基于主导因素分析的SCR烟气脱硝系统喷氨量控制

针对目前选择性催化还原(SCR)烟气脱硝控制系统中存在喷氨量控制不精确、大滞后等问题,分析了影响喷氨量控制效果的主要原因,通过对反应器入口NOx质量浓度进行主导因素分析,确定影响反应器入口NOx质量浓度的主要因素,在此基础上建立了反应器入口NO_x质量浓度的预测模型,并将其应用于烟气脱硝系统喷氨量控制。应用结果表明:通过主导因素分析确定的运行参数能够提前预测反应器入口NOx质量浓度的变化;改进后SCR烟气脱硝系统喷氨量控制效果良好;当脱硝反应器入口NO_x质量浓度发生较大波动时,反应器出口NOx质量浓度与设定值最大偏差不超过5mg/m3。     

600MW机组SCR烟气脱硝系统性能分析与诊断

某火电厂600 MW机组SCR烟气脱硝系统通过增加喷氨量,使SCR反应器出口NO_x排放质量浓度降至50 mg/m3以下,但由于SCR烟气脱硝系统喷氨量过大、NO_x与氨混合的均匀度不足、烟气流速超过设计值、氨逃逸监测表计不准确等原因,环保系统出现了电除尘器二次电流下降、布袋除尘器阻力增加、SCR反应器出口烟道处与烟囱入口处的NO_x质量浓度存在偏差等问题。通过调整喷氨量和各喷氨阀门的开度,提高了NO_x与氨混合的均匀度,消除了NO_x质量浓度偏差,并就具体问题给出了相应的建议。     

燃煤电站SCR脱硝系统机理建模

喷氨量的精确控制是电站选择性催化还原(SCR)脱硝系统的关键问题,控制不当会影响火电厂脱硝效率或氨逃逸形成二次污染,建立准确的SCR脱硝系统动态过程模型是开发先进喷氨控制器的基础。本文通过分析电站工业SCR脱硝催化剂和实验用催化剂与烟气反应特性的不同,对经典SCR脱硝过程反应动力学模型进行了改进,建立了适用于燃煤电站SCR脱硝动态过程的机理模型,并与经典SCR脱硝反应机理模型进行对比,分析了改进模型在变工况时入口NO_x质量浓度、烟气流量等因素剧烈波动时模型特性。结果表明,改进模型计算精度和适应性更好,且在稳定工况和变工况均明显优于原机理模型。     

分区混合动态喷氨技术工程应用

为保证催化剂入口氨氮摩尔比分布均匀、降低氨逃逸量,常规选择性催化还原(SCR)脱硝系统要求其入口NO_x质量浓度分布均匀且稳定。机组灵活性改造后,负荷将频繁调整,SCR脱硝系统入口NO_x的分布则随着燃烧条件的变化而变化,导致常规SCR脱硝系统难以长期保持氨逃逸量达标,这将对空气预热器、除尘器、低温省煤器等后续设备的安全可靠运行造成严重威胁。为此,本文提出基于分区混合的动态喷氨技术,具体方案为:在SCR脱硝系统入口烟道加装大范围烟气混合器,降低NO_x分布不均匀度;然后将SCR脱硝系统后续入口烟道分成2~4个区,通过分区混合器将烟气成分基本混合均匀;每个分区设置1个自动调节阀调整分区喷氨量;每个分区出口设置在线NO_x测点,并以此对各分区喷氨量进行实时调整,最大程度降低氨逃逸水平。在某660 MW机组上进行该项技术改造,改造后催化剂入口截面速度及氨氮摩尔比分布均匀性显著提高,降低了氨耗量,有效保证了后续设备的安全可靠运行。     

