超临界循环流化床给水控制策略研究

摘要

清洁煤发电是中国电力工业的跨世纪导向工程，循环流化床(CFB)锅炉技术是目前应用较广的洁净煤发电技术之一，它具有燃料适用范围广、炉内脱硫效率高、NOx排放小、燃烧效率高、负荷调节比大及灰渣可综合利用等优点。CFB锅炉商业化的迅速发展也为其自动控制提出了更高的要求，因此开发CFB锅炉的自动控制技术是一项迫在眉睫的任务。本文针对超临界CFB锅炉的给水控制系统展开研究，主要进行了一下工作:
　　首先，本文结合超临界CFB锅炉的燃烧特性和运行特性，分析出CFB锅炉炉膛蓄热大，燃料燃烧过程复杂等因素导致了CFB锅炉的大惯性和大迟延特性。传统的直流煤粉炉给水控制策略不适用于CFB锅炉，因此需要研究人员寻找到更加超前、动态特性更好的信号来快速地指导锅炉的给水控制。为此本文根据超临界CFB机组的给煤系统、炉膛发热量、过热器差压、汽轮机动态过程分别建立了超临界CFB机组锅炉侧、汽水侧以及汽轮机的非线性控制模型。
　　然后，根据四川白马电厂600MW超临界CFB机组的历史运行数据，本文利用系统辨识、遗传算法和曲线拟合的方法，确定了模型中的静态参数、动态参数以及待定函数，验证了模型的机理正确性以及良好的泛化能力。进而保证了模型中动态热量、中间点参数、负荷指令等超前信号的准确性，为下一步对超临界CFB锅炉给水控制系统的设计提供了基础。
　　最后，本文提出了一套双前馈自平衡给水控制策略，在传统的以中问点焓值为反馈的基础上，增加了更超前、更准确的自平衡给水指令，它包含了三部分:由锅炉汽水平衡原理计算得出的理论给水基准值，由风量和煤量推导出的炉膛动态热量以及负荷指令。从理论上分析了自平衡给水控制策略的可行性之后，本文采用了国电智深控制技术有限公司开发的EDPF NT+工程组态工具设计了控制系统的组态图。最终将其应用于江苏徐州华美热电厂2×350MW超临界CFB机组上，实际验证了自平衡给水控制策略良好的控制效果，为即将于2020年建成的660MW超超临界CFB锅炉控制系统的设计工作提供了一定的参考。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．2 循环流化床给水控制策略的研究状况

1．3 课题的研究难点和主要任务

第二章 机理分析和模型建立

2．1 燃料侧模型

2．1．1 给煤模型

2．1．2 即燃碳模型

2．1．3 炉膛动态热量模型

2．2 汽水侧模型

2．2．1 直流锅炉汽水流程

2．2．2 模型简化

2．2．3 受热段模型

2．2．4 减温水模型

2．3 汽轮机模型

2．3．1 汽轮机对象简介

2．3．2 汽轮机模型的建立

2．4 总体模型

2．5 本章小结

第三章 系统与参数辨识

3．1 系统辨识简介

3．2 静态参数辨识

3．3 待定函数确定

3．4 动态参数辨识

3．4．1 遗传算法

3．4．2 动态参数求取

3．5 模型验证与分析

3．6 本章小结

第四章 给水控制系统的设计

4．1 传统直流锅炉给水控制策略分析

4．2 双前馈自平衡给水控制策略

4．2．1 自平衡给水指令

4．2．2 双前馈自平衡给水指令特性分析

4．3 双前馈自平衡给水指令工程应用

4．3．1 组态图的设计

4．3．2 热量信号动态前馈部分投入前后的比较

4．3．3 机组负荷动态前馈部分投入前后的比较

4．3．4 自平衡给水指令总体控制效果

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 本文的主要成果和结论

5．2 研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果