开题报告-柴丹阳-1227024131

1、中北大学毕业论文开题报告学生姓名：柴丹阳学号：1227024131学院：中北大学（朔州校区）专业：热能与动力工程论文题目：循环流化床锅炉控制系统设计指导教师：王志勋2016年3月11日毕业论文开题报告1 .结合毕业设计情况，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 本课题研究的背景及意义循环流化床锅炉是70年代中期国际上发展起来的一项燃煤技术，CF丸目前国内外推崇的高效环保型锅炉，具有燃料适应性广、负荷调节性能好、燃烧效率高、环境污染小综合利用效果良好等优点。循环流化床（CFB）由于其优越性能，已越来越多地在我国中小电厂获得应用10首先CFB锅炉的燃放效率很高、燃用的

2、各种低质煤的范围更宽、在炉内用更少的石灰石可取得更佳的脱硫效果；其次运行温度的降低减少了结渣的可能性，并使得NOx排放更少，产生更少的污染物；由于燃料在炉膛内停留的时间更长，使热效果更佳；由于烟气速度和固体携带量之间的适当关系而使CFB锅炉可以在很宽的负荷范围内运行。另外，燃烧后排出的灰、渣还可以综合利用，因此引起了国内外的广泛关注和重视2。至今为止循环流化床锅炉仍是一种工艺上不断改进的新型锅炉，它的燃烧过程具有高度的非线性、不确定性、时变和大滞后及多变量耦合严重等复杂特性。尤其是目前对其燃烧机理和模型化的研究尚未成熟，虽然已经研究出了许多模型，但是都不很准确，而且不同的锅炉的模型也不相同，燃

3、烧过程中也发生变化。大多中、小型锅炉的控制运行现状不尽人意，多数锅炉处于人工控制状态，加大了人工操作的劳动成本，并且运行效率低下，降低了锅炉的热效率。因此提高中、小型锅炉的运行效率，实现循环流化床锅炉的自动控制对国民经济的发展有十分重要的意义网。中国是世界上能源生产和能源消费大国之一，2001年中国煤炭产量居世界第一位，占世界总量的24.4%,中国发电量居世界第二，占世界总电量的9.4%4。由此可见火电在中国经济发展中是非常重要的一环，因此采用计算机技术、自动化技术来实现循环流化床锅炉综合自动化来提升整个锅炉、机组甚至是整个电厂的效率是目前过程控制的主要研究方向之一，是一项具有重要实际意义的研

4、究课题。1.2 本课题国内外研究现状目前，国内中、大型循环流化床锅炉投运数量越来越多，这些电厂一般采用DCS空制系统进行机组运行控制。DCS空制系统应用于煤粉锅炉经验已经很成熟，而且自动化水平、安全性都比较高。对于国内的循环流化床锅炉，目前的DCS空制系统现状基本是套用煤粉炉的DCS空制逻辑，只是稍加改动；另外基于国内电厂基建现状，多数机组都是在抢工期的情况下投运的，所以留给控制系统研究人员的研究时间几乎没有50然而循环流化床锅炉的燃烧机理十分复杂，循环流化床锅炉的设计尚处于经验设计阶段，系统中变量之间的耦合比较紧密，而且具有严重的非线性。循环流化床锅炉热工自动控制，特别是燃烧自动控制方面的问

5、题已成为其进一步推广应用的主要障碍，循环流化床锅炉的运行自动化已成为其走向实用的关键之一。为解决这一问题，在控制系统的设计方案的探索上，我国专家也提出了不少的设计方案。如：陈瑞枫（1992年）针对CFB锅炉控制系统多出入多输出的、且大惯性的特点提出的动态解耦自校正预估算法；叶海文（1997）采用分层控制方法，由监控系统完成负荷控制、排污控制等高层次的任务，由基础控制系统完成大部分的控制环节60目前，我国现有很多循环流化床锅炉，但是其中大部分自动控制水平很低，尤其国内大多数锅炉都是人工控制的，或者就是简单的仪表单回路调节系统。这种系统由于燃料浪费很大，燃烧不彻底、排烟痒含量偏高、排烟热损失大等问

