国内循环流化床锅炉床温控制现状与综述

国内循环流化床锅炉床温控制现状与综述(转)１前言循环流化床锅炉运行时床温必须保持在其设计范围内，一般约为850℃-950℃之间，在此范围内可以保证正常的流化与燃烧工况，最佳的脱硫效率，较低的NOX的生成量与较高的燃烧效率。由于循环流化床锅炉床温的变化过程是多变量耦合，及非线性，大滞后的工业过程，所以常用的PID控制器很难达到理想的控制效果，现在国内大多工业运行的循环流化床锅炉床温均是采用人工手工方式调节给煤量来控制床温的。采用智能控制器来控制循环流化床锅炉床温国内研究的很少，大多还只是理论研究阶段，而这方面的国外文献几乎没有。以下是对国内循环流化床锅炉床温控制理论研究的总结。2循环流化床锅炉床温控制现状近年来，根据已经商业化运行的循环流化床锅炉的结构不同，床温控制的方式与难易程度也有区别。国外循环流化床锅炉或是国内大型循环流化床锅炉很多带有外置的换热器，这样的循环流化床锅炉床温控制比较容易，可以通过调整外置换热器的换热量来调整床温；而国内普遍采用的循环流化床锅炉无外置换热器，采用的是绝热式或汽冷式高温旋风分离器，炉膛壁面布置水冷壁，下部密相区受热面采用耐高温的防磨材料覆盖，炉膛上部布置过热器，该炉型结构简单、紧凑。但是不能通过调整外置换热器的换热量来控制床温，床温控制较复杂。另外不同的返料方式床温的控制方法也有所不同。采用水冷式的低温返料循环流化床锅炉可以利用返料来调节床温，这样就不会发生床温的调节、汽压调节与一次风调节的耦合现象，控制就比较容易。但是低温返料的循环流化床锅炉容易造成返料系统的磨损，所在现在大多数循环流化床锅炉改用高温返料，返料的温度与床温差不多，这样就只能采用其它方法来控制床温。影响床温的因素很多，主要包括：锅炉负荷、煤质、给煤量、风量，床内存料量，底渣排放量等。其中我们能够控制的主参数是给煤量与风量。2.1循环流化床锅炉床温模糊控制系统国内对循环流化床锅炉床温控制的研究主要是集中在模糊控制器。模糊控制器的维数过多系统会变得复杂,而单用温差不能全面的实现控制要求，因此大多选用二维控制器，以床温温差及温差变化率作为控制器的输入信号，煤量作为控制量，经过现场调查、运行参数的分析和有经验的司炉经验总结，得出多条控制规则，此控制算法在热态实验炉上的试用结果表明：数据曲线虽有轻微的波动，但从整体趋势上来看模糊控制器的自适应能力明显优于手动控制，控制性能也远胜于手动控制。2.2循环流化床锅炉床温串级控制系统有些学者采用床温-燃料量串级控制系统,控制系统图见图1。该系统主控参数为床层温度，副控参数为燃料量，若燃料品质发生变化时，床温控制器动作，调整燃料量。为了改善控制器的动态及稳态性能，采用自调整加权因子的模糊控制器（如图2所示）对给煤量进行调节，从而控制床温。该方法的是先将控制规则解析化，通过调整修正因子来改变控制规则，再用模糊控制规则进行控制，从而通过对模糊控制规则的调整来提高模糊控制器的性能。解析表达式为:自调整因子由模糊推理来产生,因此相当于在原来模糊控制器基础上增加了一个用于调整加权因子的模糊控制器.但是此方法忽略了床温被控对象大惯性的影响。2.3循环流化床锅炉床温遗传算法控制系统更有学者提出了用与人工经验相结合的遗传算法来获取MIMO系统的模糊控制规则，并用此方法来设计循环流化床锅炉的床温控制器。改进后的遗传算法，将人工操作经验表示为染色体的优良模式，依据经验与启发信息来控制遗传操作的方式和速度，提高了模糊控制规则的效率，仿真结果比较理想。但是遗传算法收敛要一定的时间，在工程应用上存在实时性的问题。2.4循环流化床锅炉床温模糊自整定PID控制系统用模糊自整定PID控制系统用于循环流化床锅炉床温控制，主要由参数可调整PID和模糊控制系统两部分组成,参数可调整PID完成对系统的控制,模糊控制系统实现对PID的3个参数进行自动校正。其实现思想是找出PID参数与偏差e和偏差变化率ec之间的模糊关系,再根据模糊控制规则对参数进行在线修改,以满足不同e和ec时刻对控制器参数的不同要求,而使被控对象有良好的动、静态性能。用matlab软件进行仿真，结果表明模糊自整定PID参数控制系统具有较强的负荷适应能力,对内部扰动有很强的克服能力,鲁棒性能好的特点。模糊自整定PID参数控制适合于负荷多变的控制对象。全文总结循环流化床锅炉床温控制对象是一个非线性、大惯性的系统，以模糊控制为代表的智能控制算法在此类被控对象的应用是必然趋势。文中总结了国内循环流化床锅炉床温控制理论研究现状，仅为研究人员与工程技术人员提供参考。