基于深度强化学习的SCR脱硝系统协同控制策略研究

针对选择性催化还原(SCR)脱硝系统大惯性、多扰动等特点,提出了一种基于多维状态信息和分段奖励函数优化的深度确定性策略梯度(DDPG)协同比例积分微分(PID)控制器的控制策略。针对SCR脱硝系统中存在部分可观测马尔可夫决策过程(POMDP),导致DDPG算法策略学习效率较低的问题,首先设计SCR脱硝系统的多维状态信息;其次,设计SCR脱硝系统的分段奖励函数;最后,设计DDPG-PID协同控制策略,以实现SCR脱硝系统的控制。结果表明:所设计的DDPG-PID协同控制策略提高了DDPG算法的策略学习效率,改善了PID的控制效果,同时具有较强的设定值跟踪能力、抗干扰能力和鲁棒性。

W火焰锅炉SCR脱硝超低排放技术及应用

截至2021年底,全国已有超过95%的燃煤火电机组实现了氮氧化物超低排放,剩余均为燃用无烟煤的W火焰锅炉,其产生的氮氧化物质量浓度高达750~1200 mg/m^(3),实现超低排放难度大,是我国实现超低排放政策的“最后一公里”。目前,选择性催化还原(SCR)脱硝流场技术主要有“SCR分区混合动态调平技术”“全烟道断面混合流场技术”“常规精准喷氨技术”等。以某设计脱硝效率需高达95%的W火焰锅炉为例,通过计算流体力学(CFD)模拟的方式对比3种技术的性能指标,“SCR分区混合动态调平技术”的各项指标明显优于其他技术。工程改造后,在脱硝系统入口氮氧化物质量浓度为1000 mg/m^(3),出口低于50 mg/m^(3)时,可实时保持氨逃逸量小于3μL/L,远超常规SCR脱硝系统最高设计效率(93%),为W火焰锅炉氮氧化物超低排放提供了新的技术路线。

适用于燃煤锅炉的SCR烟气脱硝喷氨技术研究

为提高燃煤锅炉SCR烟气脱硝系统的脱硝效率并降低脱硝成本,采用酸洗法对某燃煤锅炉脱硝系统的废弃SCR催化剂进行了再生处理,评价了再生SCR催化剂的活性,并对燃煤锅炉SCR烟气脱硝系统的喷氨量进行了优化。结果表明,在H2SO4浓度为0.6mol·L^(-1)、酸洗时间为30min时,再生SCR催化剂的活性最好,脱硝效率可达88.6%,与新鲜SCR催化剂的脱硝效率差距较小。随着机组负荷的逐渐增大,燃煤锅炉SCR脱硝系统出口氧气体积分数先降低后升高,反应温度逐渐升高,而氨逃逸率和喷氨量均先升高后降低,然后再升高。当机组负荷为560MW时,目标燃煤锅炉SCR烟气脱硝系统的运行效率较高,此时出口氧气体积分数为3.54%,氨逃逸率为1.16×10^(-6),反应温度为380℃,喷氨量为96.46kg·h^(-1)。研究结果可为提高燃煤锅炉SCR烟气脱硝系统的运行效率提供一定的参考。

基于AMESim的柴油机SCR系统NO_(X)转化率仿真与验证

为研究车用柴油机SCR系统催化转化效率的影响因素,利用AMESim软件建立SCR系统仿真模型,结合台架试验,分析了排气温度、NO_(2)/NO_(X)值以及排气流量对系统NO_(X)转化率的影响。将不同温度下SCR系统仿真输出的NO_(X)转化率数据进行了实验验证,结果表明模型预测误差小于5%。仿真结果显示:SCR系统的NO_(X)转化率会随排气温度升高而明显增大,370~450℃为系统性能的最佳温度区间,NO_(X)转化率最大值均在88%以上。NO_(X)转化率随着NO_(2)/NO_(X)值的提高而增加,且当NO_(2)/NO_(X)值为55%~60%时达到峰值。当排气温度处于400~450℃之间时,NO_(X)转化率受排气流量影响较小,转化率稳定在90%左右。确定了SCR系统在发动机不同工况条件下的工作性能,为后续的尿素喷射控制研究提供指导依据。

RDF气再燃对燃煤锅炉运行性能及SCR脱硝的影响

随着经济发展,城市垃圾处理问题日益严重。采用垃圾衍生燃料(RDF)气化与煤混燃发电技术可以无害化处理垃圾,降低燃煤炉污染物排放。为分析煤粉炉耦合RDF气再燃对锅炉的运行性能及SCR脱硝影响,基于600 MW燃煤锅炉,搭建RDF气化耦合燃煤锅炉分级再燃系统模型和SCR脱硝模型,选择义马烟煤和3种典型RDF为燃料,在不同掺烧比下进行燃烧过程模拟。结果表明:RDF气化再燃导致锅炉炉膛出口温度和排烟温度升高,锅炉效率下降,烟气中NO_(x)生成量减少,且随掺烧比增加,参数变化更加明显。RDF气中CH_(4)含量影响再燃脱硝效果,3种RDF气再燃工况中RDF 2气化后CH_(4)含量最高,再燃脱硝效果最好,掺烧比为20%时,烟气中NO_(x)排放由原纯煤燃烧工况的36.34 mg/m^(3)降至30.02 mg/m^(3),减排量最高。喷氨量为定值时,SCR脱硝效率随再燃掺烧比的增加呈不同增减趋势。RDF 1与RDF 2再燃工况下,SCR脱硝效率随掺烧比的增加而升高,最高由89.89%上升至90.91%。RDF 3再燃对脱硝效率影响较小。

