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IGCC系统气化炉建模以及控制规律研究
标题：IGCC系统气化炉建模以及控制规律研究
摘要：
综合循环发电（IntegratedGasificationCombinedCycle,IGCC）是一种高效节能的电力发生技术。其中，气化炉是整个系统的核心组件，对于气化炉的建模和控制规律的研究具有重要意义。本文主要基于现有文献，对IGCC系统的气化炉建模方法、控制规律等进行了详细的研究与分析。结果表明，基于煤炭及其它可燃物的气化炉建模主要采用动态平衡方程和能量守恒方程，针对不同工况，研究了PID控制、模糊控制和模型预测控制等控制策略，实现了IGCC系统气化炉的高效运行和稳定工作。
关键词：综合循环发电；气化炉；建模方法；控制规律
一、引言
综合循环发电技术将气化、燃烧和蒸汽动力循环等多个环节相结合，最大限度地实现了燃料的利用和能量的转化。其中，气化炉作为电力发生系统的关键部分，负责煤炭等可燃物质的气化过程，对系统能量转化效率和环保性能具有重要影响。因此，对气化炉的建模和控制规律进行研究具有重要意义。
二、气化炉建模方法
气化炉的建模可以从质量守恒、能量守恒和动量守恒三个方面进行分析。质量守恒方程描述了煤炭和空气的气化反应过程，能量守恒方程描述了热力学参数的变化以及能量转化的过程，而动量守恒方程描述了气体流动和压力变化的规律。基于这些方程以及实际工况的参数，可以建立气化炉的数学模型。
不同气化炉的建模方法各有特点，常用的方法有动态平衡方程法、格群理论法、动态物质平衡法等。其中，动态平衡方程法是目前应用最广泛和最基础的方法之一。该方法通过建立气化炉的质量守恒、能量守恒和动量守恒方程，结合气化反应动力学方程和传质传热方程，描述了气化炉内物质和能量转移的规律。这种方法建模简单、计算量较小，适用于煤炭气化炉等实际应用。
三、气化炉控制规律研究
气化炉的控制主要包括煤气生成量的控制和煤气成分的控制。针对煤气生成量的控制，常用的方法包括PID控制、模糊控制和模型预测控制等。PID控制基于反馈的原理，通过调节气化剂的供给量来控制煤气生成量和温度等参数。模糊控制结合了模糊推理和模糊逻辑，根据气化炉的实际工况和运行状态，通过模糊规则来调整气化剂供给量。模型预测控制基于建立的气化炉数学模型，预测未来一段时间的系统输出和状态，以优化控制策略，实现煤气生成量的精确控制。
针对煤气成分的控制，主要是控制煤气中的一氧化碳、水蒸气和氮气的比例。常用的方法包括流化床气化工艺、热交换和洗涤等。流化床气化工艺通过气化剂的引入和流动，控制气体的流动速度和接触时间，实现了煤气中CO和H2的比例控制。热交换通过煤气和炉渣的接触和传热，降低了煤气中水蒸气含量。洗涤则是通过化学吸附和物理吸附的方法，去除煤气中的杂质和污染物。
四、结论
本文通过对现有文献的研究，对IGCC系统的气化炉建模和控制规律进行了系统的总结和分析。结合数学模型和实际工况参数，采用动态平衡方程法等建模方法，建立了气化炉的数学模型。在控制规律方面，介绍了PID控制、模糊控制和模型预测控制等方法，用于实现煤气生成量和成分的控制。这些研究为IGCC系统的气化炉的高效运行和稳定工作提供了理论基础和技术支持。
参考文献：
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