循环流化床烟气脱硫过程建模与控制研究

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文循环流化床烟气脱硫过程建模与控制研究作者姓名：范丽婷指导教师：王福利教授，李鸿儒教授东北大学信息科学与工程学院申请学位级别：博士学科类别：工学学科专业名称：控制理论与控制工程论文提交日期：2013年12月10日论文答辩日期：2014年4月10日学位授予日期：答睫耐醒泣痛：杨光红评阅人：柄刈L镍岛东北大学2013年12月万方数据ADissertationfortheDegreeofDoctorinControlTheoryandControlEngineeringModelingandControloftheFlueGa

2、sDesulfurizationProcessesinaCirculatingFluidizedbedScrubberbyFanLi—tingSupervisors：Prof．WangFu--liandProf．LiHong··ruNortheasternUniversityDecember2013万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确

3、的说明并表示谢=￡E思。学位论文作者签名：屯初乡日期：锄h龟7学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年Ⅳ学位论文作者签名：铴芍签字日期：砌tq-．q，7导师躲≥叫锄呼签字吼卅Lf·印‘7万方数据东北大学博士学位论文摘要循环流化床烟气脱硫过程建模与控制研究摘要循环流化床烟气脱硫

4、技术是近年来开发的一种新型高效脱硫技术，具有系统简单、投资省、占地少的优点，而且脱硫效率较高，系统维护要求低，运行可靠，能够适应我国中小型电厂以及中小锅炉烟气脱硫的改造。该工艺以循环流化床原理为基础，通过脱硫剂在床内的多次再循环，延长了脱硫剂与烟气的接触时间，大大提高了脱硫剂利用率和系统脱硫效率，我国已将其纳入为重点开发研究和推广的烟气脱硫技术之一。为了揭示烟气脱硫的工艺机理，国内外的许多学者进行了大量的试验研究，对稳态机理模型的研究已基本成熟，但到目前为止，对循环流化床烟气脱硫过程的动态建模和控制的研究相对滞后。本文以国家电站燃烧工程技术研究中心开

5、发的排烟循环流化床脱硫实验台为基础，深入研究循环流化床烟气脱硫过程的建模与控制问题，主要研究内容及创新点包括：(1)首次对循环流化床烟气脱硫过程进行动态建模和仿真分析。以烟气脱硫过程中的质量平衡方程为基础，结合描述流化床内气固流动特性的快速流态化模型，以及增湿活化的传质动力学模型，建立循环流化床烟气脱硫过程的动态机理模型，并对模型进行了稳态和动态性能分析。通过稳态分析不仅可以预测出不同工况条件下脱硫塔的脱硫效率，而且能够分别量化出新鲜脱硫剂和再循环物料的平均利用率。通过动态分析研究了该过程的非线性和分布参数特性。(2)针对循环流化床烟气脱硫过程中的关

6、键参数绝热饱和温差不能直接在线测量的难题，提出一种基于混合策略的绝热饱和温差软测量模型，混合策略既考虑到了绝热增湿降温过程的机理，同时又利用了相关的过程数据信息。该软测量模型的预测精度很高，完全可以实现绝热饱和温差的在线测量。与工业脱硫过程的原有方案相比，只需在脱硫塔入口安装湿度传感器即可准确的预测出绝热饱和温差，保证脱硫系统长期的高效稳定运行。(3)针对循环流化床烟气脱硫动态机理模型中参数时变问题，提出一种基于特征线法的分布参数辨识方法，使模型能够适应参数的时变特性。该方法利用特征线将偏微分·-——II·-——万方数据东北大学博士学位论文摘要方程描

7、述的分布参数系统模型转化为微分方程组，得到状态变量的解析表达式，然后根据最近时段的可测数据信息不断优化更新模型参数，实现对一阶双曲型分布参数系统的辨识。该方法避免了对偏微分方程进行多重积分的繁琐运算，较其他采用积分运算辨识方法要简单得多，仿真结果表明算法具有较高的辨识精度。(4)提出基于特征线法的模型预测控制算法来解决循环流化床烟气脱硫分布参数模型的控制问题，该方法是对模型预测控制方法应用于分布参数系统的新探索。通过特征线变换求解得到分布参数系统状态变量的解析式，离散化后作为预测模型用于模型预测控制。将基于特征线法的模型预测控制算法应用于循环流化床烟

8、气脱硫系统的S02浓度控制，仿真结果表明基于特征线法的模型预测控制算法对循环流化床烟气脱硫系统的S02浓度控