循环流化床锅炉燃烧过程多目标优化控制策略研究

论文摘要

循环流化床锅炉燃烧技术是近年来发展起来的一种高效、低污染、燃料适应性广的洁净煤燃烧技术,在电力和热电行业得到了广泛的应用。循环流化床锅炉是一个分布参数、非线性、时变、多变量耦合的控制对象,常规控制方法很难达到理想的控制效果。因此,本文从以上问题出发,对循环流化床锅炉燃烧过程的动态过程控制和节能减排优化控制方向进行了深入地研究。主要内容如下:1.简要介绍了循环流化床锅炉的工艺原理、优点和发展现状,系统地总结了国内外循环流化床锅炉先进控制策略的研究与应用现状,并对各种先进控制策略进行了归纳和总结。2.对循环流化床锅炉燃烧过程的动态模型和建模现状进行了简要介绍。分析了循环流化床锅炉燃烧过程控制的目标和难点,重点讨论了料床温度和主蒸汽压力这两个被控变量之间的一些特性和耦合关系。3.综述了模型预测控制的基本原理。然后详细分析了广义预测控制算法的基本形式,提出了一种基于广义预测控制的2层多目标优化控制策略,并对算法结构、控制指标等进行了介绍。4.针对循环流化床锅炉燃烧过程的动态特性,提出了一种面向煤耗的燃烧过程2层优化广义预测控制策略。该算法分别实现料床温度与主蒸汽压力的区域动态控制和经济性能指标的稳态优化。仿真研究结果表明,与区域控制方法相比,2层优化控制策略在保证床温和主蒸汽压力稳定的前提下,能够有效地降低煤耗。5.在面向煤耗的循环流化床锅炉燃烧过程优化的基础上,提出了燃烧过程的综合优化控制策略,实现了脱硫效率和运行过程煤耗的综合优化。仿真研究结果表明,根据对循环流化床锅炉脱硫效率和运行成本不同的侧重要求建立优化目标函数,通过改变权重系数,能够在保证料床温度和主蒸汽压力稳定的前提下实现燃烧过程综合优化。最后是对全文的总结与展望。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 循环流化床锅炉工艺特点及发展现状
• 1.2.1 循环流化床锅炉工艺原理简介
• 1.2.2 循环流化床锅炉工艺优点
• 1.2.3 循环流化床锅炉发展现状
• 1.3 循环流化床锅炉过程控制
• 1.3.1 汽水系统控制
• 1.3.2 燃烧系统控制
• 1.4 循环流化床锅炉先进控制与优化
• 1.4.1 先进控制算法研究现状
• 1.4.2 过程优化研究现状
• 1.4.3 优化控制软件应用现状
• 1.5 论文的研究内容
• 2 循环流化床锅炉燃烧过程的建模与控制
• 2.1 引言
• 2.2 循环流化床锅炉燃烧过程建模
• 2.2.1 循环流化床锅炉燃烧过程介绍
• 2.2.2 燃烧过程动态质量能量平衡
• 2.2.3 循环流化床锅炉燃烧过程建模
• 2.3 循环流化床锅炉燃烧过程控制
• 2.3.1 燃烧过程控制的难点
• 2.3.2 燃烧过程控制的目标
• 2.4 本章小结
• 3 基于模型预测控制的多目标优化策略
• 3.1 引言
• 3.2 模型预测控制的基本原理
• 3.2.1 预测模型
• 3.2.2 滚动优化
• 3.2.3 反馈校正
• 3.3 广义预测控制策略
• 3.3.1 基本算法
• 3.3.2 约束处理
• 3.4 基于广义预测控制的多目标优化控制策略
• 3.4.1 概述
• 3.4.2 算法实现
• 3.5 仿真验证
• 3.6 本章小结
• 4 面向煤耗的循环流化床锅炉燃烧过程优化控制
• 4.1 引言
• 4.2 循环流化床锅炉燃烧过程模型化
• 4.2.1 循环流化床锅炉燃烧过程动态模型
• 4.2.2 循环流化床锅炉燃烧过程经济性能指标
• 4.3 以煤耗为目标的循环流化床锅炉燃烧过程优化控制
• 4.3.1 床温和主蒸汽压力区域控制
• 4.3.2 多层优化控制策略及其求解
• 4.4 仿真研究
• 4.4.1 系统无扰动时的仿真研究
• 4.4.2 系统抗扰动仿真研究
• 4.5 本章小结
• 5 循环流化床锅炉燃烧过程综合优化控制
• 5.1 引言
• 2的生成及脱除'>5.2 循环流化床燃烧过程SO₂的生成及脱除
• 2的生成过程'>5.2.1 煤燃烧过程中SO₂的生成过程
• 5.2.2 循环流化床锅炉炉内脱硫过程
• 5.2.3 循环流化床锅炉脱硫效率影响因素分析
• 5.3 循环流化床锅炉燃烧过程综合优化控制
• 5.3.1 燃烧过程脱硫优化控制目标
• 5.3.2 综合优化控制目标
• 5.3.3 循环流化床锅炉燃烧过程综合优化控制策略及其求解
• 5.4 仿真研究
• 5.5 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 研究工作总结
• 6.2 研究工作展望
• 参考文献
• 作者简介
• 作者在攻读硕士学位期间的研究成果
• 附录