燃煤电站SCR烟气脱硝系统建模与喷氨量优化控制
发布时间：2021-05-14 15:52
随着新能源的大规模投运,火电机组需要进一步提高快速变负荷能力,从而平抑新能源电力对电网的冲击。负荷的快速升降会造成烟气中NOx浓度发生大幅变化,传统的SCR系统控制策略虽然能起到一定的作用,但在快速性和准确性上无法满足现场的实际需求。随着烟气超低排放标准的出台,为了保证燃煤电站的烟气达标排放,提高SCR系统运行经济性,需要建立准确的SCR系统模型并在此基础上实现喷氨量的精确控制。本论文充分利用燃煤电站DCS系统中的海量历史数据,结合脱硝过程机理分析,建立了SCR脱硝系统模型,并在此基础上提出了喷氨量的优化控制策略,在保证达标排放的同时降低SCR运行成本,在保证脱硝效率的前提下精确控制喷氨量,避免过量喷氨对SCR下游设备的安全稳定运行造成不利影响。其中主要研究内容包括:1、在分析SCR脱硝反应机理的基础上,构建了SCR系统机理模型,并利用现场实际运行数据及寻优算法对模型参数进行了辨识。为了验证模型的准确性和通用性,分别利用600MW和1000MW机组的运行数据对模型进行了仿真验证。在机理模型的基础上,通过仿真实验对影响脱硝效率的因素进行了分析。2、SCR反应复杂,机理模型的计算结果存在一...
【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：117 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究动态
1.2.1 最优模型输入变量集的选取
1.2.2 SCR脱硝系统模型的构建
1.2.3 SCR脱硝系统优化控制
1.3 论文主要研究内容
第2章 SCR系统机理模型构建
2.1 SCR系统简介
2.1.1 SCR系统布置方式
2.1.2 脱硝反应机理
2.2 SCR系统机理模型
2.2.1 脱硝反应动力学方程
2.2.2 机理模型求解及参数辨识
2.3 机理模型验证
2.3.1 机理模型特性验证
2.3.2 实际数据验证
2.4 模型更新策略
2.5 本章小结
第3章 数据预处理及模型最优输入变量集选取
3.1 数据预处理
3.1.1 离群点检测
3.1.2 稳态工况数据判别
3.1.3 数据标准化
3.2 基于信息熵的变量选择方法
3.2.1 PMI方法
3.2.2 Benchmark仿真验证
3.3 PMI方法改进及其应用
3.3.1 PMI方法改进
3.3.2 IPMI方法的应用
3.4 本章小结
第4章 SCR系统数据模型构建
4.1 偏最小二乘算法简介
4.2 自适应多尺度核偏最小二乘模型
4.2.1 多尺度核偏最小二乘回归方法
4.2.2 模型更新策略
4.2.3 Benchmark验证
4.3 SCR系统SMKPLS模型
4.4 本章小结
第5章 SCR系统混合模型构建
5.1 机理建模和数据建模方法比较
5.1.1 局部工况样本模型精度
5.1.2 全局工况样本模型精度
5.1.3 模型计算量对比
5.2 混合建模方法
5.3 SCR系统自适应混合动态模型
5.4 本章小结
第6章 SCR系统喷氨量优化控制
6.1 传统喷氨量控制策略
6.1.1 SCR烟气脱硝系统特性分析
6.1.2 常规PID控制策略
6.1.3 传统喷氨控制仿真实验
6.2 喷氨量优化控制策略
6.2.1 模型预测控制
6.2.2 喷氨优化控制仿真实验
6.3 结论
第7章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
攻读博士学位期间参加的科研工作
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]支持增量式更新的大数据特征学习模型[J]. 卜范玉,陈志奎,张清辰. 计算机工程与应用. 2015(12)
[2]WO3/TiO2-ZrO2脱硝催化剂制备及其NH3活化机理[J]. 王龙飞,张亚平,郭婉秋,沈凯,郑鹏飞,杨林军. 化工学报. 2015(10)
[3]电站锅炉燃烧优化混合模型预测[J]. 谷丽景,李永华,李路. 中国电机工程学报. 2015(09)
[4]基于改进PSO的发酵过程同步串联混合建模[J]. 杨强大,张卫军,牛大鹏. 自动化学报. 2015(03)
[5]基于现场数据的SCR脱硝反应器建模[J]. 翟永杰,张志超. 计算机仿真. 2014(10)
[6]椭球定界算法在混合建模中的应用研究[J]. 王魏,邓长辉,赵立杰. 自动化学报. 2014(09)
[7]基于模糊自适应Smith的SCR喷氨量串级控制系统[J]. 李刚,胡森,武宝会. 热力发电. 2014(08)
[8]基于混合建模技术的聚氯乙烯粒径分布预测[J]. 朱鹏飞,夏陆岳,周猛飞,潘海天. 高校化学工程学报. 2014(02)
[9]船用柴油机混合建模方法研究[J]. 孔庆福,李军华,戴余良,金家善. 船舶工程. 2014(01)
[10]火电厂SCR烟气脱硝控制方式及其优化[J]. 武宝会,崔利. 热力发电. 2013(10)
博士论文
[1]基于过程数据的建模方法研究及应用[D]. 吕游.华北电力大学 2014
