循环流化床锅炉床温控制策略优化

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1、循环流化床锅炉床温控制策略优化摘要在我国燃煤发电厂中76%的发电燃料为煤炭，循环流化床是一种煤的高效燃烧技术，在我得到了迅速发展。循环流化床锅炉由于木身固有的特性，常规的控制手段很难达到控制的需要。本文在前人研究成果的基础上，针对循坏流化床锅炉床温控制模型提出一种自适应整定PID控制方案，最后又重点阐述了床温控制系统的DCS组态实现。关键词循环流化床；锅炉床温；控制策略口前，电力工业已经成为我国经济飞速发展的支柱型产业，在我国燃煤发电厂屮76%的发电燃料为煤炭。为了减少环境的污染、实现绿色环保的经济发展之路，采用新方法、新技术提高燃煤效率、实现煤炭资源的清洁就势在必行。循环流

2、化床是一种煤的高效燃烧技术，在我国得到了迅速发展，循环流化床锅炉市于具有非线性、多变量、强藕合和时时变化的特点，并且还根据负荷运行的变化而改变，因此常规的控制手段很难达到控制的需要。H前针对循环流化床锅炉床温控制的研究非常多，呈现岀很多智能控制算法，例如模糊控制方法、神经网络方法等。木文结合这些研究成果，针对循环流化床锅炉床温控制模型提出一种口适应整定PID控制方案，最后使用DCS组态进行实现。1循环流化床锅炉床温控制分析循环流化床锅炉的床温是表征锅炉安全、可靠和经济运行的重要参数，床温的高低关系到循环流化床锅炉燃烧的经济性和蒸汽品质。循环流化床锅炉床温的理想温度是800°C

3、〜900°C范围之内。本文将从以下三个方面分析循环流化床锅炉床温对彖模型及PID控制原理。1」循环流化床锅炉控制特点由于循坏流化床锅炉在运行方式和组成结构上和常规锅炉有明显差异，1大I此其锅炉自动控制难度更大、技术更复杂、耍求更高。循环流化床锅炉的床温直接影响锅炉内降氮、脱硫等化学反应的速率，锅炉的床温过低不但会使锅炉效率下降，还会造成炉膛灭火，从而带來循环流化床锅炉停炉的故障发生。锅炉的床温过高容易导致结焦，使S02和NOX的排放量增加，从而破坏循环流化床锅炉的正常运行。同时循坏流化床锅炉的床温还影响到汽水系统的吸热量，I大I此，所有的循环流化床锅炉H动控制都是围绕床温•的

4、稳定和系统运行所要求的蒸汽参数进行。1.2循环流化床锅炉床温控制模型由于影响循环流化床锅炉床温的因素众多，对于已经投入使用的机组进行建模就更加困难，因此采取实验的方法在机组某一个稳定工况下，人为的加入一些扰动，记录被测参数随扰动变化的情况，然后将这一变化过程用运行参数或响应曲线來表示。木文以煤量为扰动，选择65%工况下，以循环流化床锅炉床温为分析对彖进行建模，其数学模型如下所示：根据65%负荷的工况下循环流化床锅炉床温传递函数表达式得出，该模型具有非线性，大迟延的特征。1.3床温对彖的PID控制系统原理带有外置式热交换器的循环流化床锅炉由于木身的结构就能解决床温和蒸汽压力在控

5、制回路上的耦合关系，因此可以通过控制外置式换热器循环物料量的多少來调节循环流化床锅炉的床温。冃而我国普遍采用的是没有外置式热交换器的循环流化床锅炉，主蒸汽压力和床温的调节是通过控制给煤量和送风量进行实现。当通过调节给煤量控制床温时会影响负荷的大小，通过调节送风量控制床温吋，由于传热系数的改变也会影响负荷。因此，循环流化床锅炉理想的控制系统应该是多回路的，但是多回路的控制在现实中很难实现。PID控制器由于具冇参数调整方便、结构简单的优点目前在控制领域得到了广泛的应用。图1是以循环流化床锅炉床温为被控对彖的单一控制回路的控制原理图。其屮R是锅炉床温的给定值，Y是测量值，U是PID

6、控制器的输出，Z是煤机皮带的转速，m是给煤量。图1循环流化床锅炉床温控制原理图2床温控制系统的DCS组态实现2.1床温对象的控制方法根据循环流化床锅炉燃烧的四个输入过程：引风量、燃烧量、一次风量和二次风量，循环流化床锅炉床温的调节用引风量控制炉膛压力；用燃烧量控制主蒸汽压力，用一次风量维持锅炉床内的流化状态；用二次风量调节烟气的含氧量；用一、二次风的配比调节锅炉床层的温度。2.2床温系统的DCS组态实现曲于大多数的DCS控制系统不具备模糊推理的功能，因此采用DCS给定的组态模块实现起來较困难。如果采用编程的方式实现又具有实时性羌、计算周期长的缺点。本文通过研究得岀：把大量的计

7、算工作事先处理好，把复杂的数学模型用简单的关系进行表达，这样就是利用DCS实现人工智能的控制策略。1）反馈控制部分。我们把循环流化床锅炉床温设定值通过模拟量设定器给定，约定850°C为理想温度。把來口现场的循环流化床锅炉床温的三个测量信号经过取屮值的方法确认为床温的被调量。设定温度和实际测量问题Z间的偏差信号经过死区限制后作为PID调节器的输入，死区的范围一般设定在5°C〜20°C之间，木控制系统采用单-回路PID的闭环控制方案，对温度偏差信号的调节具有及时的优点。2）调节器参数的模糊在线修正。由于循环