[发明专利]一种用于燃烧后CO2捕集系统的改进INA前馈控制方法

说明书

本发明涉及一种用于燃烧后CO₂捕集系统的改进INA前馈控制方法，它通过对燃烧后CO₂捕集系统的控制量和被控量的辨识，进行改进INA方法的设计，完成改进INA与前馈控制器的融合设计，进而实现对CO₂捕集率y₁和再沸器温度y₂的控制。本发明用于燃烧后CO₂捕集系统后，能够快速平稳追踪变化的CO₂捕集率设定值，有效抑制烟气扰动的影响，具有良好的抗干扰能力。

技术领域

本发明属于热工控制技术领域，特别是涉及一种用于燃烧后CO₂捕集系统的改进INA前馈控制方法。

背景技术

随着全球变暖日益严重，控制CO₂的产生逐渐成为工业化和城市化进程中的重要任务之一,而我国40％-50％的CO₂来自于火电机组。因此，为了减小燃煤电厂的CO₂排放量，需要在燃煤电厂中增设燃烧后CO₂捕集系统，以此吸收发电过程中产生的CO₂。

燃烧后CO₂捕集系统基于化学吸收法，直接从电厂燃烧后的烟气中分离C0₂, 是当前CO₂捕集电站采用的主流技术近年来。而灵活可控性是CO₂捕集系统设计和控制的要求之一。在目前的研究中，最广泛的控制方法是PID调节器控制，如牛红伟等发表的“燃煤电厂烟气CO₂捕集系统的控制策略”一文中，提出利用PID 对再生塔溶液循环流量、吸收塔液位等进行协调控制，以达到安全和高效的目的； LinY J等发表的“通过使用单乙醇胺溶液的吸收和抽除来广泛控制CO₂的捕获 (Plant wide control of CO₂capture by absorptionand stripping using monoethanolamine solution)”一文中，提出了一种分散式PI控制方案，通过控制再沸器温度和贫液流量来维持CO₂捕集率和再沸器温度。这些控制方案虽然能够在无扰动情况下达到基本控制要求，但由于CO₂的吸附和解析涉及到多种设备和化学反应过程,因此系统各变量间存在强耦合和很大的惯性,且系统存在烟气流量等扰动，不考虑解耦或前馈的PID控制方法难以取得满意的控制效果，而目前同时考虑解耦和抑制烟气扰动的燃烧后CO₂捕集系统的控制方法一般采用预测控制方法，但此类方法工程上较难实现。

中国专利申请201710795146.3公开了“一种燃烧后CO₂捕集系统的多模型预测控制方法”，该预测控制方法以基于化学吸附的燃烧后CO₂捕集系统为被控对象，贫液阀门开度和汽轮机低压缸抽汽阀门开度为系统控制输入量，捕集率 CO₂和再沸器温度为系统输出量；首先基于子空间辨识方法，利用系统运行产生的数据，在不同工况点处建立系统的局部状态空间模型；接着使用间隙度量的方法调研被控对象的非线性分布；进而在合适的局部工况点处建立预测控制器，并设计隶属度函数将其加权组合，建立燃烧后CO₂捕集系统多模型预测控制系统。该方法虽然具有良好的全局非线性控制能力，能够有效适应系统大范围变工况的需求，快速追踪CO₂捕集率设定值，提高CO₂捕集系统深度快速灵活运行的水平，但还存在明显不足：一是CO₂捕集系统的非线性程度并不明显，采用多模型的方式，并应用了多个预测控制器，使得操作复杂，计算量大，不利于工程实施；二是在工业控制中，通常应用PID方法求解，采用隶属度加权的预测控制方法在工程上难以实现，在变工况时容易出现跳变的现象。