基于典型工况的水泥脱硝过程控制研究

发布时间：2020-06-22 00:32

【摘要】：我国水泥生产行业发展迅猛,其氮氧化物的排放量正在逐年递增,占全国总排放量的10%～20%。氮氧化物是国家控制的主要大气污染物之一,对环境和人们的身体健康造成巨大的危害,因此对氮氧化物的控制就变得至关重要。目前国内水泥企业脱硝技术大多为选择性非催化还原技术(SNCR),长期以来该技术仍存在很多问题。SNCR脱硝技术的控制方式是以人工控制或者半自动控制的策略,而人工控制主观性强、随意性大,不仅消耗人力且造成了氮氧化物浓度波动过大、排放量超标,氨水消耗量大的问题。由于脱硝过程自身具有一定的滞后性以及窑炉系统工况参数长时间内发生变化引起的典型工况波动的影响,简单的自动控制算法甚至单一模型的先进控制算法也无法实现对系统实施有效控制。随着各种先进控制算法在一些工业现场应用,为解决上述存在的问题,针对水泥脱硝过程控制系统采用一种更加智能化的控制策略,本文展开了一系列的研究。水泥脱硝反应过程受烧成系统影响,采集烧成系统重要参数数据,运用K-Means对历史数据进行聚类分析,划分出脱硝系统典型工况;通过典型工况聚类中心点的波动范围,采用模糊加权的方法制定工况输出规则表,给出典型工况类型和典型工况下的权重系数;通过MATLAB系统辨识工具箱辨识出各典型工况下传递函数模型,并根据工况规则输出表制定了各典型工况切换时的模型切换规则,以避免模型硬切换时引起的系统振荡;基于各典型工况下脱硝过程模型的动态响应特性,提出了动态矩阵控制策略并做了详细介绍,借助MATLAB仿真选取各典型工况下最优控制参数,多工况下动态矩阵控制(DMC)的控制策略具有良好的跟踪性、稳定性和鲁棒性,能够有效解决了水泥脱硝系统多工况和滞后时间长的问题;针对DMC的在线计算流程做了简要介绍并制定了一系列控制规则,为控制软件的设计与实现奠定基础。
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ172.6;TP273
【图文】：

SNCR工艺流程图

济南大学硕士学位论文第三步：对迭代计算后的数据计算平均值，将聚类中心点移动到平均值处。 ( ) ∑ ( )， ( )第四步：不断迭代计算,当 的数值达到最小，不再变化，得到的新的样本聚类中心点应该与前一个的聚类中心点大体相等。 ( ) ( )， ( )通过选取不同的聚类中心点个数 k 对数据进行聚类分析[52,53]，本文选取了 k=2、k=3、k=4 三种不同的聚类中心进行尝试聚类并获得三维聚类图，如图 3.2、图 3.3 和图 3.4 所示。

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