基于深度主元分析的电站锅炉NO_x质量浓度预测模型研究

目前,国内电站大部分选择性催化还原(SCR)脱硝系统喷氨装置喷氨调节阀自动控制均存在一定的问题。本文通过深度主元分析,阐述了机组SCR脱硝系统入口NO_x质量浓度非线性模型的构建方法,同时利用该方法构造的模型以及模糊调节和时滞补偿控制,发展了新型的喷氨控制策略。运行控制结果表明,在动态和稳态过程中,烟囱出口NO_x质量浓度均能长时间稳定地控制在设定值附近,有效解决了SCR脱硝系统喷氨自动投入的问题。     

330MW机组SCR烟气脱硝系统运行优化试验分析

SCR脱硝反应器出口NO_x质量浓度分布不均匀会造成氨逃逸率高、还原剂耗量增加等问题。某电厂330MW机组SCR烟气脱硝系统经优化调整试验,根据SCR反应器出口NO_x质量浓度分布情况对各喷氨支管的手动阀开度进行调节,使SCR反应器出口NO_x质量浓度分布不均匀度降低至15%以下,在满足脱硝效率的前提下,降低了氨逃逸率和空预器堵塞风险,从而使系统运行的经济性和安全性得到显著提升。     

基于模糊自适应Smith的SCR喷氨量串级控制系统

基于对选择性催化还原(SCR)反应器喷氨量控制过程大延时产生原因的分析,提出了模糊自适应Smith串级控制策略:采用Smith预估控制喷氨量;采用模糊规则在线修正PID参数。从而,使得控制器能够有效适应控制对象的变化。将模糊自适应Smith串级控制与常规PID串级控制进行仿真比较,结果表明该模糊自适应Smith串级控制效果优于常规PID串级控制,并且当控制对象的模型有较大变化时,仍能够保持较好的控制品质,具有较强的适应性。     

超低排放形势下SCR脱硝系统运行存在问题与对策

针对超低排放形势下选择性催化还原(SCR)脱硝系统运行过程中出现的NO_x排放超限、空气预热器硫酸氢铵堵塞加重等问题,分析其主要与超低排放对SCR反应器中NH3/NO_x分布的均匀性要求提高,SO_2/SO_3转化率升高,喷氨优化控制要求提高,最低喷氨温度升高及催化剂寿命管理更加复杂等有关。对此,提出了通过喷氨优化调整和流场优化改造改善NH3/NO_x分布均匀性,减少催化剂的用量及钒含量控制SO_2/SO_3转化率,降低脱硝系统入口喷氨量、SO_3质量浓度或设备改造来拓宽低负荷脱硝运行范围,通过喷氨控制系统优化降低NO_x排放超标及过量喷氨的风险,采取有效的催化剂寿命管理延长催化剂使用寿命、降低废催化剂产生量等解决方案。对实现燃煤电厂SCR脱硝系统的安全、高效及经济运行具有指导意义。     

离散粒子群寻优径向基神经网络模型在脱硝控制中应用

提出了一种选择性催化还原(SCR)烟气脱硝预测控制方法,该方法采用粒子群寻优的径向基(RBF)神经网络预测SCR脱硝系统入口NOx质量浓度,将整体寻优空间离散化,通过采用节点寻优并结合最速梯度方法重构寻优模型,同时将该RBF神经网络预测结果引入脱硝控制策略,应用到火电机组的喷氨控制。在某350 MW机组实际应用结果表明,该神经网络模型不仅能实现喷氨自动控制,而且能提高喷氨系统控制精度。     

SCR Control+脱硝控制系统研究及其在660 MW机组的应用

针对SCR脱硝系统大扰动、大惯性、大延迟的特点,以及SCR喷氨控制系统在超低排放改造后运行中普遍存在的问题,结合多个脱硝优化项目的数据积累,提出了带有状态预估控制算法的SCR Control⁺系统模型。其依据主导因素的分析方法,选取影响NO_x浓度的状态变量,通过设计状态变量预估控制模块,可准确、快速预测NO_x浓度的变化。也即采用状态变量预估,克服时滞与输入波动影响;应用串级反馈控制,保证控制系统的稳态指标。该喷氨控制系统在660 MW机组的应用结果表明,机组负荷发生较大变化导致SRC反应器入口NO_x浓度大幅波动时,SCR反应器出口NO_x浓度仍能保持良好的控制状态,与设定值始终偏差很小,且在各种工况下均能实现脱硝控制的快速、有效和稳定,因而可适应超低排放对NO_x排放浓度和氨逃逸的控制要求。     

