220t/h高温高压煤气锅炉+50MW汽轮发电机组自动控制系统及其送风自动调节系统的改进

【摘要】：钢铁冶金行业是高能耗部门之一。由于技术陈旧、设备老化等原因,目前钢铁企业生产过程中作为二次能源的副产品如高、焦炉煤气以及转炉煤气的利用率较低,此外,这些产品燃烧和排放产物中含有大量的有害气体,对环境污染严重。目前我国大部分钢铁厂都存在富余煤气剩余现象,直接排入大气不仅不能实现经济回收利用,还对环境造成空气污染。于是,利用富余高焦炉煤气为燃料进行燃气-蒸汽联合循环发电系统CCPP (Combined Cycle Power Plant)的开发和应用,这对于钢铁企业节能和环境保护具有重要的工程实际意义,本文所涉及到的220t/h高温高压煤气炉+50MW汽轮发电机组就是燃气蒸汽循环发电系统(CCPP)的一种延伸应用。 济钢在生产过程中伴生大量的高炉煤气和焦炉煤气,目前济钢除钢铁生产自用部分煤气外,还有大量煤气剩余。剩余煤气中大部分供现有CCPP作为燃料,另一部分波动煤气则作放散处理。经过煤气平衡可知,目前放散的剩余煤气量最大约100000Nm3/h,且大部分为高炉煤气,因为CCPP项目中燃汽轮机对热值要求高,目前剩余煤气无法实现在燃气轮机中燃烧。因此,为解决剩余煤气放散问题,造成余热资源的浪费和环境污染,可新建一台高温高压煤气锅炉,建设依托于济钢已有CCPP项目余热发电系统尚有较大的设备潜力,将波动放散的大部分高炉煤气和和小部分焦炉煤气合理利用作为锅炉燃料,锅炉产生的蒸汽供CCPP已建的50MW汽轮发电机组发电,从而达到节能减排、提高企业经济效益的目的,该项目如果能够实施,通过煤气余热利用,节约了大量能源,优化了企业能源结构的配置,同时避免了煤气放散对环境的严重污染,降低了企业成本,对济钢的经济效益和安全生产,对所在地区的环境保护和经济持续发展都起到重要作用。 本文所要研究的重点就是220t/h高温高压煤气炉+50MW汽轮发电机组自动控制系统。主要是对数据采集系统、模拟量控制系统(MCS)、锅炉炉膛安全保护系统(FSSS)进行了深入研究,根据每个系统各自控制目标,结合国内外先进技术,提出了控制设计方案,明确了各系统主要工艺参数和报警连锁的自动控制要求,,从而实现对控制指标的有效合理控制,这样对整个220t/h高温高压煤气炉+50MW汽轮发电机组系统安全稳定运行也起着至关重要的作用。 如何将煤气安全自动有效的送入高温高压锅炉内进行燃烧是自动控制系统中一个很重要的环节,这与煤气锅炉送风自动调节系统能否切实起到实效有着密不可分的关系。但长期以来,国产机组的送风自动调节系统未能正常投入运行,其主要原因是辅助机械造质量差,自发性扰动多;测量手段不完善；调节对象特性差,工程设计与现场运行实际要求脱节原因造成的。原来设计采用PI调节器,应用线性控制算法,投入自动后,执行机构动作频繁,暂态过程的稳定性很差,不利于锅炉安全运行,甚至造成熄火事故,自动调节设备等于虚设。因此,最后将煤气锅炉送风自动调节系统做进一步研究并提出改进方案。 【关键词】：CCPP 煤气锅炉 自动控制 送风自动调节系统
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TF083
【目录】：

• 目录4-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 课题的研究背景及意义10-11
• 1.2 本文的主要研究内容11-14
• 第2章 CCPP及济钢CCPP系统简介14-22
• 2.1 CCPP简介以及钢铁企业CCPP简介14-15
• 2.1.1 什么是CCPP14-15
• 2.1.2 钢铁企业的CCPP 工艺流程15
• 2.2 济钢CCPP简介15-22
• 2.2.1 济钢CCPP工艺流程简介15-16
• 2.2.2 济钢CCPP副产煤气的燃料配置16-18
• 2.2.3 济钢CCPP电气部分18-22
• 第3章 220t/h高温高压煤气炉+50MW汽轮发电机组系统实现依据22-26
• 3.1 燃料供应22
• 3.2 锅炉选型原则22-23
• 3.3 锅炉蒸汽平衡23
• 3.4 电气部分23-26
• 3.4.1 厂用电接线及布置23-24
• 3.4.2 控制、保护及测量24-25
• 3.4.3 防操作过电压25-26
• 第4章 220t/h高温高压煤气炉+50MW汽轮发电机组自动控制系统26-48
• 4.1 数据采集系统(DAS)26-28
• 4.1.1 总则26
• 4.1.2 显示26-27
• 4.1.3 性能计算27-28
• 4.2 模拟量控制系统(MCS)28-42
• 4.2.1 锅炉-汽机协调(母管压力)控制30-33
• 4.2.2 220t/h高温高压煤气炉控制33-40
• 4.2.3 50MW汽轮机控制40-42
• 4.3 锅炉炉膛安全保护系统(FSSS)42-48
• 4.3.1 基本要求42-43
• 4.3.2 燃料安全系统(FSS)43-44
• 4.3.3 FSSS具体功能44-48
• 第5章 220t/h高温高压煤气炉+50MW汽轮发电机组送风自动控制系统的改进48-56
• 5.1 送风自动调节系统改进的背景48
• 5.2 送风自动调节系统分析48-49
• 5.3 控制系统的调试计算49-51
• 5.4 控制系统的改进方向51-56
• 第6章 结论56-58
• 参考文献58-62
• 致谢62-63
• 学位论文评阅及答辩情况表63

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