水煤浆气化过程控制及动态特性分析

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以GE水煤浆(CWS)气化炉为研究对象,基于在Aspen Plus上建立的稳态模型,系统地研究了气化过程的控制方法与动态特性,主要内容如下:  1)煤质组成是影响CWS气化过程动态特性的最重要因素之一。基于H/C煤质的研究分析,选择高分子化合物C16H10、C18H30以及SO2作为伪煤,运用Aspen Dynamics建立了H/C煤质分析动态模型,然后模拟研究了5种H/C煤质对气化控制过程的作用。模拟结果表明:在相同的进料煤作用下,较于煤中H/C煤质成分,Ash成分对炉温、一氧化碳组分、冷煤气效率(CGE)以及二氧化硫组分的作用较大,而对氢气组分作用不大,对甲烷气体组分的作用维持不变。  2)CWS气化过程是十分复杂的非线性控制过程,存在着多变量之间的耦合问题。基于在Aspen Dynamics上构建的CWS气化过程动态机理模型,首先利用串级PID控制方法构建了气化过程的常规控制系统。在此基础上,提出了DMC-PID控制方法,并对CWS控制过程的动态特性进行分析。研究结果显示:DMC-PID控制方法充分结合DMC控制器的跟踪特性及PID控制器的鲁棒性,能够将气化过程主要变量控制在工业范围之内,控制系统的抗干扰性得到显著增强。  通过对CWS气化过程的动态模拟、控制方法及反应过程的动态特性分析,不仅丰富了工业气化过程控制方法的研究,还为工业生产过程的煤种选择、煤炭进料配比等提供指导。
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