本文關(guān)鍵詞：基于物聯(lián)網(wǎng)的火電廠煙氣脫硝系統(tǒng)在線監(jiān)測平臺關(guān)鍵模型的研究

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【摘要】：目前國內(nèi)對環(huán)境在線監(jiān)測及分析系統(tǒng)的應(yīng)用日益重視,其中內(nèi)蒙古自治區(qū)建立的火電廠煙氣脫硫環(huán)境管理平臺已投入實際應(yīng)用,且對工況數(shù)據(jù)具有較強的預(yù)測能力,能夠及時發(fā)現(xiàn)機組和脫硫裝置運行過程中的異常。本論文借鑒脫硫平臺建設(shè)的成功經(jīng)驗,基于內(nèi)蒙古環(huán)保專網(wǎng)的海量數(shù)據(jù)源,建立脫硝工藝模型作為脫硝裝置運行監(jiān)管、排污總量減排量核算及排污收費的依據(jù),取代傳統(tǒng)的較為粗放的環(huán)保管理方式,進一步提升內(nèi)蒙古自治區(qū)大氣固定污染源排放現(xiàn)有監(jiān)控平臺的管理及應(yīng)用水平。本論文首先建立工況數(shù)據(jù)定性分析模塊,按照從寬松到嚴格的策略對重要的工況參數(shù)層層篩選和過濾,以發(fā)現(xiàn)脫硝裝置運行過程中的異常,并為定量模型提供可靠的輸入數(shù)據(jù)。定性模塊分為三個部分：一、根據(jù)各電廠脫硝裝置的性能驗收數(shù)據(jù),總結(jié)出脫硝裝置正常運行的情況下,液氨法SCR脫硝工藝在不同機組負荷下主要工況參數(shù)的范圍。二、利用Pearson相關(guān)度評價法計算相關(guān)工況參數(shù)的關(guān)聯(lián)性大小,并給出相應(yīng)的關(guān)聯(lián)性置信區(qū)間。三、根據(jù)脫硝操作的動態(tài)過程,分析各工況參數(shù)間的邏輯關(guān)系,作為工況數(shù)據(jù)有效性檢驗的補充。定量建模以金橋電廠作為基準電廠,從氮氧化物生成和排放兩個角度出發(fā)。氮氧化物生成端的定量模型包括SCR入口氮氧化物濃度模型和氮氧化物生成量模型。入口濃度模型基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理建立,確定影響氮氧化物生成的主要因素作為模型的輸入?yún)?shù),確定傳遞函數(shù)、訓(xùn)練函數(shù)及隱含層節(jié)點等模型參數(shù),利用金橋電廠1#機組長期穩(wěn)定運行的工況數(shù)據(jù)對模型進行訓(xùn)練。用訓(xùn)練完畢的模型對金橋1#、2#機組入口濃度進行預(yù)測,結(jié)果顯示1#機組預(yù)測效果良好,2#機組預(yù)測效果略差,表明神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的結(jié)構(gòu)一定時,需要依據(jù)不同的機組和運行工況進行有針對性的訓(xùn)練,以獲得有針對性的模型。氮氧化物生成量可由入口濃度和煙氣量相乘得到。氮氧化物排放端的定量模型包括脫硝效率模型、SCR出口氮氧化物濃度模型及氮氧化物排放量、減排量模型。使用菲克定律描述反應(yīng)組分在催化劑孔道和微孔結(jié)構(gòu)內(nèi)的傳質(zhì)過程；以催化劑孔道作為研究對象,利用Eley-Rideal反應(yīng)動力學(xué)方程和物料守恒原理,建立與反應(yīng)組分濃度相關(guān)的、帶邊界條件的偏微分方程組。該方程組采用4階Runge-Kutta法求解�？紤]到計算量和現(xiàn)場實際情況得到以脫硝效率表示的簡化模型,使用該模型對金橋電廠1#、2#機組及新豐電廠的脫硝效率工況數(shù)據(jù)進行預(yù)測,結(jié)果顯示模型對1#、2#機組的預(yù)測精度較高,表明機理模型的精確性和可推廣性要高于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等黑箱模型。與金橋電廠相比,模型對新豐電廠脫硝效率的預(yù)測效果較差,表明工況數(shù)據(jù)在輸入定量模型計算前必須經(jīng)過定性分析模塊的檢驗。其余排放端定量模型由入口濃度和脫硝效率較為簡易地得出。以金橋電廠作為對象電廠驗證脫硝工藝模型的工程應(yīng)用價值,結(jié)果表明脫硝限值判斷能夠發(fā)現(xiàn)機組停運、脫硝停運、儀表故障、人為修改測點名稱等異常。關(guān)聯(lián)性分析能夠發(fā)現(xiàn)氮氧化物生成量與氣氨流量的關(guān)聯(lián)異常。定量預(yù)測模型具有較好的實時性和準確性。入口濃度模型和脫硝效率預(yù)測效果良好,相對誤差較小。由于誤差疊加的影響,氮氧化物生成量和脫除量某些時段的預(yù)測偏差較大。出口濃度和排放量模型受到的影響較小,預(yù)測偏差基本在可接受的范圍內(nèi)。
