电厂锅炉燃烧控制系统分析与研究文档格式.doc
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牛富强
学院:
电力学院
系别:
动力工程及其自动化
专业:
热能与动力工程
班级:
热动(电)05-1
指导教师:
王胜捷副教授
赵爽讲师
二〇〇九年六月
内蒙古工业大学本科毕业论文
摘要
对于火力发电机组,在系统组成与结构一定时,机组运行的安全性和经济性主要取决于锅炉安全经济的运行,而锅炉运行的安全性和经济性又主要取决于锅炉燃烧系统的性能。
本文结合燃煤锅炉运行的具体情况,以自动控制原理为基础,对锅炉燃烧系统的运行进行了深入的研究,主要内容为:
描述了锅炉燃烧控制系统的工作过程及基本原理,分析了锅炉燃烧系统的动态特性并依托被调参数的特点介绍了不同类型锅炉控制系统的具体调节方案:
1.炉膛负压控制系统采用以送风量为前馈信号,引风量为控制量的控制系统。
2.烟气含氧量控制系统采用以烟气含氧量为主要调节量的控制系统。
3.详细介绍了直吹式锅炉及燃油锅炉的负荷调节过程。
4.以600MW锅炉机组的运行情况为例,具体分析了锅炉燃烧过程中燃料量、送风量、引风量的变化情况。
5.采用工程整定方法对燃烧系统的参数进行了详细整定。
同时文中还分析了目前燃煤锅炉所存在的问题及当前的发展前景,展望了循环流化床技术在锅炉燃烧过程中所起的重要作用。
关键词:
锅炉;
自动控制;
燃烧系统
Abstract
Inpowerplants,whenthestructureisincertain,thesecurityandeconomyoftheunitdependsontheperformanceoftheboiler.However,theperformanceoftheboilerdependsonthesecurityandtheperformanceoftheboilercombustionsystem.
Inthispassage,contacttothespecificoperationofcoal-firedboilerandbasedontheprincipleoftheautomaticcontrolsystem,researchtheboilercombustionsystemforanpenetrateresearch,themaincontentsasfollows:
Descripingtheboilercombustioncontrolsystemandthebasicprinciplesoftheprocess,analysisingdynamiccharacteristicsoftheboilercombustionsystemandrelyonthecharacteristicsoftheparameterstointroducethespecificprogramofthedifferenttypesofboilerregulatesystems.1.Thefurnacepressurecontrolsystemwasusedtosupplyfeed-forwardsignal,citedthevolumeofairflowforthecontroloftheregulatesystem.2.Oxygencontentoffluegascontrolsystemusedoxygencontentofthefluegastoadjustthevolumeasthemaincontrolsystem.3.Detailtointroducetheblowingofthestraightboilersandfuelloadontheadjustmentprocessintheboiler.4.Usethe600MWboilerunitoperationasanexample,detailtointroducetheboilerfuelcombustionprocess,inwhichthefuel,theairtrafficandthecitinginthechangesofairvolume.5.Theuseofengineeringmethodsoftuningtoparameterthecombustionsystemindetailways.Atthesametimetherewasalsoanalyzingtheproblemsofthecurrentcoal-firedboilerandthecurrentdevelopmentprospectsandlookforwardtotheimportantroleofthecirculatingfluidizedbedtechnologyinthecourseofthecombustionboiler.
