燃气燃烧器系统分析和控制应用
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摘要
论文介绍了燃气燃烧器发展的背景和应用的范围,特别近年来我国经济持续快速发展,工业化、城市化发展要求城市采用高品质清洁能源。因此,燃气燃烧器在工业和民用工程领域被广泛应用并发展迅速。在燃烧器燃烧过程中,控制氮氧化物NOx非常重要,这是系统重要的环境指标。为了保证燃气燃烧器运行性能需要对燃烧器进行控制,讨论了现存应用的控制算法,包括纯滞后系统的达林控制算法和模糊逻辑控制算法,为进一步分析和应用Eclipse燃气燃烧器控制系统打下了基础。
论文介绍了Eclipse公司的背景,对Eclipse燃烧器进行了分类。描述了15种Eclipse燃烧器和一个监控器。分析了各种燃气燃烧器的特点、性能和应用场合。讨论了Eclipse燃气燃烧器在中国重型汽车集团的新上汽车涂装线,对空气进行加热的实际应用。Eclipse燃烧器能满足实际生产过程对燃气燃烧器在生产、操作、设备连续运转和工艺性能的全面要求。
论文对Eclipse公司的AH-MA V2.10空气加热燃烧器进行了设计和分析,分析了AH-MA线形燃气燃烧器的性能、优点和工作原理。论文进一步对AH-MA V2.10燃气燃烧器控制系统结构进行了分析。给出了燃气燃烧器结构设计的方法,进行了燃气燃烧器结构尺寸设计与燃气气体集(进)气管尺寸和布置设计。分析了燃气燃烧器控制系统的控制方式、点火系统、燃气主气盘。
在对控制系统进行分析后建立了控制系统的控制算法,对改进的算法进行了计算机仿真。论文分析了燃气燃烧器微控制系统的基本结构、组成和控制目标。在比较了两层鲁棒燃烧微处理器控制系统的基础上,增加了空气气流控制,构成了鲁棒自适应控制系统。这样,燃烧控制过程更为细腻,增强了控制器的动态品质,保证了最优的燃烧性能和最小的污染废气排放。模拟计算结果描述了鲁棒自适应参数控制律的系统响应。分析和仿真结果结果证明所建立的自适应控制方案对燃气燃烧器的鲁棒控制是有效的,可提高系统燃烧的效率达到系统性能指标的要求。
The thesis introduces the field of application and background of development of gas burners. Especially, the economy develops rapidly in our country. The development of Industries and city needs the high quality and clean energy. Therefore, gas burners are applied and developed rapidly. In the process of burning, it is important to control Nox. This is an important environment. In order to obtain the property, gas burner need be controlled. The thesis discusses existed control algorithms including Dahlin and fuzzy logic algorithms. It is a base of analyzing and applying Eclipse Burners.
The history of Eclipse Inc. is introduced and Eclipse Eclipse burners are sorted. It describes 15 kinds of Eclipse burners and one burning monitor. It analyzes the characteristic of gas burners, property and application field. Applications of Eclipse gas burners are described for example of Chinese Heavy Truck Company Group to heat air in the assembly line. Eclipse burners can meet requirements of production, operation, running and of equipments.
It analyzes and designs Eclipse burner AH-MA V.210 including its property,advantage and operation principle. Furthermore, it analyzes the structure of control system in gas burners. The design method of burner structure is obtained. Sizes of burner structure, size of air let in pipe and the location of the pipe are designed. The analysis of control system is obtained for control method, fire system and main gas burning plate.
After analysis of control system, the algorithm of control is built. This paper analyzes the basic structure, components and control objective. After comparing the two level robust micro controller of burner system, it adds the control of the airflow in the control system that has more control variables for the robust adaptive control in the burner system. Thus, the process of burning is controlled in high performance, and it guarantees the quality of burning and least pollution emissions. The results of simulation describes that the robust adaptive control has a better dynamic response. It improves property of control algorithm and computer simulation is obtained. The results of analysis and simulation indicate that the adaptive control algorithm can control gas burners better.
