论文部分内容阅读
来自火力发电厂的废气中的氮氧化物(NOx)是大气中的主要污染物之一,严重危害环境。基于选择性催化还原(SCR)的氨脱氮方案是控制火力发电厂NOx排放的重要手段。喷氨脱硝控制存在以下难点:(1)SCR系统的NOx浓度控制对象具有非线性和大的延迟特性,并且对控制器具有高性能要求。(2)未反应的氨会腐蚀下游烟道及空预器,所以控制NOx浓度的同时还需要兼顾氨逃逸量。因此,建立准确的SCR系统模型,对支持喷氨控制器的离线设计及参数调试等工作具有重要意义。基于以上问题,本文提出了一种基于级联结构的SCR系统建模方法,主要进行了以下研究工作:1.基于SCR系统动力学模型,以火电厂SCR系统设备及材料厂家的技术资料为依据,设计了一种基于级联结构的SCR系统建模方法,有效解决了机理模型与仿真步长的匹配问题。2.针对所建立的模型中的参数辨识问题,SCR反应过程复杂,参数数量较多,彼此之间的相关性较大,而且还具有非线性,大延迟的特性,求取过程较为困难。除此之外,随着反应条件的改变(负荷,温度等的变化),模型的参数也会相应地发生改变,单纯依靠设备参数来确定,显然会存在较大误差。本文基于某电厂600MW机组的运行数据,提出了一种基于粒子群优化的模型参数识别方法,用于识别气体动力学方程的参数,如气体吸附和解吸,NO消耗速率,NH3氧化速率等。它可以同时兼顾SCR系统出口 NOx浓度和氨逃逸的两个关键目标。该优化算法保持了粒子群算法的正反馈机制,快速搜索能力,能够高效精确地整定出最优解,避免了参数辨识的盲目性和随意性。3.以级联型SCR机理仿真模型为主,采用MPC和现有PID控制来比较控制效果和特性。仿真模型建立在MATLAB/Simulink平台上,用于控制出口 NOx浓度和氨泄漏在设定值范围内。实现了多目标的控制,可对喷氨系统控制器全面优化设计研究提供对象,尤其适用于开发兼顾氨逃逸控制的实用性控制策略。4.设计了基于Matlab GUI的SCR机理建模参数优化计算平台,软件包括SCR反应器级联个数计算模块,SCR系统仿真模型,粒子群算法机理参数调整模块,NOx浓度输出曲线绘制模块,模型验证模块等,为喷氨系统控制器全面优化设计研究提供支撑。