基于物聯(lián)網(wǎng)的火電廠煙氣脫硝系統(tǒng)在線監(jiān)測平臺關鍵模型的研究.pdf

1、目前國內(nèi)對環(huán)境在線監(jiān)測及分析系統(tǒng)的應用日益重視，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用，且對工況數(shù)據(jù)具有較強的預測能力，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)控平臺的管理及應用水平。

2、　　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相關度評價法計算相關工況參數(shù)的關聯(lián)性大小，并給出相應的關聯(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)

3、間的邏輯關系，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)對模型進行訓練。用訓練完畢的模型對金橋1#、2#機組入口濃度進行預測，

4、結果顯示1#機組預測效果良好，2#機組預測效果略差，表明神經(jīng)網(wǎng)絡模型的結構一定時，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組分在催化劑孔道和微孔結構內(nèi)的傳質(zhì)過程;以催化劑孔道作為研究對象，利用Eley-Rideal反應動力學方程和物料守

5、恒原理，建立與反應組分濃度相關的、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。考慮到計算量和現(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)進行預測，結果顯示模型對1#、2#機組的預測精度較高，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

6、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用價值，結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聯(lián)異常。定量預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測偏差較大。出口濃度和排放量模型受