摘 要

随着我国燃煤电厂燃煤电机数量的递增，烟气中氮氧化物对环境问题造成的污染变得更加严重，所以煤炭发电厂在其生产活动中产生的燃烧气体需要进行脱硝处理和采取环境保护措施。在燃烧气体氧化一氮脱硝的现有技术中，SCR脱硝是最先进和广泛使用的技术。电厂模拟系统最近已成为主要的工作人员培训手段之一，但大多数模拟系统都没有完整的脱硝系统模拟算法，因此，研究建模和分析具有重要的实际意义。对发电厂的SCR脱硝系统进行最佳控制。

在本文中，我们将脱硝系统的模型设置为测试数据建模方法并进行验证。针对考察的数据内容，在建立模型与测试验证模块，采用神经网络概念建立BP脱硝反应器，然后引入现场数据，来调整数据选择参数，数据的预先处理，输入参数，输出模型的结构量，模型的演练，试验运行，经分析两种反硝化模型结果准确，可直观地反应出硝化系统的参数特性。

为了调整氨喷雾栅参数，最先使用了FLUENT模拟软件，通过混合2米模拟氨气喷雾栅不同几何参数的混合效应。然后在横截面中获得了氨浓度的标准偏差的系数数据调整方法在标准偏差浓度系数和几何参数之间建立了非线性功能关系。这种关系的解决方案提供了氨喷雾栅的最佳布局。它减少了脱硫系统的能耗，改善了氨和氮的混合物，并为煤发电厂SCR烟雾脱硫系统的技术改造提供了基础。与优化前期相比，控制更为有效，并且是对现有脱硝系统进行最佳控制的良好参照。

关键词：SCR 脱硝系统；机理建模；试验建模；优化控制

Abstract

With the increasing number of coal-fired motors in China's coal-fired power plants, the pollution caused by nitrogen oxides in flue gas to the environment becomes more serious. Therefore, the combustion gas generated by coal power plants in their production activities needs to be denitrified and environmental protection measures should be taken. SCR denitrification is the most advanced and widely used technology in the existing technology of denitrification of combustion gas nitrous oxide. Recently, the simulation system of power plant has become one of the main means of staff training, but most of the simulation systems do not have a complete simulation algorithm of denitration system, so it is of great practical significance to study modeling and analysis. Optimal control of SCR denitration system in power plant.

In this article, we set the model of the denitration system as the test data modeling method and verify it. In view of the data content of the investigation, in the establishment of the model and test verification module, the neural network concept was used to establish the BP denitration reactor, and then the field data was introduced to adjust the data selection parameters, data pre-processing, input parameters, output model structure, model The results of the drill and test run are accurate after analysis of the two denitrification models, which can intuitively reflect the parameter characteristics of the nitrification system.

In order to adjust the parameters of ammonia spray grid, FLUENT simulation software was first used to simulate the mixing effect of different geometric parameters of ammonia spray grid by mixing 2 meters. Then the coefficient data adjustment method for obtaining the standard deviation of the ammonia concentration in the cross section establishes a nonlinear functional relationship between the standard deviation concentration coefficient and the geometric parameters. The solution of this relationship provides the optimal layout of the ammonia spray grid. It reduces the energy consumption of the desulfurization system, improves the mixture of ammonia and nitrogen, and provides the basis for the technical transformation of the SCR smoke desulfurization system of coal power plants. Compared with the early stage of optimization, the control is more effective and is a good reference for the best control of the existing denitration system.

Keywords：SCR denitrification system；mechanism modeling；test modeling；optimization control

