循环流化床锅炉燃烧系统建模与仿真

论文摘要

循环流化床燃烧是一种具有燃料适应性广、污染低、燃烧效率高等众多优点的洁净煤燃烧技术。然而,对大型循环流化床锅炉燃烧特性的认识和研究还是很少的,这大大阻碍了循环流化床锅炉大型化的步伐。因此,就需要建立相应的循环流化床锅炉燃烧系统的数学模型以用来研究循环流化床锅炉的燃烧特性,通过数学建模的方法得到的锅炉特性可以为循环流化床锅炉的大型化和设计提供理论支持。首先,本文通过对循环流化床锅炉燃烧理论进行分析,综合考虑循环流化床流动、传热和燃烧机理,采用集中参数建模方法,建立了循环流化床锅炉燃烧系统主要过程的数学模型。其次,采用模块化建模思想,在Matlab/Simulink仿真平台支撑系统下,结合C-MEX S-函数、S-Function模块、Memory模块、模块封装等基本方法,通过合理的系统分解和模块结构设计建立了循环流化床锅炉燃烧系统的仿真模块库,利用模块库搭建出燃烧系统的仿真模型。最后,以HG-1025/ 17.5-L.HM37为仿真对象进行了仿真试验,试验结果表明所建立的仿真模型运行稳定,该模型能够满足实际系统仿真的要求。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 符号说明
• 1 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 循环流化床锅炉简介
• 1.2.1 循环流化床锅炉的工作原理
• 1.2.2 循环流化床锅炉的优缺点
• 1.2.3 循环流化床锅炉的国内外发展状况
• 1.3 循环流化床锅炉建模与仿真的研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 本文研究内容
• 2 仿真对象简介
• 2.1 锅炉整体布置
• 2.2 锅炉辅机设置
• 2.2.1 配风系统
• 2.2.2 点火系统
• 2.2.3 给煤系统
• 2.2.4 灰渣排放系统
• 2.2.5 石灰石系统
• 2.2.6 加料系统
• 2.2.7 给水和水循环系统
• 2.3 本章小结
• 3 循环流化床锅炉燃烧系统的数学模型
• 3.1 循环流化床锅炉燃烧系统数学模型的特点
• 3.2 流动模型
• 3.2.1 密相区流动模型
• 3.2.2 稀相区流动模型
• 3.3 传热模型
• 3.3.1 颗粒对流传热模型
• 3.3.2 气体对流传热模型
• 3.3.3 辐射传热模型
• 3.4 燃烧模型
• 3.4.1 挥发份的析出和燃烧模型
• 3.4.2 焦炭颗粒的燃烧模型
• 3.4.3 氮氧化物的形成与还原模型
• 3.4.4 硫氧化物的生成与吸收模型
• 3.5 燃烧系统模型的平衡方程
• 3.5.1 相区总能量平衡方程
• 3.5.2 床料质量平衡方程
• 3.5.3 残碳质量平衡方程
• 3.5.4 氧气浓度平衡方程
• 3.5.5 颗粒总能量平衡方程
• 3.6 本章小结
• 4 仿真模型的建立与仿真试验
• 4.1 基于 MATLAB/SIMULINK 建立循环流化床锅炉模型的优点
• 4.2 Matlab 与 C 混合编程
• 4.2.1 C-mex S 函数
• 4.2.2 编译环境配置
• 4.3 建立仿真模型
• 4.3.1 数学模型的程序化
• 4.3.2 模型的封装
• 4.3.3 仿真模块库的建立
• 4.4 燃烧系统仿真试验
• 4.4.1 给煤量阶跃的仿真试验
• 4.4.2 一次风量阶跃的仿真试验
• 4.4.3 给煤量和风量同时阶跃的仿真试验
• 4.5 本章小结
• 5 结论及展望
• 5.1 结论
• 5.2 未来展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集