【關(guān)鍵詞】：環(huán)保專網(wǎng) 脫硝監(jiān)管平臺 脫硝工藝模型 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) Eley-Rideal機理
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X773;X84
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 氮氧化物的危害及控制政策11
• 1.2 我國火電廠氮氧化物排放現(xiàn)狀及控制技術(shù)11-14
• 1.3 國內(nèi)外環(huán)境在線監(jiān)測及分析平臺現(xiàn)狀14-16
• 1.3.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀14
• 1.3.2 國外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3.3 內(nèi)蒙古環(huán)境監(jiān)管平臺建設(shè)現(xiàn)狀15-16
• 1.4 火電廠煙氣脫硝系統(tǒng)對象模型的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀16-17
• 1.5 研究內(nèi)容和技術(shù)路線17-19
• 1.5.1 研究內(nèi)容17-18
• 1.5.2 技術(shù)路線18-19
• 第二章 工況數(shù)據(jù)定性分析19-29
• 2.1 測點參數(shù)范圍19-20
• 2.2 工況參數(shù)關(guān)聯(lián)性分析20-26
• 2.2.1 分析方法的選擇21-22
• 2.2.2 關(guān)聯(lián)參數(shù)的選取22-24
• 2.2.3 關(guān)聯(lián)性判斷規(guī)則的建立24
• 2.2.4 關(guān)聯(lián)性置信區(qū)間的確定24-26
• 2.3 工況參數(shù)邏輯分析26-28
• 2.3.1 氨儲存與供應(yīng)系統(tǒng)26
• 2.3.2 氨/空氣噴霧系統(tǒng)26-27
• 2.3.3 SCR反應(yīng)器27
• 2.3.4 其它附屬設(shè)施27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第三章 氮氧化物生成模型29-46
• 3.1 入口氮氧化物濃度模型29-44
• 3.1.1 建模方法的選擇29-30
• 3.1.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型特征的選擇30-35
• 3.1.3 模型輸入變量的確定35-37
• 3.1.4 入口NOx濃度模型訓(xùn)練37-41
• 3.1.5 測試結(jié)果分析41-44
• 3.2 氮氧化物產(chǎn)生量模型44-45
• 3.3 本章小結(jié)45-46
• 第四章 脫硝工藝性能指標模型46-58
• 4.1 脫硝效率模型46-56
• 4.1.1 Eley-Rideal表面反應(yīng)機理46-47
• 4.1.2 反應(yīng)方程式和模型假設(shè)47-48
• 4.1.3 傳質(zhì)模型48-50
• 4.1.4 表面反應(yīng)模型50-53
• 4.1.5 模型算法的選擇53
• 4.1.6 模型的簡化53-54
• 4.1.7 測試結(jié)果分析54-56
• 4.2 其它性能指標模型56-57
• 4.3 本章小結(jié)57-58
• 第五章 工程應(yīng)用58-72
• 5.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與標準化模塊58-60
• 5.1.1 脫硝工況平臺及硬件部署情況58-59
• 5.1.2 脫硝工藝模型標準化模塊建設(shè)59-60
• 5.2 污染物智能核算儀內(nèi)置程序60-63
• 5.2.1 脫硝定量模型輸入?yún)?shù)列表60-61
• 5.2.2 脫硝定量模型的Java實現(xiàn)61-63
• 5.3 工程應(yīng)用結(jié)果分析63-71
• 5.3.1 脫硝限值判斷63-64
• 5.3.2 關(guān)聯(lián)性判斷64-66
• 5.3.3 定量模型分析判斷66-71
• 5.4 本章小結(jié)71-72
• 第六章 結(jié)論和展望72-74
• 6.1 結(jié)論72-73
• 6.2 展望73-74
• 參考文獻74-78
• 致謝78-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間科研成果79

【參考文獻】

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本文編號：896222