1000MW锅炉烟气脱硝系统建模及运行仿真

为研究锅炉烟气中NO_x生成及脱除规律,分析烟气脱硝装置的运行特性,采用集总参数法,建立炉内NO_x生成模型、脱硝反应数学模型、还原剂消耗量等数学模型,基于IMMS开发平台搭建整个系统的实时仿真模型并进行运行特性分析。动态仿真试验结果表明:氨氮摩尔比阶跃变大,脱硝效率和氨逃逸量变大;反应器入口烟气流量、NO_x浓度阶跃变大时,脱硝效率和氨逃逸量减小;反应器入口烟气温度的阶跃扰动,对NO_x的还原反应影响较大,仿真结果与实际运行符合良好,可为烟气脱硝装置的安全及经济运行、SCR自动控制策略的研究提供仿真模型参考。     

SCR系统多维度精确喷氨策略脱硝特性研究

火电机组SCR系统普遍存在喷氨过量问题。针对某600 MW火电机组,基于SCR系统出口NO_x浓度在空间和时间等多维度偏差控制,提出了一种多维度精确喷氨策略。试验结果表明,实施多维度精确喷氨策略后,SCR系统出口NO_x浓度分布均匀性得到大幅提升,NO_x浓度绝对偏差最大绝对值和NH_3排放浓度优于保证值,尿素平均耗量明显降低。多维度精确喷氨实施对火电厂SCR智能脱硝管控和降低氨逃逸水平具有重要意义。     

SCR烟气脱硝系统Smith预估条件积分型滑模控制

针对具有大滞后、非线性特性的选择性催化还原(SCR)烟气脱硝系统喷氨量控制过程,提出了基于Smith预估器的条件积分型滑模控制方法。该方法将Smith预估器与条件积分型滑模控制相结合,利用Smith预估器补偿纯滞后环节,缩短调节时间;利用滑模控制的鲁棒性克服被控对象运行环境变化及外部扰动对系统的影响;利用条件积分型滑模面消除稳态误差,削弱系统抖动。并将常规PID控制、基于Smith预估器的滑模控制、基于Smith预估器的传统积分滑模控制及基于Smith预估器的条件积分型滑模控制的SCR烟气脱硝系统在100%、80%和60%机组负荷下进行了模拟仿真。结果表明:常规PID控制调节速度慢,超调大,抗扰动能力较差;3种滑模控制均对扰动有较强的鲁棒性,发生扰动之后稳定速度快,调节时间短,波动幅度很小;基于Smith预估器的条件积分滑模控制在动态过程中调节速度快,超调小,系统受到扰动后稳定速度快,变化幅度小,控制效果优于其他3种控制方式。     

火电厂SCR烟气脱硝系统建模与运行优化仿真

选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)是火电厂目前普遍采用的烟气脱硝方法,脱硝系统的喷氨量不仅影响烟气脱硝的效率,同时过量喷氨也会增加氨逃逸量,对环境造成污染。SCR系统反应过程复杂,具有非线性、大惯性等特点,传统PID控制方法无法实现喷氨量的精确控制。文中利用多尺度核偏最小二乘(multiscale kernel partial least squares,MKPLS)方法建立了SCR系统模型。仿真结果表明,MKPLS模型具有较高的准确性和较强的泛化能力。将SCR模型与模型预测控制方法结合应用于喷氨量的优化控制。实验结果表明,与传统PID控制方法相比,此方法实现了喷氨量的精确控制,在提高脱硝率的同时避免了过量喷氨。     

