循环流化床炉内脱硫运行参数及控制系统优化

摘要

本文以300MW循环流化床机组为平台，以炉内脱硫系统为研究对象，通过分析炉内脱硫的工艺特点以及影响因素，根据影响炉内脱硫的主要因素建立多目标参数的数学模型，以石灰石粉耗量和脱硫系统总电耗为目标函数，以脱硫效率、钙硫比、床温、SO2气体排放浓度等参数为约束条件，通过对参数模型的优化、求解，得到满足模型约束条件且使目标函数最小的一组参数解。此外，模型还针对脱硫控制方案存在的不足，提出了优化改进方案。
　　 本文首先对影响炉内脱硫的因素进行了分析，通过比较，确定钙硫摩尔比与床温是两个对炉内脱硫效率影响最大的因素，同时，这两个因素也是机组运行过程中可以随时通过改变锅炉的给煤量和给粉量进行调节的参数。根据脱硫系统运行的经济性和机组运行的稳定性原则并通过对山西某煤矸石电厂脱硫系统进行的数据采集，对钙硫摩尔比和床温进行了限定，同时将这两个因素作为约束条件。根据现行的污染物排放标准以及脱硫技术发展水平，将SO2气体排放浓度和脱硫效率也作为参数模型的约束条件。将影响脱硫成本的石灰石消耗量和脱硫系统运行时新增的电耗作为模型的目标函数，通过对参数优化，求出满足约束条件且使目标函数最小的参数解。
　　 此外，本文又针对原有的脱硫系统存在的不足进行了优化设计，原有的系统存在着手动控制和无法确定管路堵料两个明显缺陷，因此对原有的控制系统进行改进:将出口SO2气体浓度作为反馈信号控制给料机转速，将管道压力值作为逻辑判断信号控制给料机启停切换，改进后的系统克服了系统原来的缺陷，同时取得了较好的运行性能。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的背景及意义

1．1．1 当前我国的SO2污染情况及控制措施

1．1．2 主要的脱硫方法及技术

1．2 国内外脱硫工艺研究现状

1．2．1 国内脱硫工艺研究现状

1．2．2 国外对于脱硫工艺的研究现状

1．3 课题的难点及需要解决的技术关键问题

1．4 论文的主要内容

1．5 本章小结

第二章 炉内脱硫的理论基础及影响因素

2．1 循环流化床炉内脱硫基本原理

2．1．1 循环流化床锅炉的基本原理

2．1．2 炉内脱硫过程的反应机理

2．1．3 炉内脱硫的微观过程

2．2 炉内脱硫工艺流程

2．2．1 山西某煤矸石电厂简介

2．2．2 脱硫系统简介

2．3 影响炉内脱硫效率的因素分析

2．3．1 钙硫摩尔比(Ca／S)对脱硫效率的影响

2．3．2 床温对脱硫效率的影响

2．3．3 脱硫剂的粒径对脱硫效率的影响

2．3．4 吸收剂的反应活性对脱硫效率的影响

2．3．5 氧浓度对脱硫效率的影响

2．3．6 分段燃烧(一、二次风配比)对脱硫效率的影响

2．3．7 其他因素对脱硫效率的影响

2．4 本章小结

第三章 循环流化床炉内脱硫参数优化模型及求解

3．1 建模思想及模型假设

3．2 脱硫效率模型的建立

3．3 SO2气体排放浓度模型的建立

3．4 床温及钙硫比模型的建立

3．4．1 石灰石粉给料系统计量原理

3．4．2 石灰石粉给料系统计量修正

3．4．3 床温与脱硫效率关系试验

3．5 经济指标模型的建立

3．5．1 石灰石粉消耗量数学模型

3．5．2 电消耗量数学模型

3．6 多目标规划数学模型

3．7 多目标规划数学模型求解

3．7．1 综合影响参数的确定

3．7．2 给料机电耗系数的确定

3．7．3 空压机电耗系数的确定

3．7．4 一次风机电耗系数的确定

3．7．5 二次风机电耗系数的确定

3．7．6 多目标规划模型的求解

3．8 优化结果分析

3．9 本章小结

第四章 循环流化床脱硫系统控制策略的优化

4．1 原有的脱硫控制系统及缺点

4．2 脱硫控制系统优化方案

4．3 优化后的脱硫控制系统

4．4 数据库的建立

4．5 给料机自动控制的转速设置

4．6 本章小结

第五章 结论及继续研究建议

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

附录1 火力发电锅炉及燃气轮机组大气污染物排放浓度限值

附录2 大气污染物特别排放限值

致谢

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