自適應(yīng)模糊PID在SNCR煙氣脫硝系統(tǒng)中的仿真與應(yīng)用

針對當前在選擇性非催化還原反應(yīng)(SNCR)煙氣脫硝工藝應(yīng)用中噴氨量的控制問題，通常采用傳統(tǒng)PID控制方式?？刂葡到y(tǒng)的時效滯后或負荷的波動等，使得SNCR脫硝系統(tǒng)存在慣性滯后，因此提出一種噴氨量自適應(yīng)模糊PID控制策略，通過對輸出誤差在線實時檢測，再根據(jù)模糊推理對PID控制器的3個參數(shù)進行在線糾正，得到最佳控制參數(shù)。

將自適應(yīng)模糊PID控制與常規(guī)PID控制進行仿真比較，結(jié)果表明前者控制效果優(yōu)于后者。該策略既具有傳統(tǒng)PID控制策略的特點，而且還有模糊策略超調(diào)量小、調(diào)節(jié)迅速的優(yōu)點，從而實現(xiàn)噴氨量的實時準確控制。

目前，我國多數(shù)工廠煙氣脫硝系統(tǒng)采用的是選擇性催化還原反應(yīng)(SCR)或者是選擇性非催化還原反應(yīng)(SNCR)以及兩種工藝結(jié)合使用。其中，SNCR技術(shù)只要在適合的溫度條件下向煙氣噴放還原劑就可實現(xiàn)脫硝，最終產(chǎn)物為CO2、N2等，同時沒有副化學反應(yīng)，無二次污染，可以達到低污染排放。

然而，已經(jīng)投運的SNCR脫硝系統(tǒng)，常常采用傳統(tǒng)PID控制方式，由于控制工藝的設(shè)備或存儲容量較大等原因使得被控參數(shù)不可能立即響應(yīng)而是經(jīng)過延遲之后被檢測，導(dǎo)致控制效果不佳，因而不能將SNCR反應(yīng)器出口NOx濃度控制在理想范圍內(nèi)，影響脫硝工作的效率。

對此，本文提出采用模糊自適應(yīng)PID的方式控制噴氨量，使用模糊規(guī)則在線調(diào)整PID參數(shù)，并對控制系統(tǒng)進行仿真研究實驗，實驗結(jié)果表明系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)較快且超調(diào)較小。

1選擇性非催化還原反應(yīng)脫硝工藝

選擇性非催化還原法是將含有NH3的還原成分噴入溫度為850～1100℃的爐膛區(qū)域后，立即受熱產(chǎn)生NH3和副加產(chǎn)物，隨后氨氣與系統(tǒng)產(chǎn)生的氮氧化物進行選擇性非催化還原反應(yīng)而生成氮氣等，該方法是以爐膛為反應(yīng)器，見圖1。氨水溶液還原吸收法利用還原劑氨水在酸性條件下與NOx發(fā)生氧化還原反應(yīng)。

圖1:SNCR原理簡圖

該方法的優(yōu)點如下:

1)系統(tǒng)簡單:不需對現(xiàn)有設(shè)備進行改置，只要在此基礎(chǔ)上增加相應(yīng)的還原劑儲槽和還原劑噴射裝置便可，結(jié)構(gòu)較簡單。

2)投資小:由于結(jié)構(gòu)簡單而且運行中不需要催化劑，投資費用比SCR法低。

3)阻力小:對鍋爐的正常運行影響較小。

4)占地面積小:需要的還原劑儲槽體積較小，占地面積較小，可直接安裝在鍋爐鋼架上面。

2脫硝控制系統(tǒng)設(shè)計

2.1噴氨量與出口NOx濃度的控制

在SNCR反應(yīng)過程中，進口處煙氣中NOx的濃度與出口處煙氣中NOx濃度的設(shè)定值決定著還原反應(yīng)對氨的需求量。由于現(xiàn)階段的SNCR脫硝工藝要求較高，單回路的控制系統(tǒng)已然不能滿足，因此本文采用串級控制系統(tǒng)以提高工藝參數(shù)的精確度。

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