火電廠石灰石濕法煙氣脫硫的控制

電子機電論文編號:JD303      論文字數:53708,頁數:85

目　　錄
第一章 緒 論 1
1.1 燃煤二氧化硫的排放及危害 1
1.1.1二氧化硫(SO2)的排放 1
1.1.2 酸雨的形成及危害 1
1.1.3 燃煤二氧化硫的排放控制對策 1
1.2 煙氣脫硫技術 2
1.2.1 干法煙氣脫硫技術 2
1.2.2 半干法煙氣脫硫技術 3
1.2.3 濕法煙氣脫硫技術 5
1.2.4 煙氣脫硫方法比較與選擇 7
1.3 濕法煙氣脫硫技術研究及其應用現狀 9
1.3.1 石灰石-石膏濕法 9
1.3.2 旋轉噴霧法 9
1.3.3 煙氣循環流化床法(CFB) 9
1.3.4 爐內噴鈣加尾部增濕活化法(LIFAC) 10
1.3.5 電子束照射法(EBA法) 10
1.3.6 磷銨復合肥法(PAFP法) 10
1.3.7 氨-硫氨法(NADS) 10
1.3.8 石灰石濕法簡易脫硫除塵法(PXJ-D) 11
1.4  研究的目的和意義 11
本章小結 12
第二章 濕法煙氣脫硫技術 13
2.1  石灰石-石膏濕法煙氣脫硫的化學過程 13
2.1.1 SO2吸收過程 13
2.1.2 強制氧化過程 13
2.1.3 石灰石溶解過程 14
2.1.4 石膏的產物過程 14
2.2 石灰石-石膏濕法煙氣脫硫的工藝流程 14
2.2.1 煙氣系統 15
2.2.2 SO2吸收系統 17
2.2.3 石灰石漿液制備系統 18
2.2.4 石膏脫水系統 19
2.2.5 工藝水系統 20
2.3存在的問題 21
2.3.1 結垢和堵塞 21
2.3.2 腐蝕及磨損 21
本章小結 22
第三章 PID控制及其算法 23
3.1  PID控制概述 23
3.1.1 開環控制系統 23
3.1.2 閉環控制系統 23
3.1.3 PID控制的原理和特點 24
3.2  線性系統的控制規律 25
3.2.1 PID控制器的基本結構 25
3.2.2 控制器參數對控制性能的影響 26
3.2.3 控制規律的選擇 28
3.3 數字PID控制算法 29
3.3.1 數字PID控制系統 29
3.3.2 數字PID控制算法 30
3.2.3 PID算法的飽和及抑制 33
3.4  PID調節器的參數工程整定 35
3.4.1參數整定基本原則 35
3.4.2 參數的工程整定方法 37
本章小結 41
第四章 濕法脫硫控制系統 42
4.1脫硫率的影響因素 42
4.1.1吸收液pH值 42
4.1.2 液氣比(L/G ) 42
4.1.3吸收劑 43
4.1.4停留時間 44
4.1.5煙氣流速和溫度 44
4.1.6鈣硫比(Ca/S) 45
4.2  濕法脫硫主要的閉環控制回路 45
4.2.1 吸收塔漿液的pH值及出口SO2濃度自動調節系統 45
4.2.2 吸收塔液位閉環控制系統 46
4.2.3 吸收塔內外煙氣壓差閉環自動調節系統 46
本章小結 47
第五章 吸收塔漿液pH值控制系統 48
5.1 吸收塔漿液的pH值及出口SO2濃度自動調節系統 48
5.1.1 控制對象的運行原理 48
5.1.2 鈣硫比對對象系統的影響 48
5.1.3 pH值對對象系統的影響 49
5.1.4 控制策略 49
5.2 仿真軟件MATLAB 50
5.2.1  MATLAB的主要功能 50
5.2.2  MATLAB集成環境 50
5.2.3  M文件 52
5.2.4  程序控制結構 53
5.2.5 程序調試 54
5.2.6  二維數據曲線圖 54
5.2.7  Simulink操作基礎 56
5.2.8  系統仿真模型 57
5.2.9  系統的仿真 58
5.3  pH值控制系統的仿真 58
本章小結 60
結論與展望 61
參考文獻 62
致  謝 63
外文原文 64
中文翻譯 73

摘要
隨著國家環保法規的進一步完善，特別是對環境的更高要求，將有更多的電廠和二氧化硫排放企業要進行煙氣脫硫（FGD：flue gas desulfurization）改造，電廠所普遍采用的石灰石-石膏濕法脫硫工程規模龐大，為系統開發相關的自動化控制系統成了迫在眉睫的問題。本文研究了當今先進的煙氣脫硫技術及其控制系統的發展成果，將先進的設計思想和控制理論應用到了煙氣脫硫改造實際生產中，并設計了一套煙氣脫硫控制系統。
為了保證FGD裝置安全、正常運行，本文設計了一種FGD自動控制系統的方案。針對pH值控制的大滯后、參數時變系統，本文采用了PID控制，并對控制算法進行了仿真。仿真試驗結果表明，PID控制的效果較理想，驗證了方案的可行性。本文設計的方案對火電廠FGD控制系統的設計具有一定的參考價值。

關鍵詞：煙氣脫硫；PID控制；MATLAB仿真

Abstract
As the environment laws become stricter, especially a high demand of the environment is put forward. More and more power plants and enterprises which emit sulfur dioxide will be forced to set up a flue gas desulfurization (FGD) system. It is of great importance to develop a highly automatic control system for the limestone-gypsum wet desulfurization which adopt by many power plants abroad. This thesis brings the advanced design and control theories into the practice of FGD, we have developed a distributed control system for the FGD system .
In order to insure the safety running of the FGD device . A control system of FGD is introduced. Based on the special characteristics of the pH value control, such as Pure-lag, parameters time-variable, PID is applied and computer simulation is used. The result indicates that algorithm is less influenced by the environment , it is robust and contains better track ability. The conclusion of this thesis has reference value for the design of FGD control system.

Key words： flue gas desulfurization (FGD)；PID control；MATLAB Simulation