摘要：SCR技术是一种转化效率很高的烟气脱硝技术，通过我国对SCR技术的不断研究，现阶段SCR技术在我国很多发电厂中都有所应用，已经成为我国应用最多的脱氮技术。在目前的发电厂生产之中依然有很多发电厂使用PID控制，但随着我国发电厂机组的不断扩容，运行参数不断复杂，PID控制的控制效果越来越差，使得很多发电厂在运行中出现了较差的参数偏差，给发电厂生产带来了很大的阻碍，所以PID控制越来越不能满足我国发电厂的生产需要。在这种大环境下使用先进预测控制成了发电厂发展的重要趋势，在本文中就以先进预测控制在SCR控制系统中的运用为论点展开论述，以下是本文的详细内容。
关键词：先进预测控制；SCR控制系统；运用
随着我国对环境污染的不断重视，如何减少污染物的排放成为了我国的重点研究方向，而如何降低氮氧化物的排放量就是其中的重点问题。煤炭的燃烧过程中会产生大量的有害气体排放空中，NOx就是其中的一种。NOx是造成大气中氮氧化物污染的主要成分，给人们的生活环境带来了很大的破坏[1]。为了对氮氧化物进行有效控制一般采取SCR脱硝技术或TWS脱硝技术，在这两种技术中SCR脱硝技术被广泛运用在有固定污染源的场所，例如在发电厂之中就使用SCR技术控制污染物排放，随着发电厂的不断发展，原来的控制系统已经不能满足发电厂的需要，在本文中将对先进控制系统在SCR系统中的应用方法进行论述，希望可以促进控制系统的发展减少氮氧化物排量。
一、将先进预测控制在SCR控制系统中运用的重要性
在现阶段，发电厂中的控制系统一般是PID系统。PID控制是最早进行大范围使用的控制器，在今天依然有十分广泛的受众，PID控制有着简单、不需要使用精密的系统模型的特点，在使用时只需要设定参数就能运行，我国的大部分发电厂运用的就是PID控制。但随着我国的不断发展发电厂的机组容量也在不断增加，被控制对象也更加复杂，PID已经满足不了现阶段发电厂的需要，会导致控制质量不断下降影响氮氧化物控制水平[2]。为了弥补PID控制的疏漏保证生产的正常运行，在生产过程中一般需要发电厂人员手动控制PID，为了达到国家的要求部分企业还存在着将喷氨量增大和降低出口浓度值的现象，这样不仅会加剧污染还会浪费原料。PID的潜力较差，及时优化PID的功能也达不到当前的使用要求，所以使用先进预测控制是十分重要的。
二、SCR技术的应用原理
SCR技术的是一种成熟的脱硝技术，全称是选择性催化还原技术，SCR技术主要的作用是控制NOx的排放，使用SCR技术进行NOx转换时最高可达95%，是世界上在发电厂上运用最多的技术之一，可以高效的控制发电厂NOx的排放。在SCR技术的实际应用中，会在315度-400度的SCR控制器中加氨把氮氧化物转化为氨气和水，达到降低氮氧化物排放的目的。在进行实际的SCR技术应用中会根据氨氮的摩尔比来计算喷氨流量。我们在实验中发现，在一定范围内，发电厂的氨氮摩尔比增加NOx排放量会减小[3]；当超出范围发电厂的氨氮摩尔比增加NOx排放量也会增加，所以氨氮摩尔比一般在1.0以下；如果在反应过程中氨氮摩尔比过高就会加快SCR控制器中各种物质的反应速度，这样不仅会降低氮氧化物的反应速度还会造成氨气逸出引起污染，但如果氨气喷洒量过低就达不到反应要求，起不到脱硝的效果，在进行设置时一般设置为0.567。
三、先进预测控制在SCR技术中的应用
