火电机组SCR烟气脱硝机理建模与智能控制
发布时间：2021-09-01 00:53
随着国家综合实力日渐提升,环保意识逐渐加强,有关燃煤火电污染物排放的限制也日渐严格,新政策对于火电SCR脱硝系统提出了更高的要求,也给发电企业带来了更大的压力。SCR脱硝系统本身属于具有大惯性、大迟延特性的对象,运行过程涉及化学反应,加之脱硝品质还要受到烟气流场分布等因素的影响,本质上看SCR脱硝系统归属复杂系统,控制难度大。当前已实现脱硝改造的老旧机组与新建机组普遍存在自动化投入率不高,脱硝品质有限的问题。对此本文从控制角度出发,充分分析了问题产生的原因,提出了增加调节阀门与测点的分区优化方案。并按照控制系统组成环节分别设计了 SCR脱硝优化控制策略,通过软硬结合的方式实现提高脱硝效率与严格控制氨逃逸量的双重目标,最终实现系统的经济环保运行。主要研究成果包括:1、针对烟道横截面较大,烟气中氮氧化物浓度分布不均匀所引起的NOx控制与氨逃逸相矛盾的问题,提出了基于网格法的脱硝分区优化控制方案。根据网格分区优化计算结果,按区域增设调节阀门与测量装置,即分区优化控制的设备改造方案。一系列优化改造意在不改变系统特性的条件下,为先进控制算法与策略提供更大的实施空间,是进一步优化控制研究的基础。2...
【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
【部分图文】：
实际一侧烟道截面分区图
平北电力大学博上学位论义??２．４．２脱硝执行系统优化改造??根据已有的分区结果，对脱硝喷氨执行子系统进行优化改造，如图２－５所示。??〇?４??１?？?Ｉ?１?……－??－■??中侧?ｉ??＾?ｎ?Ｍ?＾?；丨喷笋?：；！?！??Ｉ?！?Ｉ?３?！??ＪｐＳ麵??图２－５喷氨执行系统改造构示意图??Ｆｉｇ．２－５?Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａｍｍｏｎｉａ?ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ?ｓｙｓｔｅｍ?ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ??图２－５中，箭头代表氨的流向。Ｖｓｌ？Ｖｓ４表示原有喷氨支管手动阀门；ＶＩ、??Ｖ２为增设的调节阀门。调节阀门下方连接对应侧的供氨母管，上方连接新增设??的支管联箱。由图不难理解，优化改造未改变单根喷氨支管所供给的区域，改造??的本质是将原有管路重新排列融合，通过增设调节阀门和支管联箱结构实现烟道??截面与优化分区的对应，提供了实现针对性喷氨优化的设备基础。调节阀门ＶＩ??所控制的ＩＸ域是优化改造前原１号喷氨支管和２号唢氨支管的对应区域，调节阀??门Ｖ２所控制的区域是优化改造前原３号喷氨支管和４号喷氨支管的对丨、Ｖ：Ｌ＞（域，??仪画出增设的两个调节阀门用作说明
Ｆｉｇ．２－６?Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｖａｌｖｅ?ａｎｄ?ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ?ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒｓ??ｏｎ?ｏｎｅ－ｓｉｄｅ?ｆｌｕｅ?ｐｉｐｅ?ｃｒｏｓｓ?ｓｅｃｔｉｏｎ?ａｔ?ＳＣＲ?ｒｅａｃｔｏｒ?ｉｎｌｅｔ??图２－６反应了烟道内区域划分与设备布置情况，图中是Ａ侧烟道喷氨总??调节阀门，匕１？匕６为加装的喷氨支管调节阀门，每个调节阀门分别用于控制??个子区域；黑色圆点表示喷头，所有喷头等间距均匀布置在烟道截面上，其安??方向与纸面垂直，指向烟道下游，实际喷头数量以各现场实际设计为准，以上??作为示意；各分区内小矩形表示氮氧化物浓度探头，个数与加装的调节阀门数??一致：探头将样气送与变送器转化为控制系统可以识别处理的信号，变送器即??中Ｚｉ７＼？／ｉｒ６所示。受烟道实际尺寸与子区域划分形状的影响，探头很难安装在??区域的中心位置，采样数据参与控制运算之前还须正交变换折算处理，这也使??某区域反应物浓度成为多个测点加权换算的结果，某一测点损坏对整体系统影??有限，也在一定程度上增强了其抗扰性。??．３．１在线测量参数选择??对于选择性催化还原脱硝系统而言，能够对系统脱硝效果产生影响的因素有??多，从宏观因素分析有诸如负荷指令、煤质优劣、环境温度、运行人员经验等；??
