烟气CO2捕集热能梯级利用节能工艺耦合优化

醇胺法捕集CO₂技术是一种较成熟的CO₂捕集技术，具有吸收速度快、脱除效果好等显著优点，但其操作费用高、解吸能耗大。本文以降低醇胺法捕集烟气中CO₂系统再生能耗为出发点，对常规醇胺法捕集CO₂工艺统进行了节能优化研究。在常规工艺流程基础上引入压缩式热泵节能技术，并利用Aspen Plus软件建立了基于压缩式热泵技术的CO₂捕集工艺流程模型。研究了压缩式热泵与机械蒸汽压缩回收（MVR）热泵、分流解吸、分布式换热、级间冷却4种节能工艺耦合，通过模拟计算与优化，结果说明了最佳节能工艺组合为“解吸塔压缩式热泵+贫液MVR热泵+分流解吸+级间冷却”耦合的CO₂捕集工艺流程，当解吸塔顶气体分流比为0.25∶0.75、冷富液分流比为0.05∶0.95、级间冷却器位于吸收塔17块塔板位置、吸收塔输入冷量为-3.0GJ/h时，系统再生能耗最低，为2.533 GJ/tCO₂，相比常规有机胺工艺（再生能耗4.204GJ/tCO₂）节能率39.748%。     

新型燃煤烟气CO_2吸收剂与双热泵耦合CO_2捕集工艺试验研究

针对当前燃煤电厂烟气采用有机胺化学吸收法存在能耗高、设备腐蚀严重的现状,结合烟气CO_2低分压的特点,开发了新型有机胺CO_2捕集吸收剂,每升溶液的饱和吸收CO_2量达到47.7 L,较MEA (一乙醇胺)溶液提高了29.1%,再生率较MEA提高80%以上;针对CO_2捕集工艺能耗高的特点,提出了工艺节能目标,研发了"吸收式热泵+MVR热泵"双热泵耦合低能耗CO_2捕集工艺,系统能耗较常规MEA工艺降低38.32%,节水率达到63%。开发的新型吸收剂和双热泵低能耗工艺在胜利电厂100 t/d烟气CO_2捕集工程上进行了中试验证,结果表明,在CO_2捕集率≥80%、产品CO_2纯度≥99.5%的情况下,新型吸收剂再生能耗为每吨CO_2所需蒸汽1.395 t,较MEA工业测定值降低30.2%;集成双热泵装置后系统再生能耗降至1.01 t,相比此套体系未应用前降低了21%,相比MEA工业测定值降低45%,技术指标达到国际领先水平。     

MDEA复合溶液吸收CO2反应热实验研究

采用自主设计的中压搅拌反应釜及反应热测试装置,以CO_2和CH_4体积比为1∶1的混合气体作为模拟原料气,N-甲基二乙醇胺(MDEA)为主吸收剂,分别添加单乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、哌嗪(PZ)和2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)作为活化剂,通过反应热对比分析,优选了最佳的MDEA二元复合溶液。得出各体系最佳配比分别为:32%MDEA+3%MEA、30%MDEA+5%DEA、32%MDEA+3%PZ、30%MDEA+5%AMP。其中,32%MDEA+3%PZ是最佳的二元复合溶液,反应热为67.330 kJ·mol~(-1)CO_2。     

基于侵入水影响的二氧化碳埋存量计算方法

现有二氧化碳埋存量的预测模型未能考虑地下水入侵的影响。在基本假设条件下,推导出地下水侵入量简化计算模型;结合现有理论埋存量的预测模型,对其进行改进,提出考虑地下水入侵的二氧化碳埋存量计算模型。为便于分析研究地下水侵入的影响,引入埋存当量的概念。采用CMG油藏数值模拟软件模拟Wasson Fluid油藏注入纯二氧化碳驱替剂的油田开发过程,结果表明地下水侵入对二氧化碳埋存的影响不可忽视,对改进模型的精确性进行验证,表明改进的埋存模型较已有模型具有更好的预测精度。     

