基于快速SCR反应器的火电厂脱硝控制研究

发布时间：2017-06-28 23:01

  本文关键词：基于快速SCR反应器的火电厂脱硝控制研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：当前人们的环保意识不断提高,而火力发电厂燃烧所产生的废气,已经造成了相当大的污染,所以该如何将这些破坏环境以及生物体的健康的污染废气去除,是目前众多学者致力研究的目标。本文考虑的方法来达成低能源消耗和更高的转化率来去除氮氧化物的快速选择性触媒转换反应器(Fast of selective catalytic reduction reactor; FastSCR)的动态仿真、优化设计、浓度控制和参数影响等问题。首先,以有限元素分析软件(Comsol Multiphysics)来建构系统模式,方便探讨与以3D样式去呈现快速SCR。而模拟分为两部份,一为前端的氧化催化反应器(Diesel Oxidation Catalysts; DOC),在本文统称为氧化系统(DOC SCR),而氧化系统使用氧气(O2)将一氧化氮氧(NO)化为二氧化氮(N02)。二为后端的选择性触媒转换反应器(selective catalytic reduction reactor;SCR),本文统称为脱硝系统(DeNOx SCR),而脱硝系统包含标准、快速反应。而标准反应利用氧气和氨气来去除一氧化氮的化学反应,而快速反应则是利用二氧化氮和氨气来去除一氧化氮的化学反应。同时通过实数型基因算法对此反应系统的化学反应机构进行参数估计与数学模式验证。另一方面,为提升此两反应氧化—氧化氮为二氧化氮和去除—氧化氮效率与氧气、氨气使用效率,并考虑各种参数下对系统的影响,并考虑不同操作温度、流速、含水率、含氧量与进料NH3/NO、NO2/NO比例和减少氨气滑溜的现象,并进行优化问题探讨。为了确保快速SCR的稳定操作,并克服浓度扰动的影响,采用出口浓度控制的方式,并以Model-free架构来操控此偏微分动态型式系统。在控制器方面,则选用了本研究室所发展的单神经元控制器,此控制器具有自调谐功能,可依系统输出的误差自动调节控制力输出。由仿真结果显示,快速SCR在此控制架构下表现十分优异,着实强化了快速SCR去除—氧化氮的能力与操作效能。
【关键词】：标准选择性触媒转换反应器 快速选择性触媒转换反应器 一氧化氮的氧化 去除一氧化氮 氨气滑溜 钒氧化物触媒 铂氧化物触媒
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X773
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 研究现状10-13
• 1.3 研究目的13-14
• 1.4 论文组织与架构14-15
• 第二章 氧化与脱硝SCR的动态仿真与分析15-36
• 2.1 前言15
• 2.2 氧化与脱硝SCR反应器的模式化15-20
• 2.2.1 氧化与脱硝SCR反应器的系统架构15-16
• 2.2.2 氧化与脱硝SCR反应器的系统方程式16
• 2.2.3 DOC SCR氧化系统的描述16-18
• 2.2.4 DeNOx SCR脱硝系统的描述18-19
• 2.2.5 氧化与脱硝SCR反应器的边界条件19-20
• 2.3 动态仿真与分析20-34
• 2.3.1 模拟工具20-21
• 2.3.2 氧化与脱硝SCR反应器的参数估计与模式验证21-25
• 2.3.3 氧化系统内部各参数变异所造成的影响25-27
• 2.3.4 脱硝系统内部各参数变异所造成的影响27-34
• 2.4 结果与讨论34-36
• 第三章 快速SCR反应器的优化设计36-39
• 3.1 前言36
• 3.2 快速SCR反应器优化设计与模拟分析36-38
• 3.3 结果与讨论38-39
• 第四章 选择性触媒转换反应器的自适应控制39-52
• 4.1 前言39
• 4.2 控制策略及系统架构39-41
• 4.3 控制器型式与参数算法41-42
• 4.4 控制模拟与分析42-51
• 4.4.1 理想状态的控制模拟与分析42-46
• 4.4.2 系统发生干扰时的控制模拟与分析46-51
• 4.5 结果与讨论51-52
• 第五章 结论与未来展望52-53
• 参考文献53-59
• 致谢59

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