[发明专利]一种SCR脱硝系统均匀性优化方法

说明书

本发明公开了一种SCR脱硝系统均匀性优化方法，属于烟气处理技术领域，包括以下步骤：(a1)建立SCR脱销反应机理模型，设计NH₃覆盖率、出口NH₃浓度观测器；(a2)验证控制器的稳定性，计算喷氨总量；(a3)初始化权重系数；(a4)获取SCR烟道出口区取样点结果值与喷氨阀门原始开度；(a5)基于当前阀门开度、检测值和模型计算最优输入调整量，得出最终阀门的建议开度值；(a6)基于建议开度值调整阀门开度，再次检测出口取样点结果，在线迭代权重系数，更新模型。本发明解决了目前氨气浓度难以控制导致脱硝效率低的技术问题，广泛应用于烟气处理中。

技术领域

本发明属于烟气处理技术领域，尤其涉及一种SCR脱硝系统均匀性优化方法。

背景技术

由于早期对于燃煤电厂烟气污染物排放标准要求较低，长期以来，对燃煤电厂SCR脱硝系统的研究主要关注脱硝原理、催化剂、反应器流场等方面，SCR脱硝系统控制方法的研究没有得到重视。但脱硝系统控制精度不仅决定烟气排放是否达标，也影响着电厂运行成本。SCR烟气脱硝过程中的主要控制量是喷氨量，喷氨量过少会导致烟气中的NOx反应不充分，脱硝后的NOx浓度无法达到国家规定的排放标准，而过量喷氨不仅会增加SCR脱硝系统中氨气浓度，提高副反应速度，导致重新生成NOx，影响脱硝效率，过量喷氨导致的氨逃逸量升高也会造成环境的二次污染。同时，过量的NH3与SO3反应会生成硫酸氢氨等有害副产物，这些副产物会导致催化剂失活和催化剂孔板堵塞，从而降低脱硝效率，也会造成空气预热器积灰堵塞，影响机组的安全运行。

因此，在烟气处理技术领域中，对于SCR脱硝系统均匀性优化方法仍存在研究和改进的需求，这也是目前烟气处理技术领域中的一个研究热点和重点，更是本发明得以完成的出发点。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题是：提供一种SCR脱硝系统均匀性优化方法，以解决目前氨气浓度难以控制导致脱硝效率低的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种SCR脱硝系统均匀性优化方法，包括以下步骤：(a1)建立SCR脱销反应机理模型，设计NH₃覆盖率、出口NH₃浓度观测器；(a2)验证控制器的稳定性，计算喷氨总量；(a3)基于最小二乘法建立喷氨阀门与检测点的数据驱动模型，初始化权重系数；(a4)获取SCR烟道出口区取样点结果值与喷氨阀门原始开度；(a5)基于当前阀门开度、检测值和模型计算最优输入调整量，得出最终阀门的建议开度值；(a6)基于建议开度值调整阀门开度，再次检测出口取样点结果，在线迭代权重系数，更新模型。

作为一种改进，在步骤(a1)中，基于实际SCR脱销工况，用阿伦尼乌斯公式对各反应中反应物的速率进行定量表示，并利用反应速率方程将各反应物的反应量建立机理模型。

作为进一步的改进，在步骤(a1)中，利用李雅普诺夫导数将系统机理模型改写成降阶后的状态方程和输出方程，再利用全阶观测器设计方法，对系统进行观测器设计，并设计观测器增益，保证系统观测器的观测值渐近稳定到系统的实际值，得出氨气覆盖率和出口氨气浓度的观测器。

作为进一步的改进，在步骤(a2)中，将系统观测值代入系统机理模型，得到复合状态模型，并结合控制器，利用李雅普诺夫方程验证系统稳定性，得到喷氨总量。

作为进一步的改进，在步骤(a3)中，测量不同工况下喷氨阀门与出口NOx浓度检测值的大量数据，通过离线辨识一次性得到未知MIMO系统的传递函数矩阵，利用最小二乘法建立数据驱动模型。

作为进一步的改进，在步骤(a4)中，测量各出口检测点的NOx浓度，计算各出口检测点的NOx浓度的偏差值，将出口NOx浓度偏差值代入数据模型中，得到当前各喷氨阀门的理想调整量。