大型火电机组脱硝系统建模及其控制系统的优化设计

发布时间：2020-04-23 02:12

【摘要】：为了使火电机组的排放烟气中氮氧化物达标,火电机组广泛采用SCR脱硝技术,它是目前较为成熟的脱硝技术,其脱硝效率可以达到90%以上。在实际应用中,脱硝控制系统还存在不少问题,国内外对于脱硝技术的研究较少且不够成熟。对脱硝系统的控制技术开展研究,具有工程实用性和学术意义。本文针对国内某1000MW超临界火电机组脱硝系统进行了研究。为了对该系统的工作机理全面了解,本文首先对脱硝系统的工艺流程和工作原理进行深入研究。根据研究结果,从诸多影响脱硝效率的参数中,选取影响因素较大的因素作为控制量并进一步确定了所要建立系统的模型结构。依据建模对数据序列的要求,从海量的现场数据中筛选出合适的数据并加以预处理,使数据变得平滑且便于对模型参数进行辨识。首先应用最小二乘法对系统进行初步辨识,得到系统数学模型的粗略参数;再进一步应用粒子群优化算法对数学模型的参数进行优化,得到系统的精确数学模型。最后在脱硝系统的数学模型基础上开展大量的仿真研究,对脱硝系统的控制器参数以及控制系统结构进行了优化。仿真结果表明,论文中建立的数学模型与实际对象一致性程度高,对控制系统进行的优化工作切实有效,提高了控制系统的控制品质,这对实际脱硝系统的优化控制具有很大的参考价值,达到了本文的研究目的。
【图文】：

华北电力大学硕士学位论文第 2 章 SCR 脱硝系统工艺流程2.1 SCR 脱硝系统原理选择性催化还原法烟气脱硝技术，，是一种高效且应用广泛的脱硝技术。在理想情况下，SCR 脱硝技术可以达到 90%以上的脱硝效率，且技术已经很成熟。SCR 脱硝系统是将氨（NH3）或尿素（CO(NH2)2）等还原剂喷入一定温度的烟气中，在加有催化剂的反应器（称为 SCR 脱硝反应器）中进行氧化还原反应，使NOx 与还原剂充分反应，生成无毒且无污染的 H2O 和 N2，从而消除烟气中的有害物质 NOx[43]。图 2-1 为 SCR 脱硝反应的示意图。

因此这种布置方式通常不会被使用。低温低飞灰布置方式是将脱硝反应器安装在脱硫系统的后面。这种布置工艺优点是经电除尘后的烟气含尘量较小，避免了烟尘颗粒物对催化剂的损耗，且减少了催化剂的“中毒”问题。但是其缺点也很明显，由于烟气的温度过低，因此脱硝效率变得很低，所以必须增装加热器对烟气进行升温，显然这将造成运营费用的加。本文所研究的某 1000MW 超临界火电机组采用的是高温高飞灰布置，反应器为 A、B 两侧，且反应器中的催化剂都分为三层有序布置，分别为上层、中层和备用层。2.4 SCR 脱硝系统工艺流程及系统组成本文所研究的某1000MW超临界火电机组是以氨作为还原剂的 SCR脱硝系统脱硝系统由氨存储和供应系统、氨气喷入系统、氮气吹扫系统、SCR 脱硝反应器统、水喷淋系统、省煤器旁路、SCR 旁路、检测控制系统等组成[47-49]。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X773;TP273

【参考文献】

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本文编号：2637239