基于快速SCR反應(yīng)器的火電廠脫硝控制研究
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【摘要】:當(dāng)前人們的環(huán)保意識不斷提高,而火力發(fā)電廠燃燒所產(chǎn)生的廢氣,已經(jīng)造成了相當(dāng)大的污染,所以該如何將這些破壞環(huán)境以及生物體的健康的污染廢氣去除,是目前眾多學(xué)者致力研究的目標(biāo)。本文考慮的方法來達(dá)成低能源消耗和更高的轉(zhuǎn)化率來去除氮氧化物的快速選擇性觸媒轉(zhuǎn)換反應(yīng)器(Fast of selective catalytic reduction reactor; FastSCR)的動態(tài)仿真、優(yōu)化設(shè)計、濃度控制和參數(shù)影響等問題。首先,以有限元素分析軟件(Comsol Multiphysics)來建構(gòu)系統(tǒng)模式,方便探討與以3D樣式去呈現(xiàn)快速SCR。而模擬分為兩部份,一為前端的氧化催化反應(yīng)器(Diesel Oxidation Catalysts; DOC),在本文統(tǒng)稱為氧化系統(tǒng)(DOC SCR),而氧化系統(tǒng)使用氧氣(O2)將一氧化氮氧(NO)化為二氧化氮(N02)。二為后端的選擇性觸媒轉(zhuǎn)換反應(yīng)器(selective catalytic reduction reactor;SCR),本文統(tǒng)稱為脫硝系統(tǒng)(DeNOx SCR),而脫硝系統(tǒng)包含標(biāo)準(zhǔn)、快速反應(yīng)。而標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)利用氧氣和氨氣來去除一氧化氮的化學(xué)反應(yīng),而快速反應(yīng)則是利用二氧化氮和氨氣來去除一氧化氮的化學(xué)反應(yīng)。同時通過實數(shù)型基因算法對此反應(yīng)系統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)估計與數(shù)學(xué)模式驗證。另一方面,為提升此兩反應(yīng)氧化—氧化氮為二氧化氮和去除—氧化氮效率與氧氣、氨氣使用效率,并考慮各種參數(shù)下對系統(tǒng)的影響,并考慮不同操作溫度、流速、含水率、含氧量與進(jìn)料NH3/NO、NO2/NO比例和減少氨氣滑溜的現(xiàn)象,并進(jìn)行優(yōu)化問題探討。為了確?焖賁CR的穩(wěn)定操作,并克服濃度擾動的影響,采用出口濃度控制的方式,并以Model-free架構(gòu)來操控此偏微分動態(tài)型式系統(tǒng)。在控制器方面,則選用了本研究室所發(fā)展的單神經(jīng)元控制器,此控制器具有自調(diào)諧功能,可依系統(tǒng)輸出的誤差自動調(diào)節(jié)控制力輸出。由仿真結(jié)果顯示,快速SCR在此控制架構(gòu)下表現(xiàn)十分優(yōu)異,著實強化了快速SCR去除—氧化氮的能力與操作效能。
【關(guān)鍵詞】:標(biāo)準(zhǔn)選擇性觸媒轉(zhuǎn)換反應(yīng)器 快速選擇性觸媒轉(zhuǎn)換反應(yīng)器 一氧化氮的氧化 去除一氧化氮 氨氣滑溜 釩氧化物觸媒 鉑氧化物觸媒
【學(xué)位授予單位】:華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2016
【分類號】:X773
【目錄】:
- 摘要5-6
- ABSTRACT6-9
- 第一章 緒論9-15
- 1.1 研究背景9-10
- 1.2 研究現(xiàn)狀10-13
- 1.3 研究目的13-14
- 1.4 論文組織與架構(gòu)14-15
- 第二章 氧化與脫硝SCR的動態(tài)仿真與分析15-36
- 2.1 前言15
- 2.2 氧化與脫硝SCR反應(yīng)器的模式化15-20
- 2.2.1 氧化與脫硝SCR反應(yīng)器的系統(tǒng)架構(gòu)15-16
- 2.2.2 氧化與脫硝SCR反應(yīng)器的系統(tǒng)方程式16
- 2.2.3 DOC SCR氧化系統(tǒng)的描述16-18
- 2.2.4 DeNOx SCR脫硝系統(tǒng)的描述18-19
- 2.2.5 氧化與脫硝SCR反應(yīng)器的邊界條件19-20
- 2.3 動態(tài)仿真與分析20-34
- 2.3.1 模擬工具20-21
- 2.3.2 氧化與脫硝SCR反應(yīng)器的參數(shù)估計與模式驗證21-25
- 2.3.3 氧化系統(tǒng)內(nèi)部各參數(shù)變異所造成的影響25-27
- 2.3.4 脫硝系統(tǒng)內(nèi)部各參數(shù)變異所造成的影響27-34
- 2.4 結(jié)果與討論34-36
- 第三章 快速SCR反應(yīng)器的優(yōu)化設(shè)計36-39
- 3.1 前言36
- 3.2 快速SCR反應(yīng)器優(yōu)化設(shè)計與模擬分析36-38
- 3.3 結(jié)果與討論38-39
- 第四章 選擇性觸媒轉(zhuǎn)換反應(yīng)器的自適應(yīng)控制39-52
- 4.1 前言39
- 4.2 控制策略及系統(tǒng)架構(gòu)39-41
- 4.3 控制器型式與參數(shù)算法41-42
- 4.4 控制模擬與分析42-51
- 4.4.1 理想狀態(tài)的控制模擬與分析42-46
- 4.4.2 系統(tǒng)發(fā)生干擾時的控制模擬與分析46-51
- 4.5 結(jié)果與討論51-52
- 第五章 結(jié)論與未來展望52-53
- 參考文獻(xiàn)53-59
- 致謝59
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