循环流化床动态特性及控制规律研究

• 作 者: 石岩
• 机 构: 东南大学
• 出 处: 东南大学
• 发表日期: 2009年期
• 关键词: 循环流化床锅炉 洁净煤发电 燃烧系统 动态特性 模糊PID控制

循环流化床（CFB）煤燃烧作为一项洁净煤发电技术，由于具有燃料适应性广、燃烧效率高、高效脱硫等独特优点而得到了广泛的应用。但是，循环流化床锅炉是一个时变、大滞后、多变量耦合的复杂系统，工作机理还未被充分掌握，缺少准确的动态模型，很多常规锅炉控制方法很难达到理想的控制效果，流化床锅炉自动控制已成为其运行过程中主要问题。借助计算机仿真技术，建立循环流化床锅炉仿真模型，用于分析流化床动态特性、研究流化床自动控制存在的问题具有重要意义。
论文在分析循环流化床锅炉燃烧系统机理及现有的研究成果基础上，建立了流化床流体动力学模型、燃烧模型和传热模型；根据流化床流动特性将炉体分为密相区和稀相区，并推导出密相区和稀相区质量、能量平衡方程；利用徐州贾汪电厂440t/h流化床锅炉设计参数及现场运行数据，设定模型稳态数据；依据各子模型和物性参数计算关系式，建立了简易的循环流化床整体动态模型。
论文选用MATLAB软件完成模型，并对循环流化床锅炉动态特性进行仿真，仿真结果表明所建的模型能正确反映循环流化床锅炉的实际过程和运行特性。在循环流化床整体动态模型基础上，抓住影响床温和主蒸汽压力的重要因素，建立床温和主蒸汽压力简化模型，用于循环流化床主控系统的控制规律研究。
由于循环流化床锅炉燃烧系统时变特性，常规PID控制器难以达到理想的控制效果。本文设计一种基于模糊控制理论的自适应整定PID参数算法，并对算法的结构、实现及工作方式作了详细介绍。采用模糊自整定PID算法对流化床床温和主蒸汽压力系统进行控制仿真，系统性能比PID控制有很好的改善，超调量和调节时间都大大减小。运行负荷降低30％时，PID控制器控制品质较差，而采用模糊自整定PID控制器，由于PID参数在线进行自整定，控制效果比较理想，适合循环流化床在变负荷运行工况下进行控制。