煤粉锅炉优化控制系统设计

1、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

2、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

3、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

4、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

5、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

6、,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。,Pag