火电机组SCR脱硝系统全工况建模与优化控制研究的开题报告.docx

火电机组SCR脱硝系统全工况建模与优化控制研究的开题报告
一、选题背景
近年来，随着环保意识的普及和环保政策的出台，燃煤发电厂数量不断增长，对大气污染的排放也日益吸引人们的关注。电力行业是中国能源消费的大户，其对大气污染的贡献也是不可忽视的。在电力行业中，火力发电是主要的电力生产方式之一，但是其排放的氮氧化物(NOx)和二氧化硫(SO2)等污染物对环境和人类健康产生了不可忽视的影响。其中，NOx排放是吸引人们关注的热点问题之一。
在目前火电机组中，普遍采用的脱硝技术是选择性催化还原(SCR)技术，即在烟气中喷入尿素水，在催化剂的作用下将NOx转化为氮气和水，从而达到减少NOx排放的目的。然而，在SCR系统的运行过程中存在着较多的问题，比如当机组负荷变化较大时，脱硝效果存在波动，甚至出现“抖动”现象，给环保达标带来一定的难度。此外，SCR系统的运行还受到氧化锆探头寿命等因素的影响。
针对目前存在的问题，需要对SCR系统进行全工况建模和优化控制，以提高脱硝效果的稳定性和可靠性，同时实现节能减排和运行成本降低等目标，实现经济效益、环保效益和社会效益之间的平衡。
二、选题意义
火电机组是我国电力行业的重要组成部分，其脱硝系统的优化控制研究旨在解决环保方面的问题，更符合时代和社会的发展需求。本研究的意义在于：
1.提高环保效益
随着环保意识的普及和环保政策的出台，对NOx等污染物排放的要求越来越高，对于火力发电厂来说，达到国家规定的排放标准必须是优先考虑的问题。对SCR脱硝系统进行全工况建模和优化控制，可以提高脱硝效果的稳定性，降低排放浓度，实现环保目标。
2.降低经济成本
目前，燃煤发电厂在脱硝过程中需要消耗大量的尿素水，而一些火电厂为了达到脱硝效果，在消耗大量尿素水的同时，还需要增加催化剂后端清洗和气路氧化锆探头的更换等工作，导致运行成本十分高昂。通过对SCR系统的优化控制，可以有效降低运行成本和系统维护成本。
3.提高火力发电的竞争力
随着环保要求的加强，电力企业必须提高自身的环保水平才能获得政府批准、认可和信任，并在市场上获得更好的口碑和竞争力。提高脱硝效果的稳定性和可靠性，对于提高火力发电厂自身的竞争力十分重要。
三、研究内容和方法
1.研究内容
本研究将围绕火电机组SCR脱硝系统的全工况建模和优化控制展开。具体研究内容包括：
（1）火电厂SCR脱硝系统的工况特性分析：确定不同负荷下脱硝效果的表现，找出影响脱硝效果波动的关键因素。
（2）基于数学建模和仿真技术，建立火电机组SCR脱硝系统的全工况建模：对SCR脱硝过程中的影响因素进行建模，建立完整的数学模型。
（3）优化控制策略的研究和分析：寻找对于提高SCR脱硝效果的策略，并对其进行模拟和验证。
（4）研究氧化锆探头寿命的问题：对SCR系统中的氧化锆探头进行深入研究，探究氧化锆探头寿命的影响因素，进而提出相应的改进措施。
2.研究方法
（1）数据采集和分析方法：采用传感器对SCR脱硝系统的温度、压力、质量流量等参数进行采集，通过分析收集到的数据，找出影响脱硝效果波动的关键因素。
（2）数学建模和仿真方法：结合实验数据，建立火电机组SCR脱硝系统的全工况建模，仿真对建模结果进行验证。
（3）优化控制策略研究方法：采用控制工程理论和方法，寻找对于提高SCR脱硝效果的策略，并对其进行模拟和验证。
（4）氧化锆探头寿命问题研究方法：在实验室中对氧化锆探头进行测试，探究其寿命的影响因素，进而提出改进措施。
四、研究计划
本研究计划分为以下几个阶段：
1.阶段一（前期调研）：对现有火电厂SCR脱硝系统的运行情况和现阶段的技术方案进行深入调研，了解存在的问题和瓶颈，寻找解决问题的切入点及方案。
2.阶段二（建模与仿真）：在阶段一的基础上，建立火电机组SCR脱硝系统的全工况建模，并通过仿真验证建模结果的准确性和可靠性。
3.阶段三（优化控制策略研究）：在全工况建模的基础上，实验验证改进出的研究方案，并模拟改进后的控制策略，验证改进策略的可行性和优化效果。
4.阶段四（实验与分析）：在阶段三的基础上，对氧化锆探头的寿命、催化剂后端清洗和气路氧化锆探头的更换等问题进行实验研究，分析其影响因素，并提出相应的改进措施。
5.阶段五（总结报告）：在以上各个阶段的基础上，对本研究进行总结，撰写完整的开题报告，并准备论文答辩。