PDF《循环流化床锅炉床温动态模型》

第47 卷第3期热力发电Vol.

47 No.3

2018 年3月THERMAL POWER GENERATION Mar.

2018 收稿日期:2017-07-12 基金项目:国家重点基础研究发展计划(973 计划)项目 (2016YFB0600205);

中央高校基本科研业务费专项资金资助(2015ZZD15, 2016MS28) Supported by: National Key Basic Research Program of China (973 Program) (2016YFB0600205);

Foundametal Research Funds for the Central Universities (2015ZZD15, 2016MS28) 第一作者简介:高明明(1979―),男,博士,副教授,主要研究方向为大型循环流化床机组状态监测与控制,[email protected]. 通讯作者简介:刘伟(1994―),女,硕士研究生,[email protected]. 循环流化床锅炉床温动态模型 高明明,刘伟,严国栋,洪烽(华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室,北京 102206) [摘要]循环流化床(CFB)锅炉燃烧技术具有燃料成本低、适应性强、燃烧效率高等优点,但其 燃烧模型变量多且关系复杂.床温作为 CFB 锅炉燃烧过程中特有的参数受多重因素的影 响,难以控制.本文分析了 CFB 锅炉床温的影响因素,并通过机理分析其动态过程,建立 了床温动态控制模型, 其中 CFB 锅炉床温模型参数通过电厂试验和运行数据辨识得出. 将 该床温模型应用于某

300 MW 机组 CFB 锅炉,结果表明该床温模型具有很好的适应性, 且模型辨识精确度较高,可用于实际工业电厂. [关键词]CFB 锅炉;

床温控制;

动态模型;

机理分析;

即燃碳;

水冷壁;

能量守恒;

模型辨识 [中图分类号]TK39 [文献标识码]A [DOI 编号]10.19666/j.rlfd.201707072 [引用本文格式]高明明, 刘伟, 严国栋, 等. 循环流化床锅炉床温动态模型[J]. 热力发电, 2018, 47(3): 45-50. GAO Mingming, LIU Wei, YAN Guodong, et al. Dynamic model of bed temperature for circulating fluidized bed boilers[J]. Thermal Power Generation, 2018, 47(3): 45-50. Dynamic model of bed temperature for circulating fluidized bed boilers GAO Mingming, LIU Wei, YAN Guodong, HONG Feng (State Key Lab of Alternate Electric Power System With Renewable Energy Sources, North China Electric Power University, Beijing 102206, China) Abstract: The circulating fluidized bed (CFB) boiler has the advantages of low fuel cost, strong adaptability and high combustion efficiency, but its combustion model has multiple variables and complicated relationship. As the unique parameter during combustion process of CFB boiler, bed temperature is affected by several factors and it is difficult to control. To solve this problem, this paper analyzes the factors affecting the bed temperature and the dynamic process by mechanism analysis, and establishes the dynamic control model for bed temperature. The parameters of the model were identified by power plant experiments and operation data. Application of this bed temperature model in a

300 MW unit CFB boiler show that, this bed temperature model has good adaptability and high identification accuracy, which can be applied in the practical power plants. Key words: CFB boiler, bed temperature control, dynamic model, mechanism anlaysis, burning carbon, water wall, energy conservation, modeling identification 在能源和环境的双重压力下,循环流化床 (CFB)燃烧技术因其污染排放小、燃料适应性广 等优点已成为当代洁净煤技术的首选[1-3].但是,与 煤粉锅炉相比, CFB 锅炉燃烧过程的迟延和惯性很 大、 被控变量多. 床温作为 CFB 锅炉燃烧过程中特 有的参数之一,对锅炉运行的安全性、经济性和环 保性均有重要影响, 而其所具有的大时滞、 强耦合、 多干扰等特性又使之成为一大控制难题[4-5] . 目前,CFB 锅炉床温控制系统的研究尚不成 熟.在CFB 锅炉床温建模方面,李雅恬[6]对建模对 象载体 CFB 锅炉及其所燃烧的煤种进行了分析, 考 虑了影响床温的各因素,建立了床料和残碳的质量 守恒方程、氧气的浓度守恒方程以及能量守恒方 程,得到了燃料量和床温的控制模型.从运行控制 角度而言,模型比较复杂,很难实际运用.杨永超 等[7] 根据 CFB 锅炉燃烧系统的特性, 通过神经网络 辨识的方法建立了床温模型.但该方法不能完全体 现床温的动态性,导致预测结果误差较大. 本文根据 CFB 锅炉的工作原理,分析 CFB 锅 炉的动态特性,得出影响锅炉床温的因素有给煤