循環(huán)流化床煙氣脫硫過程建模與控制研究.pdf

1、循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)是近年來開發(fā)的一種新型高效脫硫技術(shù)，具有系統(tǒng)簡單、投資省、占地少的優(yōu)點(diǎn)，而且脫硫效率較高，系統(tǒng)維護(hù)要求低，運(yùn)行可靠，能夠適應(yīng)我國中小型電廠以及中小鍋爐煙氣脫硫的改造。該工藝以循環(huán)流化床原理為基礎(chǔ)，通過脫硫劑在床內(nèi)的多次再循環(huán)，延長了脫硫劑與煙氣的接觸時間，大大提高了脫硫劑利用率和系統(tǒng)脫硫效率，我國已將其納入為重點(diǎn)開發(fā)研究和推廣的煙氣脫硫技術(shù)之一。為了揭示煙氣脫硫的工藝機(jī)理，國內(nèi)外的許多學(xué)者進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究，對穩(wěn)

2、態(tài)機(jī)理模型的研究已基本成熟，但到目前為止，對循環(huán)流化床煙氣脫硫過程的動態(tài)建模和控制的研究相對滯后。
　　本文以國家電站燃燒工程技術(shù)研究中心開發(fā)的排煙循環(huán)流化床脫硫?qū)嶒?yàn)臺為基礎(chǔ)，深入研究循環(huán)流化床煙氣脫硫過程的建模與控制問題，主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)包括:
　　(1)首次對循環(huán)流化床煙氣脫硫過程進(jìn)行動態(tài)建模和仿真分析。以煙氣脫硫過程中的質(zhì)量平衡方程為基礎(chǔ)，結(jié)合描述流化床內(nèi)氣固流動特性的快速流態(tài)化模型，以及增濕活化的傳質(zhì)動力學(xué)模型，

3、建立循環(huán)流化床煙氣脫硫過程的動態(tài)機(jī)理模型，并對模型進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能分析。通過穩(wěn)態(tài)分析不僅可以預(yù)測出不同工況條件下脫硫塔的脫硫效率，而且能夠分別量化出新鮮脫硫劑和再循環(huán)物料的平均利用率。通過動態(tài)分析研究了該過程的非線性和分布參數(shù)特性。
　　(2)針對循環(huán)流化床煙氣脫硫過程中的關(guān)鍵參數(shù)絕熱飽和溫差不能直接在線測量的難題，提出一種基于混合策略的絕熱飽和溫差軟測量模型，混合策略既考慮到了絕熱增濕降溫過程的機(jī)理，同時又利用了相關(guān)的過程數(shù)

4、據(jù)信息。該軟測量模型的預(yù)測精度很高，完全可以實(shí)現(xiàn)絕熱飽和溫差的在線測量。與工業(yè)脫硫過程的原有方案相比，只需在脫硫塔入口安裝濕度傳感器即可準(zhǔn)確的預(yù)測出絕熱飽和溫差，保證脫硫系統(tǒng)長期的高效穩(wěn)定運(yùn)行。
　　(3)針對循環(huán)流化床煙氣脫硫動態(tài)機(jī)理模型中參數(shù)時變問題，提出一種基于特征線法的分布參數(shù)辨識方法，使模型能夠適應(yīng)參數(shù)的時變特性。該方法利用特征線將偏微分方程描述的分布參數(shù)系統(tǒng)模型轉(zhuǎn)化為微分方程組，得到狀態(tài)變量的解析表達(dá)式，然后根據(jù)最近時

5、段的可測數(shù)據(jù)信息不斷優(yōu)化更新模型參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對一階雙曲型分布參數(shù)系統(tǒng)的辨識。該方法避免了對偏微分方程進(jìn)行多重積分的繁瑣運(yùn)算，較其他采用積分運(yùn)算辨識方法要簡單得多，仿真結(jié)果表明算法具有較高的辨識精度。
　　(4)提出基于特征線法的模型預(yù)測控制算法來解決循環(huán)流化床煙氣脫硫分布參數(shù)模型的控制問題，該方法是對模型預(yù)測控制方法應(yīng)用于分布參數(shù)系統(tǒng)的新探索。通過特征線變換求解得到分布參數(shù)系統(tǒng)狀態(tài)變量的解析式，離散化后作為預(yù)測模型用于模型預(yù)測控制。