[发明专利]基于分时段多模型建模的SCR催化剂性能劣化分析方法

说明书

本发明公开一种基于分时段多模型建模的SCR催化剂性能劣化分析方法，步骤包括：采集机组的历史数据库中相关参数较长时间跨度的运行数据，对机组负荷和SCR入口NO_x浓度的常规区间进行工况划分；将运行数据按照时间划分成多个区段，根据机组负荷和SCR入口NO_x浓度对每一区段内的运行数据进行稳态筛选得到稳态样本，对稳态样本进行离散化抽取，得到尽可能覆盖全工况的稳态样本作为建模样本；利用LSSVM对各个区段的建模样本进行训练，最终得到各时间区段SCR脱硝系统的全工况模型集；选取典型工况输入集，利用LSSVM模型得到各时间区段的输入输出对应关系，用脱除单位NO_x消耗的还原剂流量表征催化剂活性，最终得到SCR催化剂的性能劣化趋势，为催化剂换装提供指导。

技术领域

本发明涉及一种催化剂性能劣化分析方法，具体是涉及一种基于分时段多模型建模的SCR催化剂性能劣化分析方法，属于SCR脱硝催化剂管理领域。

背景技术

随着生态环保约束的进一步趋紧，我国对火电机组污染物排放的要求越来越严格，采用SCR系统对锅炉燃烧烟气进行脱硝处理已然成为火电厂的主流选择。目前，我国燃煤机组的SCR脱硝装置大都采用高温高尘的布置工艺。采用这种布置方式时，烟气无需进行再热即可满足SCR催化剂的活性温度要求，投资和运行成本较低。然而，此种工艺的SCR催化剂运行环境较为恶劣，烟气中的飞灰会造成催化剂的磨损和堵塞，飞灰中的碱金属也会导致催化剂中毒。此外，省煤器出口烟气温度过高还会造成催化剂烧结。催化剂运行过程中的磨损、堵塞、中毒和烧结现象，会导致催化剂活性性能的不断下降，也即催化剂的性能劣化。SCR催化剂是脱硝系统的关键部件，其活性性能对SCR系统的脱硝水平和运行成本具有决定性的影响，特别是在脱硝旁路取消的情况下，SCR脱硝装置与锅炉甚至整个机组运行安全性和经济性之间关联更加紧密，催化剂的活性评估与性能劣化分析对机组安全经济环保运行具有重要意义。

目前，比较普遍采用的催化剂活性检测手段主要是实验室检测方法和现场试验分析方法。实验室检测方法对催化剂活性进行检验的方法是，将催化剂中提前布置的试验块或者现场采集的催化剂样本送到专门的实验室进行化验。然而，由于SCR反应器内流场存在一定程度的分布不均，催化剂化验样本的活性并不能够很好地代表整个反应器的脱硝性能；同时，催化剂的取样工作一般需要在机组停机检修时才能进行，而国内机组连续运行时间普遍较长，催化剂采样检测次数受到限制，对实验室检测方法的时效性和准确性造成不利影响。对于现场实验分析方法，该方法利用现场试验数据来计算SCR反应器的整体脱硝性能，有效克服了传统实验室检测方法样本代表性差的问题，现场试验次数不受机组启停的限制。但是现场试验方法的成本较高，且每次现场试验都需要向电网申请稳定的机组负荷以满足试验所需的烟气条件，实际操作过程中该方法也会受到试验次数的影响。因此，有必要提出一种准确的、时效性强的催化剂活性分析方法来满足火电机组的SCR催化剂活性评估和性能劣化分析的现实需求。

现役燃煤机组大都配备分布式控制系统和厂级监控信息系统，SCR脱硝系统运行过程中记录了SCR进出口NO_x浓度、还原剂流量以及脱硝效率等参数海量的运行数据，这些数据能够直接或间接地反映SCR催化剂的活性状态。然而，SCR脱硝系统是一个复杂的非线性系统，运行数据具有混杂、高维和时序等特点，同时，非稳态工况数据波动幅度大，系统各变量的统计特性不稳定，不利于系统静态特性的研究。此外，SCR催化剂性能劣化是一个缓慢过程，稳态工况数据中包含的催化剂性能的知识信息，在不同的时段也各不相同。因此，利用有效的数据挖掘手段，从SCR系统不同时段的运行数据中获取稳定的、准确的催化剂活性信息，对研究SCR系统脱硝催化剂的性能劣化分析与寿命管理具有重要意义。

发明内容

发明目的：针对现有的SCR催化剂活性检测手段存在的不足，本发明提供一种基于分时段多模型建模的SCR催化剂性能劣化分析方法。

技术方案：本发明所述的基于分时段多模型建模的SCR催化剂性能劣化分析方法，包括如下步骤：