融合闭环反馈机理的多变量预测控制策略

针对在模型预测控制中模型失配较严重时,单独使用动态矩阵控制不能满足控制需要的问题,提出了融合闭环反馈机理的多变量预测控制策略.讨论了多输入多输出系统中输入和输出的配对问题,以及控制算法中的PID控制强度问题,在动态矩阵控制的基础上引入PID反馈,利用动态矩阵控制算法的鲁棒性强及PID控制算法抗干扰性能好的优点,极大地弥补了模型失配的影响.通过对一个经典两输入两输出控制问题的仿真,表明该控制策略具有明显优于单独的DMC控制的性能.     

轮式移动机器人瞬态模型鲁棒自适应同步终端滑模编队控制

在轮式移动机器人协同编队问题中,如何保证移动机器人在追踪自身期望轨迹的同时,又能实现与其他机器人运动同步的问题对控制算法的设计提出了更高的要求.本文提出一种基于图论的鲁棒自适应同步终端滑模控制算法来解决这一问题.首先介绍了轮式移动机器人非线性运动学瞬态模型,该模型避免了一般运动学模型多输入耦合互相干扰的问题.然后根据交叉耦合误差设计同步控制算法实现运动同步,通过鲁棒控制对系统外部干扰进行抑制,自适应律保证切换增益实时调节.运用Lyapunov方法进行了稳定性分析,证明了系统追踪误差的收敛性.最后通过MATLAB仿真验证了所设计算法的有效性.     

基于分布式贝叶斯隐马尔可夫回归的动态软测量建模方法

利用软测量技术实时预测化工过程中的关键参数对生产过程的在线监测、自动控制、实时优化具有十分重要的意义。为此,提出了一种基于隐马尔可夫模型的动态软测量建模方法。首先,针对数据规模大导致模型计算效率低和数据缺失导致数据无法充分利用的问题,提出了一种基于分布式贝叶斯隐马尔可夫回归的预测模型;其次,针对该模型进一步提出了一种能够获得精确后验分布的分布式训练方法。最后,利用蜡油加氢过程对所提方法的有效性进行了验证。     

机械臂任务空间鲁棒Terminal滑模控制

不确定性和外部干扰是制约机器人控制精度的主要因素,传统Terminal滑模控制方法未能考虑机械臂运动学不确定性。提出一种新的机械臂任务空间鲁棒连续非奇异Terminal滑模跟踪控制方法。该方法具有较强的鲁棒性,能够有效克服运动学不确定性、动力学不确定性和外部干扰,保证机械臂任务空间跟踪误差有限时间稳定,将现有机械臂Terminal滑模控制方法从关节空间扩展到任务空间。通过模型转换,同时考虑机械臂运动学不确定性和动力学模型不确定性。使用矢量和矩阵范数定义,给出系统不确定性的界定方法。运用Lyapunov再设计方法和有界稳定理论,分析系统稳定性,明确给出系统调节时间和跟踪误差剩余集的估计方法。仿真中,通过与现有机械臂关节空间Terminal滑模跟踪控制方法比较,验证了所提方法的有效性。     

Stewart平台鲁棒有限时间稳定控制方法研究

本文提出了一种Stewart平台鲁棒有限时间稳定控制方法,该方法具有较强的鲁棒性,能够使系统在有限时间内快速收敛到平衡点.运用微分不等式原理和Backstepping方法分析了系统稳定性.通过数值仿真研究验证了本文方法的有效性.     

一种新的机器人分散完全自适应前馈反馈控制方法

针对多关节刚性串联机器人多输入多输出特点,提出了一种新的分散完全自适应前馈反馈控制方法.该方法仅需知道机器人关节数目,即可设计控制器,能够保证系统渐近稳定.由于采用分散控制形式,该方法具有结构简单,运算效率高,易于实现等特点.运用Lyapunov方法分析了系统稳定性,最后通过数值仿真验证了该方法的有效性.