目 录

第一章 绪论 3

1.1 研究背景及意义 3

1.2 国内外研究现状 4

1.3 研究内容 5

第二章 SCR 脱硝系统流程 7

2.1 SCR脱硝系统布置工艺 7

2.2 SCR 脱硝系统组成 8

2.2.1 液氨的存储系统 8

2.2.2 液氨蒸发系统 9

2.3 SCR脱硝原理 11

2.4本章小结 12

第三章 SCR脱硝系统的建模设计 13

3.1 建模方法 13

3.2 SCR脱硝系统实验验证 13

3.2.1 SCR 脱硝反应器试验建模 13

3.2.2 SCR 脱硝反应器试验模型特性验证 16

3.3本章小结 18

第四章 脱硝系统功能优化控制 19

4.1系统逻辑分析 19

4.2氨的喷射系统 21

4.3反应器模型的建立 23

4.3.1网格划分概念 23

4.3.2边界条件的设置简介 23

4.3.4烟气参数选择 24

4.3.5计算模型选取 25

4.3.6网格划分与边界条件设定 25

4.3.7求解控制参数设置 25

4.4模拟结果分析 26

4.5本章小结 30

第五章 总结与展望 31

5.1全文总结 31

5.2 工作展望 31

参考文献 32

致谢 34

绪论

1.1 研究背景及意义

随着中国国民生产总值的增加，国家对电力的需求也越来越大。目前，中国的能源总库仍然以煤炭为基础，这主要是因为煤炭发电厂的煤炭引擎数量将增加，而热能将产生许多有害物质，如烟雾、硫和氧化物。在生产过程中，氮氧化物（NOx）不仅会对人造成严重伤害，而且还可能威胁生命和自然。中国于1950年开始进行燃烧气体粉尘处理研究，这项研究首次应用于煤炭发电厂的生产，对粉尘排放的控制很快。对脱硫技术的研究始于1970年，1990年在煤炭发电厂逐渐普及。大气层中的二氧化硫数量也在增加。然而，煤炭发电厂的氧化氮总排放量近年来有所增加，成为空气污染的主要污染物之一。NOx主要出现在不稳定的燃烧气体中，在向大气排放后被氧化为NO2。吸入人体后，NOx具有许多直接危害人类健康的风险。它们还可能污染空气中的微粒，造成雾霾。在明亮的条件下，它与大气中的氧气发生反应，并产生有害的臭氧。结果表明，一些区域酸雨的增加也与氧化氮排放量的增加有关。在第十二个五年计划期间，中国首先提出了减少氧化氮排放的目标。为了满足最大的需求，单靠氮的处理技术无法满足环境保护的要求，消除燃烧气体已成为天然气生产的一个组成部分。到2013年底，中国共有548家燃煤电厂安装了总容量为220千兆瓦的脱硝系统，其中433家安装了选择性催化还原脱硝系统。它约占该国能力的九成，合计为21 4512.9兆瓦。SCR燃烧气体脱硝技术已证明在脱硝效率和效用方面具有巨大优势，并在中国煤炭发电厂脱硝项目中得到更广泛的应用[1]。

燃煤电厂氮处理系统相对较新，与现有热系统相比，这是一个相对特殊的系统。就SCR脱硝系统而言，该系统的核心工艺是NH在化学反应中消耗NOx的工艺，涉及化学反应的过程必须考虑反应材料的特性。氮氧化物对环境具有极大的破坏性，NH也是一种对人体有害的物质。NH化学上不稳定，很容易溶解于水中。当氨与水混合时，通常称为氨水。氨水无色透明,具有刺激性气味。在短时间内接触过量的氨气会诱发结膜炎或者当吸入大量氨气时不仅会刺激呼吸道，而且在一定程度上削弱器官功能，降低了机体的抵抗力，严重的可能引起肺水肿或呼吸窘迫综合征等症状；身体长期接触氨气可能导致皮肤发酵，手指溃疡更严重。因此，电厂必须确保安全储存和NH的运输，并严格控制氨气泄漏。氮的处理系统的功能是减少燃烧气体中的氧化氮浓度，并将反应堆外的氧化氮浓度保持在排放标准范围内，以便使反应堆外的氧化氮浓度符合实时标准。氨供给控制系统必须具有良好的性能。当运行环境条件发生变化时，反应堆出口处的NOx浓度数据能够迅速反应达到原来设定的浓度数值，而不会受到影响产生大的过冲。使得NH反应堆出口的残留物或NOx浓度超过标准。随着社会的持续发展和经济的迅速发展，我们需要不断提高能源工业自动控制系统的安全和环境保护水平，在实际生产活动中，我们不仅需要确保安全和稳定，它还包括保护环境、节约能源和减少排放。对脱硝系统的最佳控制可完全满足这一要求，以确保整个脱硝反应系统的安全可靠运作，并减少反应堆外的氧化氮浓度，从而减少氨泄漏和脱硝费用[2]。

1.2 国内外研究现状

针对SCR在脱硝过程中存在一些系统缺陷以及参数运行等的问题，我们进行了研究并找到了对策。