[毕业论文]SCR法烟气脱硝数值模拟及先进控制.pdf

上海交通大学
硕士学位论文
SCR法烟气脱硝数值模拟及先进控制
姓名:胡学聪
申请学位级别:硕士
专业:控制理论与控制工程
指导教师:李柠
20090201
摘要
SCR 法烟气脱硝数值模拟及先进控制
摘要
氮氧化物(NOx)是公认的主要大气污染物之一,选择性催化还原(SCR)烟气脱硝
技术因其较高的脱硝率成为燃煤电站锅炉控制 NOx 排放的主要选择。在我国 SCR 烟
气脱硝技术刚刚起步的阶段,研究 SCR 反应的相关机理、建立 SCR 脱硝反应模拟仿
真系统从而提供机理模型及相应控制技术,为实现 SCR 脱硝装置提供研究平台,具
有一定的理论意义和科学技术价值。
本文的主要工作是以 SCR 脱硝系统为研究对象,建立 SCR 反应器数学模型,结
合催化剂参数和工况进行数值模拟,并对烟气脱硝中的软测量和控制技术进行了相
关探讨,最后在此基础上搭建基于 Matlab 的仿真平台。
本文首先在 SCR 反应机理上结合气固两相催化反应原理导出 SCR 的基本动力学
模型。针对特定蜂窝型催化剂建立了数学模型,包括其催化剂壁面和通道的物料平
衡方程。然后,在前述的模型基础上进行数值计算,得出 SCR 过程中脱硝率的关键
影响因素及催化剂内部气体浓度分布。数值模拟的结果,可以为催化剂的制作及 SCR
反应器的设计提供一定的指导。接着,文章对 SCR 脱硝过程中的控制技术进行了探
讨,包括软测量技术和先进控制技术,实现了对生产指标如脱硝率的建模与控制。
最后,在前述工作的基础上,搭建了基于 Matlab 的 SCR 烟气脱硝仿真平台。平台
能够为 SCR 烟气脱硝提供模拟调试环境,从而为 SCR 烟气脱硝的研究提供大体上的
参考和指导,具有一定的理论和实际意义。

关键词:烟气脱硝,SCR,数值模拟,先进控制,仿真平台,Matlab
第 I 页
ABSTRACT
NUMERICAL SIMULATION AND ADVANCED CONTROL
OF SCR FLUE GAS DENITRIFICATION
ABSTRACT
Nitrogen oxide is generally accepted as one of the main air pollutants. Selective
catalytic reduction (SCR) es the main choice in controlling the emission of NOx in
coal-fired boiler because of its higher denitrification rate. In our country SCR
denitrification technology is now still just beginning, therefore, in order to provide the
mechanism models and corresponding control technology, finally provide the research
platform for SCR denitrification device, methods such as studying the related mechanism
of SCR and building the simulation system of SCR denitrification reaction obviously
have their theoretical significance and scientific value.
The main work of this article is as followed: first focus on SCR denitrification
system as research object and build the mathematical models of SCR reactor; carry out
numerical simulation with catalyst parameters and working conditions; discuss the
related technology of soft sensor and control in SCR flue gas denitrification; finally use
the work mentioned before to establish the SCR simulatio