燃煤机组SCR脱硝控制系统设计与应用研究

发布时间：2020-09-09 08:51

　　随着全球用电量需求提升,燃煤发电依然并将长期占据全球总发电量比重的首位。燃煤机组排放的氮氧化物是大气污染物的主要来源之一,对空气质量下降有着严重的影响。因此,目前绝大多数燃煤机组都安装了SCR脱硝系统来脱除烟气中的氮氧化物。SCR脱硝系统在我国发展较晚,是近年来燃煤机组新加的系统,加之SCR脱硝系统控制难度大,所以还没有形成在实际系统中控制效果理想的自动控制方案。本文将针对SCR脱硝系统的特性,提出了SCR脱硝系统前馈+反馈的复合控制策略,并将其应用在了实际系统验证控制策略的有效性。主要研究内容如下:(1)介绍了SCR脱硝系统的基本原理和基本特性,系统的总结并比较了SCR脱硝系统固定摩尔比控制,出口NO_x定值控制和复合控制三种不同控制策略的特点。(2)依据SCR脱硝系统大迟延、大惯性的特性,比较了多种控制方案对大迟延、大惯性系统的控制效果,使用并改进了模型预测控制作为SCR脱硝复合控制策略的闭环控制方法。(3)分析常规的SCR脱硝固定摩尔比前馈控制策略,针对SCR脱硝系统中实际存在的问题,参考固定摩尔比控制思想,利用SCR反应器入口NO_x浓度预测和烟气流量软测量设计了SCR脱硝复合控制策略前馈控制方法。(4)使用基于历史数据的人工智能模型建立了SCR脱硝系统仿真平台,搭建了复合控制策略控制系统,针对实际系统历史运行数据确定了复合控制策略中的参数,并通过仿真测试了控制策略的效果。(5)完成了SCR脱硝复合控制策略的控制逻辑SAMA图的设计,使用仿真确定的控制策略参数在实际系统中验证了控制效果,证明了提出的控制策略是可行并且有效的。
【学位单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP273;X773
【部分图文】：

发电量,比例图

华北电力大学硕士学位论文第 1 章绪论1.1 课题研究背景及意义2018 版《BP 世界能源统计年鉴》[1]中发布的数据指出，煤炭仍是世界电力的主要来源，2017 年占比 38.1%，几乎是排在第二和第三位的天然气(23.2%)和水电(15.9%)占比之和。2017 年用于发电的能源比例如图 1-1 所示，其中可再生能源占比低于 10%。随着世界能源需求的增加，煤炭占总发电量比例将在未来一段时间内持续保持领先地位[2]。

控制仿真,传递函数,大惯性系统

PID 控制系统结构图如图 2-1 所示。W(s)-+R(s)Y(s)KppiKT s1p dd dK T s+K T s+++图 2-1 PID 控制结构图图中，W ( s )为被控对象传递函数； R ( s )和 Y ( s )分别为系统的设定值和输出。PID 控制具有结构简单、参数整定简单、适应性强和鲁棒性强等的特点。现取一大迟延、大惯性系统的传递函数如式(2-3)所示。调整好的 PID 控制效果如图 2-2 所示。9021( )(1 400 )sW s es +(2-3)

结构图,预估控制,仿真结果,估计模型

图 2-4 Smith 预估控制仿真结果图Smith 预估控制需要非常精确的估计模型，估计模型与现场实际过程对象不符合时，控制品质就会非常明显的下降，甚至导致控制系统无法稳定。然而，工业过程中的实际对象往往因其系统的复杂性很难得到精确的估计模型。SCR 脱硝系统具有非线性和耦合性等特点，所以很难对其建立精确的模型。所以很难直接将其实施在 SCR 脱硝复合控制中取得较好的效果。2.2.3 内模控制内模控制是一种基于过程数据模型进行控制器设计的控制策略，是解决大迟延系统控制的一种有效方法[44]。内模控制的系统结构与 Smith 预估控制的结构有着相似之处，内模控制系统结构图如图 2-5 所示。GIMC(s) W(s)W*(s)-+-+R(s)Y(s)

【参考文献】