6、题，直接造成了锅炉热效率低下和大量能源的浪费，同时也给环境带来很大的污染。电力生产安全性、经济性、环保性要求的提高和生产过程的日趋复杂，对电厂热工控制提出了更高的要求。目前，国内热工过程中最常用的方法仍然是PID控制，但是PID仍有很大的局限性，控制器的参数难以自动调整口。1965年美国加州大学的L.A.ZADEH教授创建模糊控制理论和1974年英国的E.H.Mamdani教授成功的讲模糊控制应用于锅炉和蒸汽机控制，讲这种基于知识规则的模糊控制应用于锅炉的热工控制过程，具有较强的理论与实践意义网。在我国大部分发电和炼化等行业，仍大多采用传统控制模式，不能完全满足锅炉高效和平稳运行的要求。因此，

7、研究先进的锅炉控制系统已经成为国内外专家学者们的重要课题，先进的控制系统不但能够保证装置的安全运行，而且还能保证锅炉的能耗、物耗和环保指标。近年来，国内外出现了自动校正系统、自适应系统、模糊控制、智能控制等新型控制系统，国内高校、研究院和企业逐步展开锅炉的数学模型与仿真研究，开展模糊控制算法及智能控制系统的研究，取得了一些成果并获得很好的应用，锅炉的优化控制技术已研究多年并在逐步完善。因此，近几年来我国循环床燃烧技术除在新设计动力锅炉和工业国库及改造旧锅炉方面得到了广泛应用和迅速发展之外，在粉煤气化、烧洗煤泥、煤什石、等领域也得到了应用90目前生产装置多采用集散控制系统，但真正实现锅炉自动控制

8、的并不多，只用做数据采集、出口温度的单回路调节，模仿代替仪表PID调节,无法达到最优的节能操作状态。我国目前已运行的循环流化床锅炉遇到的主要问题有：炉蒸发量达不到设计的额定值；高温分离器和物料返送器内结焦；耐火材料和受热面磨损；锅炉排烟温度偏高100因此，锅炉的自动控制技术，除了在工艺装备上进行改进外，还要进行系统的大量优化。国外循环流化床锅炉的炉型也较多，各家公司都有自己独特的流派，主要有西德的lurgi型、芬兰Ahlstrom公司的pyroflow型、西德bab-cock公司的circoflow型等。在西欧、北美和日本，循环流化床燃烧技术的开发受到高度重视，许多有关的高等院校，科研机构一直

9、在开展研究工作，经常举行各种国际性学术会议研讨循环流化床锅炉发展技术11。在机组基建调试期间，大家对于控制系统一般都是只要能保证锅炉正常启动和停运就行了，至于控制系统的优化、逻辑的优化、自动的投入与优化、锅炉保护的设定等都是简单的在煤粉炉的控制理念下做一些简单修改。然而，循环流化床锅炉和煤粉锅炉从燃烧机理上说有很大的区别，这就决定了控制逻辑及理念应该有很大的不同。所以套用煤粉锅炉的控制理念往往不能适合循环流化床锅炉。这也就是目前为什么许多循环流化床锅炉许多自动投不上、许多保护不敢投等等，从而造成循环流化床锅炉的运行人员数量多，劳动强度高，效率低下等，而且锅炉的运行也极为不稳定自从1921年德国

10、人FrizeWinkler建立了第一个流化床实验台至今，流化床技术已取得了巨大突破。我国已成为世界上CFBB总蒸发量最大、总台数最多的国家13。由于我国循环流化床锅炉研究资金投入不足、研发力量分散，而市场需求又迫使未经商品化过程的实验炉及其控制系统马上推向市场予以应用，因此目前投运的循环流化床锅炉和控制系统都暴露了各种各样的问题。因此，应针对我国目前中、小型循环流化床锅炉自动化程度不高的情况，对DCS然烧控制系统、汽包水位控制系统和蒸汽温度调节系统进行深入的研究和应用，提出切实有效的控制系统解决方案，提高系统的安全性和稳定性140循环流化床锅炉的自动化控制系统是一个非常复杂的系统，现在基本上还