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]一种遗传算法与粒子群优化的多子群分层混合算法[J]. 金敏,鲁华祥. 控制理论与应用. 2013(10)
[3]交替捕食的粒子群优化算法及其粒子轨迹收敛性分析[J]. 李军军,黄有方,杨斌. 控制理论与应用. 2013(07)
[4]SCR脱硝系统喷氨格栅优化设计[J]. 汤元强,吴国江,赵亮. 热力发电. 2013(03)
[5]锅炉脱硝SCR法的控制策略研究[J]. 马孝纯,段跃非,朱亚波. 电站系统工程. 2013(01)
[6]模型预测控制——现状与挑战[J]. 席裕庚,李德伟,林姝. 自动化学报. 2013(03)
[7]烟气脱硝喷氨量SA-RBF神经网络最优控制[J]. 周洪煜,赵乾,张振华,汪正海. 控制工程. 2012(06)
[8]300MW机组锅炉SCR装置流场研究[J]. 张波,张伟,牛国平. 热力发电. 2012(07)
[9]基于变量选择的锅炉NOx排放的最小二乘支持向量机建模[J]. 刘吉臻,吕游,杨婷婷. 中国电机工程学报. 2012(20)
[10]选择性催化还原烟气脱硝控制系统的分析[J]. 潘维加,邓沙. 湖南电力. 2009(06)
博士论文
[1]大中型风电场混合储能系统优化配置及先进控制策略研究[D]. 孙近文.华中科技大学 2017
[2]燃煤电站SCR烟气脱硝系统建模与喷氨量优化控制[D]. 秦天牧.华北电力大学(北京) 2017
[3]脱硝反应器流场与反应物混合模拟优化[D]. 陈莲芳.山东大学 2011
[4]粒子群优化算法及其应用研究[D]. 李丹.东北大学 2007
[5]燃煤电厂SCR烟气脱硝试验研究及数学模型建立[D]. 董建勋.华北电力大学（河北） 2007
[6]粒子群优化算法的改进及应用[D]. 王俊伟.东北大学 2006
硕士论文
[1]电厂SCR脱硝系统建模与优化控制[D]. 张志超.华北电力大学 2015
[2]SCR烟气脱硝系统模拟优化及喷氨量最优控制[D]. 赵乾.重庆大学 2012
[3]选择性催化还原系统的建模与仿真[D]. 俞逾.重庆大学 2007
本文编号：3375952
【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
【部分图文】：
实际一侧烟道截面分区图
平北电力大学博上学位论义??２．４．２脱硝执行系统优化改造??根据已有的分区结果，对脱硝喷氨执行子系统进行优化改造，如图２－５所示。??〇?４??１?？?Ｉ?１?……－??－■??中侧?ｉ??＾?ｎ?Ｍ?＾?；丨喷笋?：；！?！??Ｉ?！?Ｉ?３?！??ＪｐＳ麵??图２－５喷氨执行系统改造构示意图??Ｆｉｇ．２－５?Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａｍｍｏｎｉａ?ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ?ｓｙｓｔｅｍ?ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ??图２－５中，箭头代表氨的流向。Ｖｓｌ？Ｖｓ４表示原有喷氨支管手动阀门；ＶＩ、??Ｖ２为增设的调节阀门。调节阀门下方连接对应侧的供氨母管，上方连接新增设??的支管联箱。由图不难理解，优化改造未改变单根喷氨支管所供给的区域，改造??的本质是将原有管路重新排列融合，通过增设调节阀门和支管联箱结构实现烟道??截面与优化分区的对应，提供了实现针对性喷氨优化的设备基础。调节阀门ＶＩ??所控制的ＩＸ域是优化改造前原１号喷氨支管和２号唢氨支管的对应区域，调节阀??门Ｖ２所控制的区域是优化改造前原３号喷氨支管和４号喷氨支管的对丨、Ｖ：Ｌ＞（域，??仪画出增设的两个调节阀门用作说明
