燃煤电厂烟气脱硝系统数据建模与控制方法研究

燃煤电厂烟气脱硝系统数据建模与控制方法研究

随着经济社会的快速发展,环境污染日益成为我国的突出问题,尤以雾霾、酸雨为首的大气污染问题最为严重。NOx作为大气的主要污染源,各燃煤电厂广泛采用SCR烟气脱硝技术进行NOx的排放控制。传统的SCR烟气脱硝技术虽然能起到一定的作用,但在入口 NOx浓度的准确测量、保证出口 NOx浓度快速稳定在设定值方面,无法满足现场的实际需求,造成了氨气的浪费,产生二次污染。随着NOx排放标准的出台,深入研究SCR脱硝技术,保证脱硝效率,从而提高电厂的经济效益,具有重要的研究价值。本文以燃煤电厂变负荷运行常态为背景,以SCR脱硝系统为研究对象,针对系统入口NOx浓度的准确测量、出口 NOx浓度快速稳定在设定值等问题进行了研究。采用软测量替代传统的硬件测量,进行数据建模,准确预测SCR入口 NOx浓度,并采用先进的控制算法优化系统喷氨量。主要研究内容有:1、介绍了 SCR脱硝技术及应用等相关理论知识,本电厂烟气脱硝现状及存在的问题。选取DCS海量数据库中的系统影响因素,采用k-近邻算法筛选与出口 NOx浓度相关性最强的因素作为建模输入变量。2、针对SCR脱硝系统的强动态性和弱非线性,建立了基于时间差分偏最小二乘的软测量模型,实现了入口 NOx浓度的准确测量,该模型泛化能力强、计算速度快,适合工程在线使用。3、针对高阶动态系统以及动态性不确定系统,分别建立了基于PLS外部模型扩展和内部模型扩展的动态模型,采用模糊曲线法分析变量之间的相关性,确定输入输出矩阵中各变量的时滞,并采用自适应方法不断更新模型。通过计算比较几种建模方法的模型精度评价指标,说明了输出变量的时滞对准确建模的重要性。4、介绍了传统的喷氨控制策略,并采用PID控制方法进行喷氨量的优化控制。在分析了本电厂目前脱硝控制系统存在的问题后,提出了先进的预测控制方法,采用DMC预测控制方法优化系统喷氨量,实现了 SCR出口 NOx浓度快速稳定在设定值。与PID控制方法进行对比,凸显了预测控制方法的优势。

基本信息

题目燃煤电厂烟气脱硝系统数据建模与控制方法研究
文献类型硕士论文
作者殷慧
作者单位扬州大学
导师靳宏,钱勇武
文献来源扬州大学
发表年份2020
学科分类工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑
专业分类环境科学与资源利用,动力工程,电力工业
分类号X773
关键词脱硝系统,偏最小二乘,软测量,数据建模,优化控制
总页数:57
文件大小:4063K

论文目录

摘要
Abstract
第1章 绪论
  1.1 课题研究背景和意义
  1.2 现阶段国内外研究现状
  1.3 烟气脱硝现状及存在的问题
  1.4 本文主要研究内容及安排
第2章 SCR脱硝系统简述
  2.1 SCR脱硝原理
  2.2 影响SCR脱硝效率的主要因素
  2.3 机组及SCR烟气脱硝系统布置方式
  2.4 SCR烟气脱硝系统组成及各部分工艺流程、主要设备
    2.4.1 氨储存系统
    2.4.2 氨注入系统
  2.5 本章小结
第3章 基于TD-PLS的SCR烟气脱硝系统软测量
  3.1 软测量技术
    3.1.1 软测量技术概述
    3.1.2 软测量技术实现方法
  3.2 模型最优输入变量集选取
    3.2.1 常用的变量选择方法
    3.2.2 高维k-近邻互信息估计
    3.2.3 仿真实例分析
  3.3 TD-PLS软测量模型
    3.3.1 偏最小二乘算法(PLS)
    3.3.2 TD-PLS软测量算法
    3.3.3 仿真实例分析
  3.4 本章小结
第4章 基于PLS内、外模型扩展的动态建模
  4.1 引言
  4.2 模糊曲线分析算法
  4.3 基于PLS外部模型扩展的动态建模
  4.4 基于PLS内部模型扩展的动态建模
    4.4.1 动态内部PLS建模目标
FIR)模型算法'>    4.4.2 动态内部PLS滤波器(DiPLSFIR)模型算法
AR)模型算法'>    4.4.3 动态内部PLS自回归(DiPLSAR)模型算法
  4.5 仿真实例分析
  4.6 本章小结
第5章 SCR系统喷氨量优化控制
  5.1 传统喷氨量控制策略
    5.1.1 PID控制策略
    5.1.2 PID控制下喷氨量仿真实验
  5.2 喷氨量优化控制
    5.2.1 本电厂喷氨控制系统改进措施
    5.2.2 模型预测控制策略
    5.2.3 DMC控制下喷氨量仿真实验
  5.3 本章小结
第6章 总结与展望
  6.1 总结
  6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文

参考文献

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