论文介绍了Eclipse公司的背景,对Eclipse燃烧器进行了分类。描述了15种Eclipse燃烧器和一个监控器。分析了各种燃气燃烧器的特点、性能和应用场合。讨论了Eclipse燃气燃烧器在中国重型汽车集团的新上汽车涂装线,对空气进行加热的实际应用。Eclipse燃烧器能满足实际生产过程对燃气燃烧器在生产、操作、设备连续运转和工艺性能的全面要求。
论文对Eclipse公司的AH-MA V2.10空气加热燃烧器进行了设计和分析,分析了AH-MA线形燃气燃烧器的性能、优点和工作原理。论文进一步对AH-MA V2.10燃气燃烧器控制系统结构进行了分析。给出了燃气燃烧器结构设计的方法,进行了燃气燃烧器结构尺寸设计与燃气气体集(进)气管尺寸和布置设计。分析了燃气燃烧器控制系统的控制方式、点火系统、燃气主气盘。
在对控制系统进行分析后建立了控制系统的控制算法,对改进的算法进行了计算机仿真。论文分析了燃气燃烧器微控制系统的基本结构、组成和控制目标。在比较了两层鲁棒燃烧微处理器控制系统的基础上,增加了空气气流控制,构成了鲁棒自适应控制系统。这样,燃烧控制过程更为细腻,增强了控制器的动态品质,保证了最优的燃烧性能和最小的污染废气排放。模拟计算结果描述了鲁棒自适应参数控制律的系统响应。分析和仿真结果结果证明所建立的自适应控制方案对燃气燃烧器的鲁棒控制是有效的,可提高系统燃烧的效率达到系统性能指标的要求。
The thesis introduces the field of application and background of development of gas burners. Especially, the economy develops rapidly in our country. The development of Industries and city needs the high quality and clean energy. Therefore, gas burners are applied and developed rapidly. In the process of burning, it is important to control Nox. This is an important environment. In order to obtain the property, gas burner need be controlled. The thesis discusses existed control algorithms including Dahlin and fuzzy logic algorithms. It is a base of analyzing and applying Eclipse Burners.
The history of Eclipse Inc. is introduced and Eclipse Eclipse burners are sorted. It describes 15 kinds of Eclipse burners and one burning monitor. It analyzes the characteristic of gas burners, property and application field. Applications of Eclipse gas burners are described for example of Chinese Heavy Truck Company Group to heat air in the assembly line. Eclipse burners can meet requirements of production, operation, running and of equipments.
It analyzes and designs Eclipse burner AH-MA V.210 including its property,advantage and operation principle. Furthermore, it analyzes the structure of control system in gas burners. The design method of burner structure is obtained. Sizes of burner structure, size of air let in pipe and the location of the pipe are designed. The analysis of control system is obtained for control method, fire system and main gas burning plate.
After analysis of control system, the algorithm of control is built. This paper analyzes the basic structure, components and control objective. After comparing the two level robust micro controller of burner system, it adds the control of the airflow in the control system that has more control variables for the robust adaptive control in the burner system. Thus, the process of burning is controlled in high performance, and it guarantees the quality of burning and least pollution emissions. The results of simulation describes that the robust adaptive control has a better dynamic response. It improves property of control algorithm and computer simulation is obtained. The results of analysis and simulation indicate that the adaptive control algorithm can control gas burners better.
引文
[1]. 赵晓红. 王爱洁 浅谈我国自动燃气燃烧器的发展 工业锅炉 2003.05
[2]. 郭泳源. 刘树琴, 燃煤-燃气锅炉的燃烧器及控制系统 煤气与热力,2003.06
[3]. 李景植. 王育. 吴尚威. 王雪清. 孙树涛, 油气混烧燃烧器的改进及调整 黑龙江电力 1995. 04
[4]. 严祯荣. 杨茉. 张建立. DK-H400G 型燃烧器改造与炼油厂干气回收综合利用 节能, 2003.09
[5]. 沈昭华 低 NOx 控制技术经济分析 节能与环保 2006.10
[6]. 万小红 大型电站锅炉 NOX 排放的控制 陕西电力 2006.05
[7]. 苟湘 燃气燃烧的低 NOx 排放实验研究与数值模拟 学位论文 河北工业大学 2003.2
[8]. 辛国华. 谷运兴. 高晶萍. 雷辉光. 陈柏军. 胡荫平美国 CE-WR 型燃烧器稳燃机理的探讨 动力工程 1995. 02
