基于物聯(lián)網(wǎng)的火電廠煙氣脫硝系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)平臺(tái)關(guān)鍵模型的研究.pdf

1、目前國(guó)內(nèi)對(duì)環(huán)境在線監(jiān)測(cè)及分析系統(tǒng)的應(yīng)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(tái)已投入實(shí)際應(yīng)用，且對(duì)工況數(shù)據(jù)具有較強(qiáng)的預(yù)測(cè)能力，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)組和脫硫裝置運(yùn)行過(guò)程中的異常。本論文借鑒脫硫平臺(tái)建設(shè)的成功經(jīng)驗(yàn)，基于內(nèi)蒙古環(huán)保專(zhuān)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(yùn)行監(jiān)管、排污總量減排量核算及排污收費(fèi)的依據(jù)，取代傳統(tǒng)的較為粗放的環(huán)保管理方式，進(jìn)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(tái)的管理及應(yīng)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(yán)格的策略對(duì)重要的工況參數(shù)層層篩選和過(guò)濾，以發(fā)現(xiàn)脫硝裝置運(yùn)行過(guò)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(gè)部分:一、根據(jù)各電廠脫硝裝置的性能驗(yàn)收數(shù)據(jù)，總結(jié)出脫硝裝置正常運(yùn)行的情況下，液氨法SCR脫硝工藝在不同機(jī)組負(fù)荷下主要工況參數(shù)的范圍。二、利用Pearson相關(guān)度評(píng)價(jià)法計(jì)算相關(guān)工況參數(shù)的關(guān)聯(lián)性大小，并給出相應(yīng)的關(guān)聯(lián)性置信區(qū)間。三、根據(jù)脫硝操作的動(dòng)態(tài)過(guò)程，分析各工況參數(shù)

3、間的邏輯關(guān)系，作為工況數(shù)據(jù)有效性檢驗(yàn)的補(bǔ)充。
　　定量建模以金橋電廠作為基準(zhǔn)電廠，從氮氧化物生成和排放兩個(gè)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(luò)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(xùn)練函數(shù)及隱含層節(jié)點(diǎn)等模型參數(shù)，利用金橋電廠1＃機(jī)組長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的工況數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行訓(xùn)練。用訓(xùn)練完畢的模型對(duì)金橋1#、2#機(jī)組入口濃度進(jìn)行預(yù)測(cè)，

4、結(jié)果顯示1#機(jī)組預(yù)測(cè)效果良好，2#機(jī)組預(yù)測(cè)效果略差，表明神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的結(jié)構(gòu)一定時(shí)，需要依據(jù)不同的機(jī)組和運(yùn)行工況進(jìn)行有針對(duì)性的訓(xùn)練，以獲得有針對(duì)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(yīng)組分在催化劑孔道和微孔結(jié)構(gòu)內(nèi)的傳質(zhì)過(guò)程;以催化劑孔道作為研究對(duì)象，利用Eley-Rideal反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程和物料守

5、恒原理，建立與反應(yīng)組分濃度相關(guān)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?？紤]到計(jì)算量和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況得到以脫硝效率表示的簡(jiǎn)化模型，使用該模型對(duì)金橋電廠1#、2#機(jī)組及新豐電廠的脫硝效率工況數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，結(jié)果顯示模型對(duì)1#、2#機(jī)組的預(yù)測(cè)精度較高，表明機(jī)理模型的精確性和可推廣性要高于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等黑箱模型。與金橋電廠相比，模型對(duì)新豐電廠脫硝效率的預(yù)測(cè)效果較差，表明工況數(shù)據(jù)在輸入定量模型計(jì)算前必須經(jīng)過(guò)定性分析模塊

6、的檢驗(yàn)。其余排放端定量模型由入口濃度和脫硝效率較為簡(jiǎn)易地得出。
　　以金橋電廠作為對(duì)象電廠驗(yàn)證脫硝工藝模型的工程應(yīng)用價(jià)值，結(jié)果表明脫硝限值判斷能夠發(fā)現(xiàn)機(jī)組停運(yùn)、脫硝停運(yùn)、儀表故障、人為修改測(cè)點(diǎn)名稱(chēng)等異常。關(guān)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(guān)聯(lián)異常。定量預(yù)測(cè)模型具有較好的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。入口濃度模型和脫硝效率預(yù)測(cè)效果良好，相對(duì)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(shí)段的預(yù)測(cè)偏差較大。出口濃度和排放量模型受