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石灰石湿法脱硫性能指标在线监测与控制策略的优化设计

作　者: 侯鹏飞
导　师: 白建云
学　校: 山西大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 湿法脱硫 性能指标 控制策略 优化 回归分析 最小二乘
分类号: X701.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


课题主要针对石灰石-石膏湿法烟气脱硫(Wet Flue Gas Desulphurization,简称WFGD)强制氧化喷淋塔工艺,分别从性能指标的优化和控制策略的优化两个方面进行了深入的研究,全文以实际运行过程中获取的在线监测数据为依据,以太原二电厂#11机组FGD为实例详细介绍了优化设计的具体方法和步骤。文章首先针对典型工艺流程、化学反应机理、主要测点分布、主要运行参数和主要控制系统进行了简要的介绍,分析得出了浆液pH值、钙硫摩尔比Ca/S和液气比L/G是基本不相关的三个运行参数,其他运行参数均能由此三个参数唯一确定。此外,通过分析主要控制系统的控制策略,得出控制系统主要采用前馈加反馈的控制方案,较复杂的控制系统将采用串级控制方案。其次,建立了以脱硫效率、出口SO2浓度为主的技术性能指标的数学模型和以石灰石消耗量、电消耗量、水消耗量为主的经济性能指标的数学模型,运用最小二乘线性或非线性回归方法确定出了太原二电厂#11FGD试运行阶段中2007年3月28日21时至3月29日3时时间段内实际的数学模型,并运用性能指标的多目标规划方法求解出该时间段内浆液pH值、钙硫摩尔比Ca/S和液气比L/G的最优解。最后,以太原二电厂#11FGD为例详细介绍了吸收塔浆液pH值控制系统和增压风机压力控制系统的控制策略,通过机理建模方法确定出耦合系统的数学模型并进行了仿真试验。此外,针对被控对象大延时、大惯性等特点,采用Smith预估补偿方案对耦合控制系统进行了优化设计和动态特性的仿真试验,结果表明浆液pH值的动态特性得到了较大的改善。本课题以实际运行数据为依据,将理论研究与实际运用相结合,所建立的性能指标和控制系统的数学模型对石灰石-石膏湿法脱硫的仿真研究具有一定参考价值,求解出的最佳运行参数可以指导操作人员的实际运行,课题的研究方法和思路同样可以被其他脱硫工艺的优化设计所借鉴。

全文目录


中文摘要  10-12ABSTRACT  12-14第一章 绪论  14-18  1.1 课题研究的背景及意义  14  1.2 国内外研究现状  14-16  1.3 课题研究的主要内容与创新点  16-18第二章 石灰石-石膏湿法脱硫工艺介绍  18-29  2.1 典型工艺简介  18-22    2.1.1 化学反应机理  19    2.1.2 吸收塔各区域发生的主要化学反应  19-21    2.1.3 主要测点分布  21-22  2.2 主要运行参数  22-24    2.2.1 浆液pH值  22    2.2.2 钙硫摩尔比(Ca/S)  22-23    2.2.3 液气比(L/G)  23    2.2.4 吸收剂利用率  23-24    2.2.5 固体物停留时间  24  2.3 主要控制系统  24-29    2.3.1 吸收塔浆液pH值控制  25-26    2.3.2 吸收塔浆液液位控制  26-27    2.3.3 吸收塔浆液浓度控制  27    2.3.4 增压风机压力控制  27-29第三章 性能指标在线监测与优化  29-38  3.1 技术性能指标模型的建立  29-31    3.1.1 脱硫效率模型  29-31    3.1.2 出口SO_2浓度模型  31  3.2 经济性能指标模型的建立  31-36    3.2.1 石灰石消耗量模型  31-32    3.2.2 电消耗量模型  32-35    3.2.3 水消耗量模型  35-36  3.3 性能指标的多目标规划  36-38第四章 太原二电厂#11FGD性能指标的优化  38-53  4.1 技术性能指标模型的确定  38-42    4.1.1 脱硫效率模型的确定  38-40    4.1.2 出口SO_2浓度模型的确定  40-42  4.2 经济性能指标模型的确定  42-51    4.2.1 石灰石消耗量模型的确定  42-43    4.2.2 电消耗量模型的确定  43-50    4.2.3 水消耗量模型的确定  50-51  4.3 性能指标的优化  51-53第五章 太原二电厂#11FGD控制策略的优化  53-67  5.1 控制系统的主要构成  53-55    5.1.1 吸收塔浆液pH值控制系统  53-54    5.1.2 增压风机压力控制系统  54-55  5.2 控制系统的耦合模型  55-56  5.3 控制系统数学模型的建立  56-61    5.3.1 吸收塔浆液pH值的动态特性  56-58    5.3.2 入口烟气流量的动态特性  58-59    5.3.3 入口烟气压力的动态特性  59-60    5.3.4 石灰石浆液调节阀的静态特性  60-61  5.4 控制策略的优化与仿真  61-67    5.4.1 控制系统耦合模型的确定  61-62    5.4.2 优化前控制系统的动态响应  62-64    5.4.3 优化后控制系统的动态响应  64-67第六章 结论  67-70参考文献  70-72攻读学位期间取得的研究成果  72-73致谢  73-74个人简况及联系方式  74-76

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废气的处理与利用 > 脱硫与固硫
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