Keywords:
boiler;
automaticcontrol;
combustionsystem
目录
引言 1
第一章控制系统理论 3
1.1控制系统的简介 3
1.2控制系统的组成及热工对象的特性 4
1.2.1自动控制系统的组成 4
1.2.2热工对象动态特性的特点 4
1.3自动控制系统的性能指标 9
1.4热工控制对象的基本调节策略 13
1.4.1自动调节器的基本调节规律及其作用 13
1.4.2自动控制系统调节器的控制规律 14
1.4.3复杂调节系统 17
1.5电厂自动控制系统的整定方法 21
1.5.1控制系统性能的整定 22
1.5.2典型控制系统的工程整定 23
第二章锅炉燃烧过程 29
2.1燃烧设备在锅炉机组中的作用 29
2.2锅炉燃烧过程的实现 29
2.3锅炉燃烧技术的发展 31
第三章锅炉燃烧过程自动控制系统 32
3.1锅炉燃烧控制系统简介 32
3.1.1锅炉燃烧控制系统的组成 32
3.1.2燃烧控制系统的基本任务 32
3.1.3燃烧控制系统基本任务之间的联系及意义 33
3.2锅炉燃烧控制对象的动态特性 33
3.2.1汽压控制对象的动态特性 33
3.2.2炉膛负压的动态特性 37
3.3锅炉燃烧过程自动控制系统 37
3.3.1“燃料—空气”燃烧控制系统 37
3.3.2采用具有氧量校正的燃烧控制系统 39
3.3.3采用“氧量信号”的燃烧控制反系统 39
3.3.4几种控制系统间性能的比较 40
3.4几种典型燃烧控制系统的调节方案 41
3.4.1燃烧调节系统的基本方案 41
3.4.2中间储仓式的燃烧调节方案 43
3.4.3燃油锅炉的燃烧调节方案 44
3.4.4直吹式煤粉炉的燃烧调节方案 45
3.5燃烧控制系统的参数整定 46
3.5.1燃烧控制系统的整定原则 46
3.5.2燃烧控制系统的工程整定 47
第四章600MW单元机组燃烧控制系统实例 51
4.1燃料控制系统 51
4.2风量控制系统 53
4.2.1一次风压力控制系统 53
4.2.2二次风量(送风)控制系统 55
4.3炉膛压力控制系统 56
第五章锅炉燃烧技术的发展及最新研究成果 59
5.1锅炉燃烧技术的发展过程 59
5.2目前锅炉燃烧技术所存在的问题 59
5.3锅炉燃烧技术的发展前景 60
结论 62
参考文献 63
谢辞 64
引言
随着我国电力工业的迅猛发展以及锅炉燃烧技术的不断提高,高参数、大容量的火电机组已成为主力机组,特别是近十多年来新增的火电机组大部分为300MW及600MW的大机组,这些机组几乎全部采用集控运行方式和分散控制系统。
然而在我国的电力发展中,大部分的中、小型电厂自动化水平较低,锅炉运行的主要控制方式仍然停留在手动阶段,自动投入率较低,造成电站锅炉运行工况很不稳定,燃烧效率低,厂用电率高,严重影响锅炉的安全经济运行。
因此,如何提高中、小型电站锅炉的安全,经济运行水平,减少事故,提高设备效率,降低煤耗和厂用电率,成为尚待解决的问题。
火电厂锅炉燃烧控制系统是一个较大的综合性控制系统,它主要由燃料量控制、送风量控制和引风量控制三个子系统组成。
燃烧控制对象的三个控制量对三个被控量相互间有显著的影响,是一个多变量控制对象。
燃烧控制系统的组成与许多因素有关,例如,锅炉运行方式、结构形式、制粉系统及磨煤机的类别等等。
但不论哪种情况,燃烧控制系统的组成应符合一个总原则:
当负荷改变时,燃料量、送风量、引风量应协调地成比例改变,以迅速适应负荷改变的要求;
同时维持主汽压、过剩空气系数、炉膛压力不致偏离其给定值过大。
稳态时,保持各被控量等于其给定值。
当燃料量或送风量出现自发性扰动时,能迅速予以消除。
在锅炉燃烧控制系统中现代控制策略得到广泛的发展,其中有代表性的是:
最优化控制,自适应控制,预测控制等,这些优化控制技术将模型与控制系统的设计结合起来考虑,重点在于使所设计的控制系统具有鲁棒性,而模型则不像先前那样要求得很严格。
例如1981年英国学者P.H.Jenkins等根据对锅炉燃烧产物的检测分析,提出了一个能反映燃烧状况的性能指标,通过控制风/煤配比,来达到性能指标的最优化。
1993年德国学者I.Kocaarslan在一台750MW燃煤锅炉上进行了自适应控制研究,现场运行结果表明,自适应控制在提高锅炉热效率和改善蒸汽品质方面,效果良好。
20世纪60-70年代,对锅炉燃烧控制的研究主要集中在锅炉动态特性和数学模型,从线性到非线性,从单变量到多变量等进行了广泛而深入的研究。
而当前研究的目标是使锅炉燃烧控制系统能统一到机、炉、电控制的高效智能一体化,以及信息管理与控制的集成化中,使现场总线控制系统和智能仪表融入到分散控制系统的新型控制及保护策略的网络自动化中,国内外许多公司在这方面已经作了有益的研究。
随着电力生产自动化水平的提高,我国目前所投产的300MW及以上机组均采用分散控制系统(DCS),同时随着环保意识的增强以及节能减
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