11、停留在以实践经验为主、理论为辅的模式上，因此，要进一步加强流化床锅炉动态数学模型的完善化和定量化，深入进行循环流化床锅炉整体控制规律和控制策略的研究，集中国内有关方面的科研技术力量，攻克存在的问题，使循环流化床锅炉稳定下来，形成较大的生产力，并为进一步研发大型循环流化床锅炉及其控制系统做准备15o参考文献：1李明富.循环流化床锅炉的特点与发展现状J.工程与技术,2001,7:122Basu,P.Combustionofcoalincirculatingfluidized-bedboilers:areview.ChemicalScience,1999,54(22):554755573邓玉萍.循环

12、流化床锅炉控制系统的研究D.硕士学位论文.东北大学.20064李敏.浅谈中国能源现状及未来J.山西电力，2004(3):135赵伟杰王勤辉张文震等.循环流化床锅炉控制系统的设计和应用M.中国电力出版社,2009:93-976李勇.先进计算机技术在CFBBI炉控制系统中的应用开发D.硕士学位论文.山东大学.20087张小敏，楚彦君.模糊控制在电厂热工过程中的应用研究N.陕西广播电视大学学报,2001,2:168胡一倩，吕剑虹，张铁军.模糊控制在锅炉热工控制中的应用简介及研究前景D.工业控制计算机,2002:1-59刘德昌，吴正舜，张世平，陈汉平.我国循环流化床锅炉的发展现状和建议J.动力工程，2

13、003,6:11510吕伟.循环流化床锅炉的发展现状及前景J.创新科技与应用，2012,5:1211ShenYou-ting,SongZe-xi,SuHong-Wei.VerificationoftheTsinghua-CFBBModelwiththeTestingResultsonanIndustrial-ScaleCFBBoiler.ProceedingsofInternationalPowerEngineeringConfenrence,Hangzhou,1992:18719512路春美程世庆.循环流化床锅炉设备与运行(第二版)M.中国电力出版社,2008:22-2613宋瑞福.CFB机

14、组先进控制方法研究D.硕士学位论文.山东大学.200514孟祥宝.DCSS统在循环流化床锅炉控制中的应用研究D.硕士学位论文.哈尔滨理工大学.200915李辉,陆继东，黄义华.循环流化床工业锅炉热工自动化及计算机监控J.热力发电，2001,6:3-4毕业论文开题报告2.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 本课题要研究或解决的问题锅炉的总体控制要求包含在以下七个方面：汽包水位、主蒸汽温度、主蒸汽压力、炉膛负压、炉膛温度、料层高度、燃空配比。课题的主要研究内容：(1)循环流化床锅炉工艺及运行参数特性的分析：介绍循环流化床锅炉的发展历史及在我国发展应用的现状。描述循环流化床锅炉的运行流程。根据循环流化床锅炉运行的要求，进一步详细分析燃烧系统和汽水系统中各个子控制系统被控量的动态特性及之间耦合关系，如主蒸汽压力、料床温度、一次风量、二次风量、汽包水位等。(2)循环流化床锅炉控制方案的设计与实施：基于在国内广泛应用的国产DCS系统，设计热力发电厂的分散控制系统并应用，以此为基础对循环流化床锅炉的控制系统进行更深入的研究。针对300MWS环流化床锅炉的特点，重点研究分析燃烧系统、汽水调节系统等控制策略，并设计控制算法和控制逻辑在DC繇统中的实现。2.2 拟采用的研究手段循环流化床锅炉的主要控制系统是燃烧控制系统和汽水控制系统，每个主控系统又有许