[2]基于最小二乘支持向量机的铝电解过程建模与控制研究[D]. 阎纲.中南大学 2012
[3]基于信息熵和互信息的流域水文模型不确定性分析[D]. 龚伟.清华大学 2012
[4]混沌优化技术及其在模糊控制系统中的应用研究[D]. 邹恩.中南大学 2005
[5]混沌优化理论在控制系统设计中的研究[D]. 李祥飞.中南大学 2003
硕士论文
[1]大型电站锅炉烟气脱硝选择性催化还原系统优化研究[D]. 陈山.浙江大学 2007
[2]偏最小二乘变量筛选法及其应用研究[D]. 林燕.厦门大学 2007
本文编号：3185919
【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：117 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究动态
1.2.1 最优模型输入变量集的选取
1.2.2 SCR脱硝系统模型的构建
1.2.3 SCR脱硝系统优化控制
1.3 论文主要研究内容
第2章 SCR系统机理模型构建
2.1 SCR系统简介
2.1.1 SCR系统布置方式
2.1.2 脱硝反应机理
2.2 SCR系统机理模型
2.2.1 脱硝反应动力学方程
2.2.2 机理模型求解及参数辨识
2.3 机理模型验证
2.3.1 机理模型特性验证
2.3.2 实际数据验证
2.4 模型更新策略
2.5 本章小结
第3章 数据预处理及模型最优输入变量集选取
3.1 数据预处理
3.1.1 离群点检测
3.1.2 稳态工况数据判别
3.1.3 数据标准化
3.2 基于信息熵的变量选择方法
3.2.1 PMI方法
3.2.2 Benchmark仿真验证
3.3 PMI方法改进及其应用
3.3.1 PMI方法改进
3.3.2 IPMI方法的应用
3.4 本章小结
第4章 SCR系统数据模型构建
4.1 偏最小二乘算法简介
4.2 自适应多尺度核偏最小二乘模型
4.2.1 多尺度核偏最小二乘回归方法
4.2.2 模型更新策略
4.2.3 Benchmark验证
4.3 SCR系统SMKPLS模型
4.4 本章小结
第5章 SCR系统混合模型构建
5.1 机理建模和数据建模方法比较
5.1.1 局部工况样本模型精度
5.1.2 全局工况样本模型精度
5.1.3 模型计算量对比
5.2 混合建模方法
5.3 SCR系统自适应混合动态模型
5.4 本章小结
第6章 SCR系统喷氨量优化控制
6.1 传统喷氨量控制策略
6.1.1 SCR烟气脱硝系统特性分析
6.1.2 常规PID控制策略
6.1.3 传统喷氨控制仿真实验
6.2 喷氨量优化控制策略
6.2.1 模型预测控制
6.2.2 喷氨优化控制仿真实验
6.3 结论
第7章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
攻读博士学位期间参加的科研工作
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]支持增量式更新的大数据特征学习模型[J]. 卜范玉,陈志奎,张清辰. 计算机工程与应用. 2015(12)
[2]WO3/TiO2-ZrO2脱硝催化剂制备及其NH3活化机理[J]. 王龙飞,张亚平,郭婉秋,沈凯,郑鹏飞,杨林军. 化工学报. 2015(10)
[3]电站锅炉燃烧优化混合模型预测[J]. 谷丽景,李永华,李路. 中国电机工程学报. 2015(09)
[4]基于改进PSO的发酵过程同步串联混合建模[J]. 杨强大,张卫军,牛大鹏. 自动化学报. 2015(03)
[5]基于现场数据的SCR脱硝反应器建模[J]. 翟永杰,张志超. 计算机仿真. 2014(10)
[6]椭球定界算法在混合建模中的应用研究[J]. 王魏,邓长辉,赵立杰. 自动化学报. 2014(09)
[7]基于模糊自适应Smith的SCR喷氨量串级控制系统[J]. 李刚,胡森,武宝会. 热力发电. 2014(08)
[8]基于混合建模技术的聚氯乙烯粒径分布预测[J]. 朱鹏飞,夏陆岳,周猛飞,潘海天. 高校化学工程学报. 2014(02)
[9]船用柴油机混合建模方法研究[J]. 孔庆福,李军华,戴余良,金家善. 船舶工程. 2014(01)
[10]火电厂SCR烟气脱硝控制方式及其优化[J]. 武宝会,崔利. 热力发电. 2013(10)
博士论文
[1]基于过程数据的建模方法研究及应用[D]. 吕游.华北电力大学 2014
[2]基于最小二乘支持向量机的铝电解过程建模与控制研究[D]. 阎纲.中南大学 2012
[3]基于信息熵和互信息的流域水文模型不确定性分析[D]. 龚伟.清华大学 2012
[4]混沌优化技术及其在模糊控制系统中的应用研究[D]. 邹恩.中南大学 2005
[5]混沌优化理论在控制系统设计中的研究[D]. 李祥飞.中南大学 2003
硕士论文
[1]大型电站锅炉烟气脱硝选择性催化还原系统优化研究[D]. 陈山.浙江大学 2007
[2]偏最小二乘变量筛选法及其应用研究[D]. 林燕.厦门大学 2007
本文编号：3185919
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