燃煤锅炉温度控制系统设计+MATLAB仿真(2)

菜单

2.2.2 对燃气比例电磁阀的控制过程 10

2.2.3 对燃气热水锅炉中风机的调速处理 11

2.2.4 建立燃烧控制系统的模型 11

2.3 燃气热水锅炉燃烧过程控制系统的设计方案 12

2.3.1 燃烧控制系统的结构 12

2.3.2 对控制过程的算法选择 13

3 模糊PID控制器设计 14

3.1 模糊控制的基本原理 14

3.1.1 模糊化接口 15

3.1.2 知识库 15

3.1.3 推理与解模糊接口 15

3.2 锅炉温度的模糊PID控制设计 16

3.3 模糊PID控制器设计 17

3.3.1 供热锅炉系统输入、输出变量隶属度函数的结构及模糊化。 17

3.3.2 控制规则及控制规则表 19

3.3.3 模糊规则决策表 21

3.4 模糊PID控制算法仿真实现 23

4 论文总结 28

致谢 29

参考文献 30

1 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

国外很早就开始尝试对冷凝式锅炉进行试验升级，取得了令人倾佩的成果，有很多的工程公司已经投入生产了最初代锅炉，甚至是改良版的商业化的冷凝式锅炉，这也导致传统锅炉产品被此次研发大大提高了瞻热能的使用效率。最近几年，尤其是进入21新世纪，环保和节能已经逐渐变成人们必须要面对的两个很是严峻的形势，为此作为能源消耗的大户锅炉节能就越发受到人们关心和关注。也是因为这个问题，在环保和节能上的作用对于锅炉烟气冷凝就很是明显，人们对于烟气冷凝过程进行了更加具有针对性的细致的试验。正常情况下供热锅炉排出烟雾的温度约为159～199摄氏度，不过回水的温度比较高，锅炉的壁面受到的温度比较高，烟气中的水蒸气不能够产生大量的凝结放热，正因为此，燃料的低位发热量是作为正常锅炉热效率计算的主要依据，在一般情况下只可能达到87％～91％。在20世纪70年代，各种不同型号的冷凝式锅炉，逐渐的在欧洲，美洲等国家开始研制，他们可以把锅炉排出的烟雾温度控制在40～60摄氏度之间，通过利用汽化潜热烟气中的水蒸气的作用，将锅炉的热效率进一步的提升达到105％～111％之间。由于冷凝式锅炉节能效果显著，燃料消耗量比一般意义上锅炉小得多。所以，我国大面积使用冷凝式锅炉运用在热水供应和供暖系统上。

在我国的能源结构中，煤炭的使用量是最大的。与轻柴油，天然气等其他燃料比较，煤的能源利用率低，使用煤所导致的碳排放污染环境，导致大气环境遭到破坏，环境质量迅速被恶化。为了提高空气质量，我国政府决定调整燃料消费结构，采取以天然气、轻柴油作为主要的锅炉燃料，从而削减煤的使用率。在燃料结构发生变化之后，也带来了很多不利因素，比如说：1、即便是是轻柴油还是天然气也都属于燃料，在氧化的过程中同时也会产生出一定数量的CO，二氧化硫等对环境有害的污染物。因此，要想减小对大气的破坏，对空气进行有效的保护，大幅度降低燃烧物的数量是烟气减排最好的方法。2、使用锅炉的成本变大，柴油或者是天然气的市场价格的几倍于煤炭，在使用新的燃料代替煤后，导致使用者运营成本变高，商户的积极性普遍不高。此外，在高低位发热值的参数方面，天然气的发热值相差比较大文献综述，大约在 10％，可在实际的生产实践中测得使用天然气作为燃料的锅炉排烟温度比较高，以致能够达到 300℃左右，现在的热效率计算标准值多是采用参考的低位发热值，而绝大部分普通的燃气锅炉热效率都达不到 90％，普通的燃气锅炉首要问题是物理热能损耗高，并且高低位发热值相差的汽化潜热也被消耗了。所以，解决目前燃气锅炉存在问题的重中之重是如何净化天然气锅炉的烟气以及如何排烟余热利用。通过回收烟气中的汽化潜热，降低排出烟雾的温度，使得锅炉的热效率变高，大幅度降低了生产者的运营成本。并且使用在冷凝水中放入中和物质的办法，来降低污染物对大自然的影响。在现实生活中，可以通过理论假设和实验探究，获得烟气冷凝的技术特点。如使用低阻力设备和耐腐蚀材质，减小回水的温度来冷却锅炉排出的烟气，从而达到回收烟气部分水蒸汽冷凝的要求。在回收显热的同时，完成回收部分汽化潜热降低锅炉排烟的目标。充分使用高位发热量和地位发热量之间的能量差，从而最大限度上的降低氮氧化物的排放数量，提升锅炉燃烧的效率，从而完成节能与环保的经济利益的目标。在天然气锅炉排放的烟气中可用的水蒸气冷凝热的数值，与燃料的化学成份、燃料的种类和排烟温度等因素有关。因为气体燃料的高位发热量与低位发热量之差要远远高于液体燃料和固体燃料。所以使用天然气气、轻柴油的冷凝式锅炉的冷凝换热效率的提升幅度最高的。在保证锅炉消耗量固定的状态下，每当排出烟雾的温度降低时，这时烟气中的水蒸气也会因为排烟温度的降低而变的容易凝结，而且传递热量的温度差值也会伴随此变大，最后使得冷凝换热器能获得的能量也就越来越多。因此大家可以看出影响烟雾中的水蒸气冷凝温度的主要因素是燃料中的化学成份的比例，烟气中的二氧化碳的数量以及j天然气或者轻柴油燃烧过程中的过量空气系数。所以，对于冷凝式燃气锅炉来说，怎样正确的精确调控燃料的化学成份，控制烟气中的二氧化碳的比例和燃料燃烧时的过量空气系数等因素就拥有很高的科研价值。