火電鍋爐風(fēng)機(jī)節(jié)能及氮氧化物減排研究

【摘要】： 火力發(fā)電廠是我國二次能源主要的生產(chǎn)者,同時也是主要的一次能源消耗者。火力發(fā)電廠在生產(chǎn)電能,消耗煤炭的同時,也排放了大量的氮氧化物等大氣污染物;火電廠風(fēng)機(jī)耗電占廠用電70%左右,節(jié)電潛力巨大。因此,提高火電廠生產(chǎn)效率,降低火電廠煤耗和污染成為我國實施節(jié)能減排政策的重要目標(biāo)。 本文提出了一種具有相對較高控制品質(zhì)的基于多模型理論的魯棒預(yù)測PID控制方案。在廣義預(yù)測控制(GPC)和理想PID控制基本算法的基礎(chǔ)上設(shè)計了基于GPC的PID控制器;引入多模型控制思想,建立基于變工況增益調(diào)度的多模型預(yù)測PID控制策略;考慮閉環(huán)魯棒穩(wěn)定性,引入閉環(huán)系統(tǒng)魯棒穩(wěn)定準(zhǔn)則,設(shè)計了多模型魯棒預(yù)測PID控制器。該控制策略考慮了PID控制器廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場的現(xiàn)狀,繼承了GPC算法處理工業(yè)過程對象控制的優(yōu)勢,對于火電廠一些重要的控制回路控制品質(zhì)的提升有很好的實踐和經(jīng)濟(jì)意義,仿真結(jié)果表明了該控制方案具有良好的控制效果。 本文對火電廠主要風(fēng)機(jī)的類型、節(jié)電方式進(jìn)行了較為詳盡分析和總結(jié);在基于燃燒優(yōu)化的風(fēng)機(jī)節(jié)能方面,對煙氣含氧量控制回路的煙氣含氧量最優(yōu)設(shè)定值提出了新的計算方法,機(jī)理分析影響煙氣含氧量的主要因素,以供電煤耗率最低為目標(biāo),采用一元線性回歸的方法求取煙氣含氧量最優(yōu)設(shè)定值;在此基礎(chǔ)上結(jié)合基于多模型理論的魯棒預(yù)測PID控制策略給出了風(fēng)機(jī)燃燒優(yōu)化節(jié)電方案。 本文對火電廠氮氧化物的生成機(jī)理和主要的氮氧化物減排手段進(jìn)行了較為詳盡的闡述;通過機(jī)理分析影響氮氧化物排放的主要因素,建立了多元線性回歸模型,并給出了較好的氮氧化物排放預(yù)測公式;以此多元線性回歸模型為基礎(chǔ),給出了基于空氣分級技術(shù)的氮氧化物減排方案。 【關(guān)鍵詞】：廣義預(yù)測控制 預(yù)測PID 魯棒性 多模型控制策略 燃燒優(yōu)化 風(fēng)機(jī) 節(jié)電 氮氧化物 減排
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TM621.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題背景與意義10-11
• 1.2 火電鍋爐控制系統(tǒng)節(jié)能減排概述11-13
• 1.2.1 綜述11-12
• 1.2.2 節(jié)能減排控制系統(tǒng)的設(shè)計12
• 1.2.3 控制策略和控制參數(shù)的節(jié)能減排優(yōu)化12
• 1.2.4 控制結(jié)構(gòu)的節(jié)能減排優(yōu)化12-13
• 1.3 火電鍋爐基本構(gòu)造與燃燒工作原理13-17
• 1.3.1 火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過程13-14
• 1.3.2 電廠鍋爐設(shè)備的基本組成14-16
• 1.3.3 火電鍋爐燃燒工作過程16-17
• 1.4 本文工作安排17-18
• 第2章 基于多模型理論的魯棒預(yù)測PID控制18-42
• 2.1 控制方案總體邏輯18-19
• 2.2 預(yù)測控制19-28
