基于T-S模糊模型的循环流化床烟气脱硫系统建模的研究

论文摘要

循环流化床烟气脱硫（CFB-FGD）技术是一项新型半干法烟气脱硫工艺,能在较低的钙硫比情况下接近或达到湿法工艺的脱硫效率,具有脱硫产物易于处理、设备占地面积小、运行可靠、操作维护方便、投资费用低等优点,是最适合我国国情的脱硫技术。CFB-FGD系统是一个复杂系统,建立CFB-FGD的数学模型一直是核心问题之一。本文以国家“十五”重点攻关课题“CFB-FGD设备自动控制技术的研究与开发”为基础,为了更好地实现各回路的实际控制,对CFB-FGD系统进行了建模研究。首先系统地介绍烟气脱硫技术的发展概况,然后分析循环流化床烟气脱硫技术的机理及工艺过程。在此基础上,根据CFB-FGD操作过程的主要控制参数,深入研究了系统的三个主要控制回路：烟气出口温度控制回路、二氧化硫排放浓度控制回路和脱硫塔压差控制回路。进而,对各控制回路建立了T-S模糊模型,建立了喷水量与烟气出口温度、脱硫剂给料量和循环灰给料量与二氧化硫排放浓度,以及循环灰给料量与脱硫塔压差之间的T-S模糊模型。采用鲁棒竞争算法对所建立的T-S模型进行辨识,并采用正交最小二乘法对所得到的模糊规则进行简化。鲁棒竞争算法的优点在于不需要对系统模糊规则的主要参数进行预先确定,只根据被辨识系统的输入输出测试数据就可以直接辨识出系统的模糊规则及模型参数。正交最小二乘算法可以有效地减少了模糊聚类过程中产生的冗余或不重要的模糊规则,获取包含系统重要特征的模糊规则,由此获得的T-S模糊模型具有较高的建模精度和泛化能力。仿真实验结果验证了CFB-FGD系统各回路模型的动态响应关系,所建模型能够很好地逼近实际系统。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 烟气脱硫技术的现状
• 1.1.1 烟气脱硫技术分类
• 1.1.2 常见半干法烟气脱硫技术简介
• 1.1.3 国内外半干法烟气脱硫技术发展现状
• 1.2 模糊建模
• 1.2.1 模糊建模的提出
• 1.2.2 模糊模型的基本类型
• 1.2.3 模糊模型辨识
• 1.3 课题背景与本文的主要工作
• 1.3.1 课题背景
• 1.3.2 本文的主要工作
• 第2章 循环流化床烟气脱硫技术
• 2.1 循环流态化
• 2.1.1 流态化技术
• 2.1.2 循环流态化
• 2.2 CFB-FGD基本原理及系统设备
• 2.2.1 CFB-FGD基本原理
• 2.2.2 CFB-FGD系统设备
• 2.3 CFB-FGD工艺及系统回路
• 2.3.1 CFB-FGD工艺
• 2.3.2 CFB-FGD系统回路
• 2.4 本章小结
• 第3章 基于鲁棒竞争聚类算法和OLS辨识算法的T-S模糊建模
• 3.1 T-S模糊模型基础理论
• 3.1.1 T-S模糊模型介绍
• 3.1.2 T-S模糊模型结构形式
• 3.2 T-S模糊模型的一般辨识算法
• 3.2.1 模糊C均值聚类辨识算法
• 3.2.2 GK聚类辨识算法
• 3.3 基于鲁棒竞争聚类和OLS算法的T-S模型辨识方法
• 3.3.1 定义鲁棒竞争聚类算法目标函数
• 3.3.2 加权函数的选择
• 3.3.3 聚类参数的选择
• 3.3.4 基于鲁棒竞争聚类的T-S模型辨识
• 3.3.5 基于OLS算法的T-S模型简化
• 3.4 仿真研究
• 3.5 本章小结
• 第4章 CFB-FGD系统的T-S模糊建模
• 4.1 CFB-FGD系统烟气温度控制回路的T-S模糊建模
• 4.1.1 控制回路分析
• 4.1.2 温度控制回路的T-S模糊建模
• 2排放浓度控制回路的T-S模糊建模'>4.2 CFB-FGD系统SO₂排放浓度控制回路的T-S模糊建模
• 4.2.1 控制回路分析
• 2排放浓度控制回路的T-S模糊建模'>4.2.2 SO₂排放浓度控制回路的T-S模糊建模
• 4.3 CFB-FGD系统脱硫塔压差控制回路的T-S模糊建模
• 4.3.1 控制回路分析
• 4.3.2 脱硫塔压差控制回路的T-S模糊建模
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 前景展望
• 参考文献
• 致谢