧量遇到较强的干扰系统控制质量趋于恶化的问题。利用MATLAB/Simulink仿真环境验证模糊控制策略。2.2研究思路及方案燃煤锅炉燃烧控制系统的主要任务是使燃料燃烧所产生的热量能够适应锅炉负荷的需要，同时还要保证锅炉的安全经济运行，锅炉燃烧控制系统存在动态品质调节和锅炉经济燃烧两个方面的问题。如何使主蒸汽压力既具有良好的动态特性，又能使入炉燃料得以充分燃烧，是燃烧控制的真正内涵，也是燃烧过程控制的关键。当燃料量改变时必须相应的调节送风量，使它与燃料量相配合，保证燃烧过程有较高的经济型，由于没有直接测量燃烧经济型指标的手段，只能近似认为只要送风量，引风量随时与燃料量保持适当的比例即可，即炉膛内合理的过量空气系数可以保证锅炉的经济燃烧，由于过量空气系数不能直接测量，只能通过烟气的含氧量来间接反映，炉膛出口烟气的含氧量表明了燃烧过程中氧气与燃料的配比情况，含氧量高说明空气过量，含氧量低说明空气不足，这种方法要求比较准确地测量烟气含氧量。维持含氧量的主要调节手段是调节送风机入口挡板控制的送风量，也是其主要扰动，称为内扰。煤量变化，炉膛负压变化也影响含氧量，称为外扰。含氧量的动态特性主要是指在送风量阶跃扰动下，含氧量随时间变化的特性烟气含氧量是保证经济燃烧的重要指标，根据不同的测量方法构成不同的系统，采用氧量为被调量的串级控制系统，主调节器接受氧量与氧量给定值信号，由于锅炉燃烧器喷嘴前送粉管内的煤粉浓度能快速反映送风量的变化，所以以煤粉浓度作为串级控制的中间被调量，副调节器接受燃料信号，反馈信号及氧量校正调节的输出，副回路保证风煤的基本比例，起粗调节作用，控制策略采用传统的PID控制主回路用来氧量校正，起细调节作用，模糊自适应PID控制系统的优点：调节时间段，超调量较小，上升时间和稳态时间较短，具有良好的动静态性能指标，适应性强，系统的规则和参数整定方便，只要通过对现场的工业过程进行定性的分析，就能比较好的建立语言变量的控制规则和系统的控制参数，而且参数适用范围较广。结构简单，系统的软硬件实现都比较方便，硬件结构一般无特殊要求，在软件方面算法也比较简捷，对于基本模糊控制器在实际运行时只需进行简单的查表运算，其他的过程可以离线进行，因此这种方法很容易被现场工程技师人员和操作者所掌握。利用MATLAB/SIMULINK仿真软件分别对控制器进行仿真，并比较其性能，使得PID控制对燃煤锅炉烟气氧量有较好的控制效果。 毕 业 论 文 开 题 报 告指导教师意见： 指导教师： 年 月 日所在系审查意见： 系主任： 年 月 日 附件：参考文献注释格式学术期刊 作者论文题目期刊名