先进预测控制包括模型预测控制、神经网络控制等控制方法可以高效解决现阶段发电厂波动大、控制对象复杂化的现状，应用先进预测控制可以优化SCR控制系统，提高转化效率。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通过相关研究发现将先进预测控制应用在SCR控制系统中可以降低出口NOx波动，更加均衡的进行控制，提高转换效率。出口NOx波动主要受到入口浓度、折算后烟气流量和喷氨量影响，在三个影响出口NOx波动的变量中，喷氨量是可控的，入口浓度主要受到燃煤的影响[4]。在实验时，我们主要根据PID控制和先进预测控制的具体参数建立仿真系统进行仿真实验，在进行的仿真实验中，把出口NOx波动设定为90 mg／m3，脱硝效率设置为75%，将氨氮摩尔比设置为0.567，使用PID控制和先进预测控制两种控制方法控制出口NOx波动，通过对两种控制方法的的控制效果进行对比发现使用先进预测控制有更好的控制效果；如果将氨氮摩尔比设置为0.3使用PID控制会有7小时的NOx超标时间，使用先进预测控制会有5小时的超标时间；将氨氮摩尔比设置为0.567使用PID控制会有5小时的NOx超标时间，使用先进预测控制会有4小时的超标时间[5]；将氨氮摩尔比设置为0.8使用PID控制会有5小时的NOx超标时间，使用先进预测控制会有3小时的超标时间；将氨氮摩尔比设置为1使用PID控制会有4小时的NOx超标时间，使用先进预测控制会有2小时的超标时间；所以在不同摩尔比下使用先进预测控制有着更好的控制效果。在发电厂的实际运营中，发电厂的脱硝效率并不是重要的运行指标，但脱硝效率是否符合国家标准不仅与环境污染息息相关，也是检验发电厂的重要指标之一，通过对两种控制方法进行仿真实验证明使用先进预测控制有着更好的脱硝效率[6]。在本次实验中测试了先进预测控制在SCR系统中的应用效果，发现发电厂能在SCR控制系统中运用先进预测控制将能更高效控制出口NOx波动，降低环境污染。
结论
如果发电厂在运行中NOx的排放量超标就会造成发电厂的氮氧化物排放量的增大，对周围环境有很大的破坏性，为了降低发电厂的氮氧化物排放量我们必须使用更加先进的控制方法提高氮氧化物的转换率。为了研究影响高氮氧化物转换率的因素，在本次实验中使用了仿真实验研究发电厂的氮氧化物排放水平，在进行实验时我们根据发电厂的实际运行参数和控制方法进行研究，在进行研究时采用模型预测控制方法对发电厂的实际运行进行仿真控制。在实验中发现发电厂的NOx排放量与发电厂氨氮摩尔比是有很大关联性的，在一定范围内，发电厂的氨氮摩尔比增加NOx排放量会减小；当超出范围发电厂的氨氮摩尔比增加NOx排放量也会增加，但在相同范围内，在SCR系统中使用先进预测控制有着更好的控制效果，所以在SCR系统应用先进预测控制是由很大实际应用意义的，可以显著的降低发电厂氮氧化物排放量减少环境污染。
参考文献：
[1]王婷.模型预测控制在发电厂选择性催化还原脱硝系统中的应用研究[D].浙江大学,2015.
[2]孙育红,侯玉婷,焦力刚,等.指数预测模型和Smith预估器在SCR烟气脱硝控制系统中的应用[J].热力发电,2016,45(12):114-118.
[3]赵靖华,周伟,丛飚,等.基于数据驱动预测控制的SCR系统尿素喷射控制方法:,CN106527143A[P].2017.
[4]郑志勇,黄达.基于先进控制技术的660MW超超临界机组SCR脱硝控制方案[J].江西电力,2014(5):75-77.
[5]王艳,许媛媛.基于模型辨识的船舶柴油机SCR脱硝系统的喷氨量控制[J].2016.
[6]乐明非.BP神经网络预测模型在SCR脱硝系统中应用的研究[D].东北大学,2015.
作者简介
张方（1988-11），男，汉族，籍贯：浙江余姚，当前职务：中级工程师，当前职称：项目经理，学历：大学本科，研究方向：电厂自动化。
论文作者:张方
论文发表刊物:《电力设备》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/13
标签：发电厂论文; 先进论文; 氧化物论文; 排放量论文; 技术论文; 会有论文; 控制系统论文; 《电力设备》2018年第18期论文;