基于T-S模糊模型的SCR脱硝喷氨量动态矩阵预测控制
发布时间：2020-12-26 08:52
燃煤发电过程中产生氮氧化物（NOX）不仅危害人类健康,还会造成光化学烟雾影响动植物的生长。为了减少电站所造成的环境污染问题,非常有必要降低NOX的排放。由于SCR脱硝喷氨量控制系统具有时滞、大惯性、多变量、时变等特性,经典的PID控制往往不能精确调整喷氨量。因此亟待提出新颖的控制策略,确保NOX超低排放。本文以某矸石电厂SCR脱硝喷氨量系统为研究对象,分析SCR脱硝工艺和反应机理,深入研究了脱硝系统存在的非线性、时滞、扰动等问题,进行了以下的研究工作:（1）在系统建模方面,针对催化剂活性所造成系统非线性问题,并考虑到脱硝系统监测设备以及反应过程所导致的时滞因素,基于电厂DCS平台历史运行数据建立脱硝系统的T-S模糊时滞模型。（2）考虑到工况变化所导致SCR入口处的NOX浓度,以及烟气流量等的改变,有些输入变量不易控制,因此假定在设定的温度下来调节喷氨量进而控制SCR出口处的NOX浓度,至于其它变量作为模型的扰动问题来处理。本文引入动态矩阵预测控制（DMC）到脱硝系统中,并且对电...
【文章来源】：山西大学山西省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
山西省装机类别为了解决煤矸石堆积问题，同时提高资源利用效率，国家出台了许多文件，早
基于T-S模糊模型的SCR喷氨量的动态矩阵预测控制10系统工艺流程图如图2.2所示。图2.2SCR脱硝系统工艺流程图脱硝流程描述为：氨水罐中的氨水通过氨水泵进行抽取，流量阀来控制氨水的流量，将除盐水泵输送的除盐水与氨水泵输送的氨水混合后送入氨水分散喷射系统。流化风和压缩空气罐连接到喷枪上，使得喷枪出来的是雾化的氨水而不是液体的氨水，雾化的氨水经过喷氨栅栏到达SCR反应器，。进入SCR反应器后在300～400℃的温度及催化剂的作用下，与烟气中的NOX发生氧化还原反应生成无污染的N2和H2O，通过空气预热器和除尘器排出烟囱。2.2SCR脱硝反应原理选择性催化还原（SCR）脱硝技术的反应原理是：在特定的温度下（280-420℃），利用还原剂（液氨、尿素和氨水）在催化剂的作用下，有选择性的与烟气中的NOX反应生成无污染的氮气和水，从而脱出烟气中的氮氧化物。这里还原剂并不会被氧气氧化，而是选择性的与将氮氧化物还原为氮气[29]。基本反应如图2.3所示。
第二章SCR脱硝喷氨量系统分析11图2.3SCR化学反应原理图主反应方程式为[30]：4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O（2.1）4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O（2.2）4NH3+6NO→5N2+6H2O（2.3）8NH3+6NO→7N2+12H2O（2.4）燃煤电厂烟气中的氮氧化物95%的是NO，所以上式反应方程式主要以（2.1）为主。但是煤燃烧时还会产生二氧化硫的污染物，假如脱硝过程中喷氨量过多造成氨逃逸[31]，就会发生一些副反应生成硫酸铵盐的物质，副反应方程式如下：4NH3+3O2→2N2+6H2O（2.5）2NH3→N2+3H2（2.6）4NH3+5O2→4NO+6H2O（2.7）2SO2+O2→2SO3（2.8）NH3+SO3+H2O→NH4HSO4（2.9）2NH3+SO3+H2O→(NH4)2SO4（2.10）上述反应中生成的NH4HSO4和(NH4)2SO4具有很强的黏粘性，很容易堵塞催化剂通道，并且还会与V2O5反应生成硫酸矾盐降低催化剂活性。在经过空气预热器时，与烟气中的飞灰结合堵塞下游设备[32]。所以喷氨量的控制就显得十分重要，优化喷氨量不仅能够节约成本，也会减少副反应中硫酸铵盐对设备的损坏。2.3影响SCR脱硝喷氨量系统的因素当系统在一定工况范围内运行时，需要提高SCR脱硝喷氨量系统的鲁棒性，就必须清楚的了解系统的影响因素。
本文编号：2939400
【文章来源】：山西大学山西省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
山西省装机类别为了解决煤矸石堆积问题，同时提高资源利用效率，国家出台了许多文件，早
基于T-S模糊模型的SCR喷氨量的动态矩阵预测控制10系统工艺流程图如图2.2所示。图2.2SCR脱硝系统工艺流程图脱硝流程描述为：氨水罐中的氨水通过氨水泵进行抽取，流量阀来控制氨水的流量，将除盐水泵输送的除盐水与氨水泵输送的氨水混合后送入氨水分散喷射系统。流化风和压缩空气罐连接到喷枪上，使得喷枪出来的是雾化的氨水而不是液体的氨水，雾化的氨水经过喷氨栅栏到达SCR反应器，。进入SCR反应器后在300～400℃的温度及催化剂的作用下，与烟气中的NOX发生氧化还原反应生成无污染的N2和H2O，通过空气预热器和除尘器排出烟囱。2.2SCR脱硝反应原理选择性催化还原（SCR）脱硝技术的反应原理是：在特定的温度下（280-420℃），利用还原剂（液氨、尿素和氨水）在催化剂的作用下，有选择性的与烟气中的NOX反应生成无污染的氮气和水，从而脱出烟气中的氮氧化物。这里还原剂并不会被氧气氧化，而是选择性的与将氮氧化物还原为氮气[29]。基本反应如图2.3所示。
第二章SCR脱硝喷氨量系统分析11图2.3SCR化学反应原理图主反应方程式为[30]：4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O（2.1）4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O（2.2）4NH3+6NO→5N2+6H2O（2.3）8NH3+6NO→7N2+12H2O（2.4）燃煤电厂烟气中的氮氧化物95%的是NO，所以上式反应方程式主要以（2.1）为主。但是煤燃烧时还会产生二氧化硫的污染物，假如脱硝过程中喷氨量过多造成氨逃逸[31]，就会发生一些副反应生成硫酸铵盐的物质，副反应方程式如下：4NH3+3O2→2N2+6H2O（2.5）2NH3→N2+3H2（2.6）4NH3+5O2→4NO+6H2O（2.7）2SO2+O2→2SO3（2.8）NH3+SO3+H2O→NH4HSO4（2.9）2NH3+SO3+H2O→(NH4)2SO4（2.10）上述反应中生成的NH4HSO4和(NH4)2SO4具有很强的黏粘性，很容易堵塞催化剂通道，并且还会与V2O5反应生成硫酸矾盐降低催化剂活性。在经过空气预热器时，与烟气中的飞灰结合堵塞下游设备[32]。所以喷氨量的控制就显得十分重要，优化喷氨量不仅能够节约成本，也会减少副反应中硫酸铵盐对设备的损坏。2.3影响SCR脱硝喷氨量系统的因素当系统在一定工况范围内运行时，需要提高SCR脱硝喷氨量系统的鲁棒性，就必须清楚的了解系统的影响因素。
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