[发明专利]一种煤泥流化床锅炉干法脱硫模糊控制方法

说明书

技术领域

本发明属于自动控制技术领域，涉及一种煤泥流化床干法脱硫系统的控制方法。

背景技术

煤泥是煤炭洗选加工过程中排放的固体废弃物，颗粒细小（通常小于0.5mm），其物理特性为：水份高，粘度大，不易运输，在堆积状态下形态极不稳定，遇水易流失污染水体，风干后遇风飞扬污染空气。为保护矿区环境，合理利用资源，采用煤泥流化床锅炉将其燃烧发电是最为有效的途径。但是煤泥中含有硫份，燃烧会放出                                               污染环境。及其在大气环境中转化成的硫酸雾可被吸附在材料的表面，具有很强的腐蚀作用，会使金属设备、建筑物等遭受腐蚀，大大降低其使用寿命。随着我国装机容量的递增，的排放量也在不断增加，人们对环境质量的要求也日益增强，国家对电厂二氧化硫的排放限制也越来越严格，电厂必须对烟气中的二氧化硫脱除后才能排放。

湿法脱硫由于具有很高的脱硫效率而得到广泛应用，但是该方法的缺点是占用面积大、投资成本高。新建的大型的电站锅炉一般采用湿法脱硫技术，但是对于中小型锅炉特别是已经建成的中小型锅炉，受到成本等因素的限制，一般采用干法或者半干法脱硫技术。对于以燃烧劣质燃料为主的坑口电厂流化床锅炉，采用湿法脱硫技术成本太高，因此采用干法等脱硫手段进行脱硫。采用干法脱硫系统具有以下问题：1）如果锅炉运行状况不良，波动比较大，如床温太高，负荷变化大，则很难实现浓度的控制。2）煤泥燃烧释放以及脱硫系统进行脱硫的过程中，都具有很大的滞后性。煤泥在流化床内首先进行水分的析出过程，煤泥凝结成块状，然后才析出挥发分，最后是焦炭部分的燃烧，因此的生成滞后性比较大。对于脱硫系统，脱硫剂管道距离比较远，而检测的位置必须在烟道尾部，脱硫剂首先需要加热、分解，然后才能反应，上述几个因素导致脱硫系统滞后性也很大。基于以上问题，目前采用人工控制或者普通的PID控制无法实现排放浓度的稳定、达标要求，并且对锅炉效率损失影响比较大。

发明内容

本发明的目的是针对现有的煤泥流化床锅炉干法脱硫控制技术的不足，提供一种结合最佳反馈、专家模糊经验的控制方法。该方法加入一种性能最佳前馈，并根据脱硫系统大滞后和专家控制经验，采用包含积分过程的模糊控制技术实现脱硫系统排放浓度的稳定优化控制。该方法弥补了传统控制方式的不足，具有很好的控制精度和稳定性，实现脱硫排放指标控制的同时，对脱硫剂的使用和对锅炉热损失的影响明显降低。

本发明方法首先根据煤泥流化床锅炉燃烧脱硫过程的实时数据挖掘出系统的基本特性，以此建立过程模型；然后根据专家模糊控制经验，制定模糊控制规则，设计模糊控制器，并根据模糊控制特点，加入积分环节实现控制的无差跟踪。最后，根据煤泥在燃烧过程中负荷变化比较大，煤泥量根据蒸汽负荷和床温调整的特点，加入抑止这种扰动的最佳前馈环节。

本发明的技术方案是通过数据采集、过程信息辨识、模糊机理、以及最优参数计算等手段，确立了一种用于煤泥流化床锅炉干法脱硫系统的控制方法，该方法可以实现排放浓度的达标、稳定控制，波动小，对脱硫剂使用和对锅炉热效率损失影响都比较小。

本发明的步骤包括：

步骤（1）利用煤泥流化床锅炉脱硫的实时数据建立过程模型。具体方法为：将煤泥流化床锅炉负荷控制在额定负荷的75-80％，在保持煤泥流化床锅炉负荷较为稳定的情况下，根据排放浓度要求，采用干法脱硫系统进行脱硫，并保持的排放浓度相对稳定。然后控制脱硫剂流量增加15-20％，采集此过程的浓度数据直到的浓度重新得到稳定状态。记录从脱硫剂流量增加开始时刻至的浓度重新稳定时刻的数据

,，其中表示采样时间，表示采样时刻浓度。

给煤泥流量一个阶跃，使得流量增加15-20％，采集煤泥流量发生阶跃后的浓度数据直到的浓度重新回到稳定状态，记录此过程的数据,，其中表示新的采样时间，表示对应的浓度。

然后根据浓度变化情况确定浓度与脱硫剂之间的开环传递函数，以及浓度与煤泥之间的开环传递函数。这里、分别为开环增益，根据输出变化量与输入变量的比值获得， 、分别为时间常数，和为时间延迟常数，这四个参数为待求参数。、、、的值的求取采用非线性最小二乘算法，优化目标为ITAE指标，以此得到最佳的传递函数模型和。

步骤（2）依据专家模糊控制经验，采用模糊机理建立脱硫系统的模糊控制规则，设计模糊控制器。具体步骤如下：