[发明专利]一种秸秆直燃循环流化床锅炉变负荷蒸汽压跟踪控制方法

说明书

一种秸秆直燃循环流化床锅炉变负荷蒸汽压跟踪控制方法，针对秸秆直燃循环流化床锅炉变负荷中的实际蒸汽压跟踪目标值的控制问题，建立秸秆直燃循环流化床锅炉的蒸汽压与秸秆燃烧量的连续时间动态模型，根据蒸汽压目标值定义跟踪偏差的积分量，进而建立秸秆直燃循环流化床锅炉蒸汽压与秸秆燃烧量连续时间扩展动态模型，并利用MatLab函数care的计算结果，设计一个秸秆直燃循环流化床锅炉变负荷蒸汽压自动跟踪控制器，实现秸秆直燃循环流化床锅炉变负荷蒸汽压对目标值的自动跟踪控制。本发明设计简单、实施简便、实用性强，提高秸秆直燃循环流化床锅炉燃烧系统运行的控制水平。

技术领域

本发明属于秸秆直燃循环流化床锅炉自动控制领域，涉及一种秸秆直燃循环流化床锅炉变负荷蒸汽压跟踪控制方法。

背景技术

秸秆是一种高效可利用的可再生清洁燃料，可以替代煤炭、石油和天然气等矿物质燃料产生电力，不仅减少人类对矿物能源的依赖，保护国家能源资源，而且严格实现秸秆的高效燃烧是降低我国PM2.5浓度的重要手段，减轻能源消费给环境造成的污染。目前欧美国家建立了较为完善的秸秆类农业废弃物燃烧发电厂，证明秸秆直燃发电、供热具有显著的能源效益和环境效益，而且回收废弃秸秆增加了农民收入，从经济上保证农民不再乱烧秸秆。不同于煤炭、石油和天然气等矿物质燃料，不同品种和产地的秸秆具有不同固定碳、挥发份、水分、灰分等成分比例，加上回收时预处理手段和当地气候的影响，造成了秸秆燃料品质的差异很大。由于循环流化床锅炉对燃料品质的适应性较好，目前循环流化床秸秆燃烧技术在我国发展十分迅速。在循环流化床秸秆燃烧过程中，流化床锅炉蒸汽压力的变化表示锅炉的蒸汽产量和负荷的耗汽量波动特性。当负荷耗汽量需求发生变化时，必须相应地改变秸秆燃料的供应量，使得循环流化床锅炉蒸汽压力的变化能满足流化床锅炉的蒸汽产量能及时跟踪负荷耗汽量的变化。在秸秆直燃发电单元机组中，循环流化床锅炉燃烧蒸汽压力控制与汽机负荷控制是相互关联的，锅炉的蒸汽压力控制系统的任务就是及时调整锅炉燃料量，使秸秆直燃循环流化床锅炉的蒸汽量输出与汽轮机对外界负荷需求而需要的能量输入相适应，其标志是秸秆直燃循环流化床锅炉蒸汽压力的平稳、快速跟踪变负荷耗汽量的需求变化。通过对现有秸秆直燃循环流化床锅炉变负荷蒸汽压跟踪控制方法的文献的检索发现，目前秸秆直燃循环流化床锅炉变负荷蒸汽压跟踪控制方法主要有：基于常规 PID技术的秸秆直燃循环流化床锅炉变负荷蒸汽压跟踪控制方法、基于模糊控制技术的秸秆直燃循环流化床锅炉变负荷蒸汽压跟踪控制方法和基于神经网络控制技术的秸秆直燃循环流化床锅炉变负荷蒸汽压跟踪控制方法，但蒸汽压力的常规PID跟踪控制由于控制器参数是离线确定，不会随秸秆燃料品质和负荷耗汽量变化而改变，因此不能很好的跟踪由于负荷耗汽量改变的对应的蒸汽压力目标值；同样由于秸秆燃料品质的差异大，需要采用大量的模糊度函数，使得环流化床锅炉变负荷蒸汽压的跟踪控制方法的计算量较大；而基于神经网络控制技术的秸秆直燃循环流化床锅炉变负荷蒸汽压跟踪控制方法则需要大量的工业数据样本用于离线训练秸秆直燃过程模型参数，以保证得到较为准确的蒸汽压力与秸秆燃料量之间的动态关系，这些秸秆直燃循环流化床锅炉变负荷蒸汽压力跟踪控制方法对于秸秆燃料频繁波动的品质的蒸汽调节效果的收敛速度缓慢，理解抽象，而且应用过程复杂。因为秸秆燃料品质的频繁波动以及用户需求的周期变化，但循环流化床锅炉蒸汽压力跟踪控制的实时性、快速性和准确性要求高，因此，尽管秸秆直燃循环流化床锅炉变负荷蒸汽压跟踪控制方法研究取得了一些成果，但近年来相关学者对于这个具有挑战性的重要难题仍然进行了大量地研究和探讨，以满足秸秆直燃发电、供热过程对高品质的循环流化床秸秆直燃控制技术的迫切需要。

发明内容

为了克服现有秸秆直燃循环流化床锅炉变负荷蒸汽压跟踪控制方法的理解抽象、在线计算复杂和应用过程复杂的不足，本发明提供一种理解直观、设计简单、易于实现的秸秆直燃循环流化床锅炉变负荷蒸汽压跟踪控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种秸秆直燃循环流化床锅炉变负荷蒸汽压跟踪控制方法，所述方法包括如下步骤：