脱硝喷氨系统建模及控制算法研究与应用

针对某电厂SCR脱硝系统存在的系统超调现象严重、氨逃逸率较高的问题,根据机组历史数据重新建立了脱硝系统模型,并采用模型预测控制和基于Smith预估的自抗扰控制对不同工况下的喷氨控制策略进行了优化。喷氨优化系统投运后,大幅减少了喷氨自动控制过程中的超调现象,氨气逃逸率明显下降,脱硝出口处NOx浓度控制平稳,在满足环保考核标准下,节约了氨气的物料消耗,提高了机组稳定性、抗干扰性和经济性。     

1000 MW超超临界机组SCR脱硝喷氨控制策略的优化与改进

针对某发电厂1 000 MW超超临界机组SCR脱硝喷氨控制系统存在的问题,包括控制对象不准确、测量参数可靠性低、喷氨调节阀特性差、CEMS反吹和标定干扰自动调节等,对不同煤种与脱硝入口NOX浓度关系、磨煤机启停方式对脱硝入口NOX生成的影响进行了分析。采用基于前馈与变参数控制的脱硝控制优化策略,实现了喷氨调节自动控制全程投入,可将系统出口NOX浓度控制在50mg/m3以内且波动较小,SCR脱硝系统控制效果良好。     

SCR脱硝系统喷氨格栅调整试验关键问题探究

针对某电厂2号锅炉NO_x排放浓度高的现状,进行了选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)脱硝系统改造。脱硝改造后由于反应器出口NO_x质量浓度分布严重不均,导致氨逃逸量大且脱硝效率较低,为此进行了脱硝系统喷氨格栅调整试验和调整后的性能评估。主要结论如下:喷氨格栅调整试验取得了较好的效果;要定期进行喷氨格栅调整试验,防止出口氨逃逸量高导致空预器堵塞;在满足国家环保要求的情况下,不应追求过高的脱硝效率,以降低脱硝成本和氨逃逸量大的风险。     

基于影响因子的SCR脱硝系统喷氨量优化模拟

为提高某660MW机组选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)脱硝系统出口NO_x浓度分布均匀性,基于性能试验的实测烟气数据作为模拟入口边界条件,对烟气的湍流流动、多组分扩散和化学反应进行CFD数值计算。模拟分析了100%、75%和50%这3个典型工况下的烟气流场规律,得到5个分区及42个喷嘴喷氨对催化剂入口截面18个区域氨浓度分布影响因子,建立并求解最优喷氨量的矩阵方程。对优化后的喷氨量进行模拟得到3个工况出口NO_x浓度的相对标准偏差分别为13.7%、15.3%和17.6%,出口均匀性显著提高。结果表明采用影响因子定量计算最优喷氨量的方法适用于不同工况,且计算效率高,为实际喷氨优化调整试验和运行提供理论参考。     

火电厂SCR脱硝系统喷氨优化调整

为缓解火电厂选择性催化还原(SCR)脱硝系统脱硝反应器出口NO_x质量浓度分布不均、局部氨逃逸大等问题,本文基于某旋流燃烧锅炉的实例详细介绍了火电厂SCR脱硝系统喷氨优化调整过程,指出进行喷氨优化调整的三大步骤分别为摸底诊断、优化调整、效果验证。通过调整,495 MW负荷下,烟囱出口NO_x质量浓度值控制在25 mg/m~3左右,脱硝反应器两侧出口NO_x质量浓度分布不均匀度分别由57.6%、90.2%下降至33.8%、35.6%;氨逃逸体积比分别由1.93、2.09μL/L下降至1.31、1.44μL/L;反应器出口与烟囱出口NO_x在线仪表值偏差降至10 mg/m~3以内,调整效果明显。     

SCR脱硝技术在3033t/h锅炉上的应用和改进

介绍选择性催化还原法(SCR)烟气脱硝系统在3 033t/h锅炉上的应用情况,分析了SCR脱硝技术在运行中存在的问题;针对SCR脱硝系统降低NOx排放质量浓度和减少氨逃逸量和喷氨量,提出了一系列改造措施,取得了较好的效果,降低了NOx对环境的污染,保证了SCR脱硝系统安全稳定运行。