循环流化床床温控制系统及其参数优化研究

论文摘要

随着我国的社会经济和城市的蓬勃发展,城市产生大量污水和污泥,而污泥中含有大量的有毒物质,随意堆放存在二次污染风险。而循环流化床焚烧污泥具有高效、低污染、燃烧适应性广,且焚烧污泥处理速度快,处理后的污泥体积小,经脱水污泥的热值可回收其热量,因此越来越受到人们的关注。本文以杭州七格污水处理厂100t/d污泥焚烧示范工程为研究背景,深入研究了循环流化床床温控制系统,床层温度是一个直接影响焚烧炉能否安全连续运行的重要控制参数,而且关系到Ca/S、NOX以及CO排放量。通过分析杭州七格污泥特性,发现脱水的七格污泥含有大量的热值,且与淮北烟煤具有相反的燃烧特性,适当的改变污泥的投加量有助于减少辅助燃料,并进行污泥与煤的掺烧研究,得到不同比例的污泥与煤掺烧污泥失重曲线；同时分析了影响床温的诸多因素,构建了床温控制系统,并建立了床温控制系统的模型。由于循环流化床床温控制系统是一种具有时变特性和时滞特性的复杂控制系统,为了更精确的控制床层温度,避免其发生大的波动,以达到良好的控制效率,本文引入增益自适应Smith预估器改善滞后特性对系统的不良影响,同时由于床温控制系统的时滞参数变化范围较大,而系统的控制精度要求较高,现场运行人员只能根据经验来改变参数,反复试凑工作量较大,耗费大量的时间和精力,在实际应用中需对PID参数进行调节而获得最优效果的控制器参数,所以本文在增益自适应Smith预估器基础上引入遗传算法对控制器参数进行寻优。最后,通过仿真分析了基于增益自适应Smith预估器的遗传算法优化床温控制器参数在系统的参数发生较大波动时的床温跟踪特性,结果表明,本文采用的控制算法对系统参数变化具有较强的适应能力,能实现很好的温度控制效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 污泥的主要处理和处置方法
• 1.2.1 污泥的主要处理方法
• 1.2.2 污泥的主要处置方法
• 1.3 国内外污泥处理与处置现状
• 1.3.1 国外污泥处理与处置现状
• 1.3.2 国内污泥处理与处置现状
• 1.4 循环流化床焚烧炉的控制技术研究现状
• 1.5 本文的主要工作
• 第2章 污泥焚烧工艺工作过程
• 2.1 污水污泥焚烧工艺的影响因素
• 2.2 流化床焚烧炉焚烧工艺特性
• 2.2.1 污泥焚烧工艺的工作原理
• 2.2.2 干化系统
• 2.2.3 焚烧系统
• 2.3 污泥焚烧控制系统构成
• 2.3.1 系统硬件
• 2.3.2 系统监控软件
• 2.4 本章小结
• 第3章 循环流化床焚烧炉床温控制系统分析
• 3.1 污泥特性研究
• 3.1.1 污泥特性分析
• 3.1.2 污泥与煤掺烧研究
• 3.2 循环流化床焚烧炉组成及工作原理
• 3.3 循环流化床床层温度控制系统
• 3.3.1 影响床层温度控制的因素
• 3.3.2 循环流化床床温控制系统
• 3.4 循环流化床床温模型的实验法建模研究
• 3.4.1 试验法建模
• 3.4.2 模型验证
• 3.5 本章小结
• 第4章 床温控制器参数优化研究
• 4.1 增益自适应Smith在床温系统中的应用
• 4.2 遗传算法优化床温控制器参数设计
• 4.2.1 遗传算法基本特性
• 4.2.2 遗传算法优化控制器参数设计
• 4.3 本章小结
• 第5章 系统仿真及结果分析
• 5.1 仿真模型搭建
• 5.2 仿真结果分析
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