煤粉锅炉优化控制系统设计.ppt

煤粉锅炉优化控制系统设计 姓名 石磊学号 0612010207班级 自动化06 2指导老师 宋清昆 整体思路 煤粉锅炉优化控制系统 汽包水位控制 锅炉控制系统 燃烧控制 PID控制 Page 2 火力发电厂概述 Page 3 概述 利用煤 石油 天然气等化学燃料中蕴藏的化学能 在锅炉内通过燃烧转化成蒸汽的热能 然后然后在汽轮机内将蒸汽的热能转化成机械能 并带动发电机发电的工厂 01 02 火力发电厂工艺流程 03 能量转换 化学能 热能 机械能 电能 燃煤机组物理过程结构 Page 4 煤粉锅炉概述 Page 5 概念 燃煤经制粉设备干燥 磨制成煤粉 并用热风或磨煤乏气将煤粉通过燃烧器送入炉膛 在悬浮状态下进行燃烧的锅炉 01 02 锅炉的工艺流程 03 煤粉锅炉的组成机构 煤粉锅炉的组成机构 Page 6 工业锅炉的工艺流程 锅炉的工艺流程 烟气向工质传热过程 燃料的燃烧过程 水的汽化过程 Page 7 论文框架 Page 8 锅炉燃烧控制模型 锅炉运行的输入输出量 燃烧过程模型 Page 9 锅炉燃烧的控制 锅炉燃烧的控制参数1 蒸汽压力2 蒸汽流量3 汽包压力4 炉膛负压 送风量 引风量5 含氧量燃料的燃烧系统的调节任务燃料控制系统 控制调节燃料量来保持蒸汽压力稳定 称之为汽压控制或热负荷控制 送风控制系统 使它与燃料量相配合 以确保燃烧过程的经济性 称之为燃烧经济性控制或热效率控制 引风控制系统 引风量与送风量相配合 以维持炉膛负压在一定范围内变化 称之为锅炉的负压控制 Page 10 工业锅炉效率的控制 空燃比 燃烧与任何一种化学反应一样 反应物料之间总是以一定的比例相互作用的 一个理想的燃烧过程 投入的燃料与氧气必须成一定的比例 而氧气是从空气中得到 所以一定量的燃料燃烧需要一定量的空气 即空气与燃料在一定比例下 才能是燃料燃烧完全 空燃比与热效率 Page 11 燃烧系统PID控制器 Page 12 汽包水位模型及动态分析 1 给水母管2 调节阀3 省煤器4 汽包5 下降管6 上升管7 过热器8 蒸汽母管 Page 13 影响锅炉汽包水位变化的因素 1 给水扰动 包括给水母管压力的变化和给水调节阀开度的变化 2 蒸汽负荷的变化 3 燃料量的变化 包括影响燃料发热量变化的其他因素 4 蒸汽压力的变化 汽包水位的动态特性可用如下方程式 Page 14 汽包水位在给水量作用下的动态特征 给水流量扰动下水位的响应曲线 把汽包和给水看作单容无自衡对象 水位响应曲线为H1曲线 但由于给水温度比汽包内饱和水的温度低 所以给水流量增加后从原有饱和水中吸收部分热量 这使汽包中水位下汽泡容积减少 导致水位下降 当水位下汽泡容积的变化过程逐渐平衡时 水位变化就完全反映了由于储水量的增加而逐渐上升 最后当水位下汽泡容积不再变化时 水位变化就完全反映了由于储水量的增加而直线上升 当突然加大给水量后 汽包水位一开始并不立即增加 而要呈现出一段起始惯性段 Page 15 汽包水位在蒸汽量作用下的动态特征 a 由于锅炉蒸汽负荷增加 使汽包和管路中汽水混合物的汽 水比例发生变化 汽泡容积增加 而引起汽包水位上升 这是引起汽包虚假水位的主要原因 b 蒸汽流量增加 汽包压力下降 炉水沸点下降 由于炉水为饱和水 有更多的水汽化 使汽包水位随压力下降而升高 蒸汽流量突然增加时 实际水位的变化H 是不考虑水面下汽泡容积变化时的水位变化H1 与只考虑水面下汽泡容积变化所引起水位变化H2的叠加 Page 16 汽包水位控制系统结构 双冲量水位调节系统 单冲量水位调节系统 Page 17 三冲量给水控制系统 以汽包水位为唯一调节信号的单参数 单回路调节方法 又称为单冲量水位调节系统 单冲量调节方法不能克服虚假水位对水位控制的不良影响 蒸汽流量作为补充信号的双参数调节方法 又称为双冲量水位调节系统 当蒸汽流量大幅度增加时 由于假水位上升 调节器输出信号不但不去开大调节阀增大给水量 以维持物料平衡 反而去关小调节阀 减少给水量 等到假水位消失后 水位将更加迅速下降 波动很厉害 动态品质很差 扰作用下不能避免水位发生较大幅度的波动 此外 当负荷变化时 控制作用缓慢 即使 虚假水位 不严重 从负荷变化到水位下降要有一个过程 再由水位变化到阀动作已滞后一段时间