• 2.2.1 預(yù)測控制的發(fā)展19-20
• 2.2.2 預(yù)測控制的特征20-21
• 2.2.3 廣義預(yù)測控制算法描述21-28
• 2.3 PID算法描述28-31
• 2.3.1 理想PID控制28-30
• 2.3.2 PID控制器參數(shù)整定方法介紹30-31
• 2.4 預(yù)測PID控制器的設(shè)計31-33
• 2.5 多模型控制方法33-36
• 2.5.1 多模型控制策略基本概念與基本原理33-35
• 2.5.2 增益調(diào)度控制35-36
• 2.6 多模型魯棒預(yù)測PID控制器的設(shè)計36-39
• 2.6.1 局部模型集的建立36-37
• 2.6.2 控制器結(jié)構(gòu)設(shè)計37-38
• 2.6.3 切換調(diào)度方案38-39
• 2.7 多模型魯棒預(yù)測PID控制器的仿真39-41
• 2.7.1 模型集的選取39
• 2.7.2 仿真結(jié)果及分析39-41
• 2.8 小結(jié)41-42
• 第3章 風(fēng)機(jī)節(jié)電研究42-63
• 3.1 背景介紹42-45
• 3.1.1 火電鍋爐燃燒系統(tǒng)中最為重要且節(jié)電潛力較大的風(fēng)機(jī)42-44
• 3.1.2 風(fēng)機(jī)的節(jié)電方式44-45
• 3.2 離心式風(fēng)機(jī)調(diào)速節(jié)電45-54
• 3.2.1 離心式風(fēng)機(jī)工作原理45
• 3.2.2 離心式風(fēng)機(jī)特性45-53
• 3.2.3 管路節(jié)流離心式風(fēng)機(jī)調(diào)速節(jié)電方案53-54
• 3.3 風(fēng)機(jī)燃燒優(yōu)化節(jié)電分析54-57
• 3.3.1 一次風(fēng)壓控制回路54-55
• 3.3.2 二次風(fēng)壓控制回路55
• 3.3.3 爐膛負(fù)壓控制回路55-56
• 3.3.4 煙氣氧含量控制回路56-57
• 3.4 煙氣含氧量設(shè)定值優(yōu)化57-62
• 3.4.1 基于供電煤耗率分析的計算模型58-59
• 3.4.2 火電鍋爐最佳煙氣含氧量的求取59
• 3.4.3 煙氣含氧量最優(yōu)設(shè)定值求取實例59-62
• 3.5 風(fēng)機(jī)燃燒優(yōu)化節(jié)電系統(tǒng)設(shè)計62
• 3.6 小結(jié)62-63
• 第4章 氮氧化物減排研究63-80
• 4.1 火電鍋爐氮氧化物排放63-70
• 4.1.1 氮氧化物的危害63-64
• 4.1.2 氮氧化物的生成機(jī)理64-65
• 4.1.3 氮氧化物的排放標(biāo)準(zhǔn)65
• 4.1.4 電站鍋爐低氮氧化物排放途徑65-70
• 4.2 空氣分級燃燒70-71
• 4.2.1 軸向分級燃燒70-71
• 4.2.2 徑向分級燃燒71
• 4.3 基于空氣分級技術(shù)的氮氧化物排放模型71-78
• 4.3.1 影響氮氧化物生成的因素71-72
• 4.3.2 影響氮氧化物排放的綜合性因素分析72
• 4.3.3 影響氮氧化物排放的主要因素的量化72-73
• 4.3.4 利用多元回歸建立氮氧化物排放模型73-74
• 4.3.5 氮氧化物排放模型求取實例74-78
• 4.4 氮氧化物減排系統(tǒng)設(shè)計78-79
• 4.5 小結(jié)79-80
• 第5章 結(jié)論與展望80-81
• 參考文獻(xiàn)81-85
• 致謝85-86
• 碩士在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文86

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