[9]. 辛国华. 谷运兴. 高晶萍. 雷辉光. 陈柏军. 胡荫平 美国 CE-WR 型燃烧器混合特性的研究 动力工程 1995. 04
[10]. 姜莹, 高效节能燃油燃烧器的应用 设备管理与维修,2004.02
[11]. 李国祥. 徐秀兰. 王希波. 毛华永 小型多用途燃油燃烧器的研制, 农业机械学报,20003.01
[12]. 陈有福. 张永福. 韦红旗, 旋流燃烧器强化燃烧的途径及应用 能源研究与利用, 2003.04
[13]. 胡国梁. 谢力群. 郑炜 国产 300MW 机组锅炉燃烧器倾角投自动及调节再热汽温的探讨 中国电力,2003.04
[14]. 陈尚彬 JLG 型燃气燃烧器的性能及其应用 工业锅炉, 2003.04
[15]. 袁富海. 岳建华. 于崇恩. 戴建虹 等离子无油点火技术在主燃烧器上的研究应用 内蒙古电力技术 2003.04
[16]. 王少林. 章立新. 余德祖. 伍贻文. 油燃烧器特性试验检测系统的研究 发电设备 2003.06
[17]. 丁洁淼 燃烧器温度控制系统研究 学位论文 西北工业大学 2004.3
[18]. 潘爵芬 各类燃烧器的研制状态 钢铁技术 1998.05
[19]. 王璋保. 张建国 低压和高压天然气烧嘴的研制 工业加热 1999.04
[20]. 钟新元 燃烧器管理系统(BMS)的研究与应用 江西能源, 2003.04
[21]. 王志辉 意大利 SACMI EVA 燃烧器工作原理之剖析 福建建材 2003.04
[22]. 孔祥夷 锅炉炉膛安全自动监控系统应用 河南科技 2006.10
[23]. 郭韬 一种新型火焰安全监控系统的设计与实现 自动化与仪表 2006.05
[24]. 樊培利 气泡雾化油枪及其控制在石横电厂的应用 山东电力高等专科学校学报 2006.02
[25]. 彭世尼, 低压引射式燃烧器结构参数的计算理论与实践 煤气与热力,1995.04
[26]. 张弛 燃油锅炉噪声控制设计 环境科学与技术 2006.09
[27]. 程强 1056t/h 锅炉控制氮氧化物排放的分析 山西电力 2006.04
[28]. 王子谦 计算机控制系统在工业危险废物焚烧中的应用 自动化仪表 2006.07
[29]. 李新鹏 DG1025/177-Z2 型锅炉燃烧器火嘴摆动改造 中国电力 2006.02
[30]. 王连勇 火焰炉节能技术分析 工业加热 2006.03
[31]. 蒋哲. 岳云鄂 工业烧嘴的低 NOX技术 工业炉 21 卷 第 3 期 1998.08
[32]. 陈绥藩. 黄庆生 MT 型预热式燃气烧嘴的流量分配和阻力计算 工业炉 1997.04
[33]. 朱彤. 张毅勐. 刘敏飞. 张鹤声 低热值煤气高温空气燃烧数值模拟 同济大学学报 2002.08
[34]. 霍彬儒 低压分流式烧嘴的研制与应用 鞍钢技术 1994.10
[35]. 吴道洪. 萧琦 高温空气燃烧技术的节能环保效益 节能环保技术 2002.12
[36]. 田子平. 缪正清. 吴国江. 汪国山 高温空气燃烧技术的最新进展 锅炉技术 2000.03
[37]. 刘占增. 丁翠娇. 郑兆平 平焰燃烧器技术综述 钢铁研究 2001.12
[38]. 王璋保. 张建国. 章金法 天燃气平焰烧嘴的研究 工业加热 2000.01
[39]. 周文铸. 徐鸿. 艾军. 张松寿 新型混合器在燃气烧嘴上的研究与应用 工业炉 1993.01
[40]. 黄彰和 论国外重油平焰烧嘴及其应用 天津冶金 1994.02
[41]. 江国新 周文娟 合成气油改气技术方案选择 化工科技 2002.10
[42]. 戎宗义 国内外加热炉和热处理炉的现状和节能技术 特殊钢 1999.10
[43]. 戴兰生 GT 型高调节比烧嘴简介 工业炉 1993.01
[44]. 唐必光. 龚柏云. 熊立红. 刘勇. 朱全利. 纪同明. 杨仰东 双通道族流燃烧器在调峰中的应用 热力发电,1995.04
[45]. 倪建民. 陈云. 樊建人. 岑可法 旋流燃烧器出口湍流流场的数值模拟 动力工程,2004.01
[46]. John Dauer. Improved Combustion Control Enhances Furnace Performance, Industrial Heating. Apr 2004. Vol. 71, Iss.4; p.39.
[47]. Richard Gerstle. Understanding excess air, Pollution Engineering. Troy: Apr 2003. Vol. 35, Iss.4; p.57.
[48]. Boe-shong Hong, Asok Ray, and Vigor Yang, Wide-Range Robust Control of Combustion Instability, Combustion and Flame 2002. Vol.128:242–258.
[49]. Eugene J. Skerkoske. Typical Recirculating and Non-recirculating Oven Direct Fired and Indirect Fired System SP-263
[50]. Eugene J. Skerkoske. A General Discussion of Burner Performance in Recirculating Air Heating System SP-267
[51]. Eugene J. Skerkoske. Fundamentals of Air Heating with Gas SP-181
[52]. St.Louis, Mo., Direct Flame Incineration of Organic Solvent Fumes, Organic Particulate Matter, and Odors SP-173
[53]. Erwin E. Hirschberg, Control of Organic Solvent Fumes and Odors by Combustion Means SP-243
[2]. 郭泳源. 刘树琴, 燃煤-燃气锅炉的燃烧器及控制系统 煤气与热力,2003.06
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[42]. 戎宗义 国内外加热炉和热处理炉的现状和节能技术 特殊钢 1999.10
[43]. 戴兰生 GT 型高调节比烧嘴简介 工业炉 1993.01
[44]. 唐必光. 龚柏云. 熊立红. 刘勇. 朱全利. 纪同明. 杨仰东 双通道族流燃烧器在调峰中的应用 热力发电,1995.04
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[50]. Eugene J. Skerkoske. A General Discussion of Burner Performance in Recirculating Air Heating System SP-267
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[52]. St.Louis, Mo., Direct Flame Incineration of Organic Solvent Fumes, Organic Particulate Matter, and Odors SP-173
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