Ｆｉｇ．２－６?Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｖａｌｖｅ?ａｎｄ?ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ?ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒｓ??ｏｎ?ｏｎｅ－ｓｉｄｅ?ｆｌｕｅ?ｐｉｐｅ?ｃｒｏｓｓ?ｓｅｃｔｉｏｎ?ａｔ?ＳＣＲ?ｒｅａｃｔｏｒ?ｉｎｌｅｔ??图２－６反应了烟道内区域划分与设备布置情况，图中是Ａ侧烟道喷氨总??调节阀门，匕１？匕６为加装的喷氨支管调节阀门，每个调节阀门分别用于控制??个子区域；黑色圆点表示喷头，所有喷头等间距均匀布置在烟道截面上，其安??方向与纸面垂直，指向烟道下游，实际喷头数量以各现场实际设计为准，以上??作为示意；各分区内小矩形表示氮氧化物浓度探头，个数与加装的调节阀门数??一致：探头将样气送与变送器转化为控制系统可以识别处理的信号，变送器即??中Ｚｉ７＼？／ｉｒ６所示。受烟道实际尺寸与子区域划分形状的影响，探头很难安装在??区域的中心位置，采样数据参与控制运算之前还须正交变换折算处理，这也使??某区域反应物浓度成为多个测点加权换算的结果，某一测点损坏对整体系统影??有限，也在一定程度上增强了其抗扰性。??．３．１在线测量参数选择??对于选择性催化还原脱硝系统而言，能够对系统脱硝效果产生影响的因素有??多，从宏观因素分析有诸如负荷指令、煤质优劣、环境温度、运行人员经验等；??
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]一种遗传算法与粒子群优化的多子群分层混合算法[J]. 金敏,鲁华祥. 控制理论与应用. 2013(10)
[3]交替捕食的粒子群优化算法及其粒子轨迹收敛性分析[J]. 李军军,黄有方,杨斌. 控制理论与应用. 2013(07)
[4]SCR脱硝系统喷氨格栅优化设计[J]. 汤元强,吴国江,赵亮. 热力发电. 2013(03)
[5]锅炉脱硝SCR法的控制策略研究[J]. 马孝纯,段跃非,朱亚波. 电站系统工程. 2013(01)
[6]模型预测控制——现状与挑战[J]. 席裕庚,李德伟,林姝. 自动化学报. 2013(03)
[7]烟气脱硝喷氨量SA-RBF神经网络最优控制[J]. 周洪煜,赵乾,张振华,汪正海. 控制工程. 2012(06)
[8]300MW机组锅炉SCR装置流场研究[J]. 张波,张伟,牛国平. 热力发电. 2012(07)
[9]基于变量选择的锅炉NOx排放的最小二乘支持向量机建模[J]. 刘吉臻,吕游,杨婷婷. 中国电机工程学报. 2012(20)
[10]选择性催化还原烟气脱硝控制系统的分析[J]. 潘维加,邓沙. 湖南电力. 2009(06)
博士论文
[1]大中型风电场混合储能系统优化配置及先进控制策略研究[D]. 孙近文.华中科技大学 2017
[2]燃煤电站SCR烟气脱硝系统建模与喷氨量优化控制[D]. 秦天牧.华北电力大学(北京) 2017
[3]脱硝反应器流场与反应物混合模拟优化[D]. 陈莲芳.山东大学 2011
[4]粒子群优化算法及其应用研究[D]. 李丹.东北大学 2007
[5]燃煤电厂SCR烟气脱硝试验研究及数学模型建立[D]. 董建勋.华北电力大学（河北） 2007
[6]粒子群优化算法的改进及应用[D]. 王俊伟.东北大学 2006
硕士论文
[1]电厂SCR脱硝系统建模与优化控制[D]. 张志超.华北电力大学 2015
[2]SCR烟气脱硝系统模拟优化及喷氨量最优控制[D]. 赵乾.重庆大学 2012
[3]选择性催化还原系统的建模与仿真[D]. 俞逾.重庆大学 2007
本文编号：3375952
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