SCR脱硝系统的RBF条件积分滑模参数优化控制

针对选择性催化还原(SCR)脱硝系统在火电机组深度调峰下因系统特性随着机组负荷改变而难以控制的问题,提出基于径向基函数(RBF)的条件积分滑模优化控制方案,用条件积分滑模减少抖振与调节时间,用RBF实时逼近SCR脱硝系统特性改变下的未知扰动以提高系统鲁棒性。并提出一种纳什均衡量子粒子群寻优(NEQPSO)算法,以获得RBF条件积分滑模控制方案的最优参数,并在20%~100%的机组负荷下进行仿真实验。结果表明:优化后的RBF条件积分滑模控制与传统控制方案相比超调量降低50.26%、调节时间缩短13.55%,在干扰信号下超调量仅有1.50%,其响应速度更快、抗干扰能力更强、鲁棒性更好。

用于船舶尾气NO_(x)治理的蜂窝状整体式NH_(3)-SCR催化剂研究进展

随着船舶运输行业的蓬勃发展,船舶尾气带来的污染也愈发严重,氮氧化物(NO_(x))为其中主要污染物。氨气-选择性催化还原(NH_(3)-SCR)是目前最有效的脱硝方法,催化剂是技术的核心部分。整体式催化剂具有机械强度高和传热性能好等特点,是应用最广泛的商业催化剂。文章综述了用于NH_(3)-SCR的船舶整体式催化剂载体的预处理方法、挤出成型法和涂层涂覆法及其优缺点,重点总结了浆料涂覆法的涂覆式催化剂研究进展。船舶排放尾气成分复杂,二氧化硫、水蒸气、颗粒物等都会对NH_(3)-SCR催化剂产生不利影响,因此对催化剂耐中毒性能机理、催化剂的SCR活性和耐复杂污染物中毒性能进行了综合分析和总结。

基于神经网络的烧结SCR脱硝系统动态建模研究

提出一种基于注意力机制的CNN-LSTM神经网络预测模型,通过CNN提取局部特征、LSTM处理时序序列数据、注意力层提取信息,最终输出预测值的方式对脱硝系统进行动态建模。利用最大信息系数法筛选出相关性高的特征,以BP、CNN、LSTM、CNN-LSTM模型作为比较,采用均方根误差(E_(RMS))、平均绝对误差(E_(MA))和平均绝对百分比误差(E_(MAP))作为评价指标,评估NO_(x)浓度预测模型的性能。研究结果表明:基于注意力机制的CNN-LSTM模型预测NO_(x)浓度的准确度最高,E_(RMS)、E_(MA)、E_(MAP)分别0.6731、0.8670、1.5201%。该模型较其他对比模型相比,具有更高的预测精度、更强的泛化能力,可以实现对SCR系统的未来时间出口NO_(x)浓度的精准预测。通过该模型预测喷氨量可实现喷氨量的精准控制和减少NO_(x)排放的要求。

NH_(3)SO_(3)改性稀土尾矿催化剂NH_(3)-SCR脱硝活性及SO_(2)/H_(2)O耐受性能研究

采用球磨、微波焙烧方法制备了不同质量分数NH_(3)SO_(3)改性稀土尾矿NH_(3)-SCR脱硝催化剂。通过BET、SEM-EDS、XRD、NH_(3)-TPD、H_(2)-TPR分析了催化剂脱硝活性及SO_(2)/H_(2)O耐受性能。结果表明:NH_(3)SO_(3)改性使催化剂脱硝活性得到了显著提高,10%NH_(3)SO_(3)改性催化剂在300~350℃脱硝活性可达90%左右。SO_(2)/H_(2)O共同作用可将10%NH_(3)SO_(3)改性催化剂脱硝活性提高至97%,其促进作用保持了良好的稳定性,且具有可逆性。NH_(3)SO_(3)改性稀土尾矿后,催化剂比表面积、酸性位点及强度增加,表面活性物质分散度更高,弱化了尾矿矿物晶型,提高了催化剂吸附能力和氧化还原能力,从而提高催化脱硝活性,同时具备优良的SO_(2)/H_(2)O耐受性。

基于捣固焦化项目的SCR脱硝装置流场分析

利用CFD软件对烟道和单侧SCR(Selective Catalytic Reduction,选择性催化还原法)反应器结构进行建模仿真,设置烟气在反应器中流动特性的物理模型为湍流模型,在反应器结构不同位置放置导流板从而提高流场的均匀性。利用多孔介质模型模拟催化剂首层,分析流场通过首层催化剂的分布情况。通过对初始设计方案的SCR脱硝装置结构进行CFD数值模拟优化,确定最终优化方案符合SCR脱硝流场相关技术指标,为捣固焦化项目设计、脱硝反应器运行管理提供了参考。

基于改进深度强化学习的SCR脱硝系统复合控制研究

针对选择性催化还原(Selective catalytic reduction,SCR)脱硝系统延迟大、扰动多等特点,提出了一种基于改进双延迟深度确定性策略梯度(Twin delayed deep deterministic policy gradient,TD3)的SCR脱硝系统复合控制策略。首先,提出了一种融合多步时序差分(Muti-step temporal-difference,MSTD)和优先经验回放(Prioritized experience replay,PER)的改进TD3算法。该算法在策略更新时使用MSTD计算回报,同时利用PER选择重要的经验进行学习,以此提高TD3算法的策略学习能力并加速算法的学习过程。其次,通过设计多维状态观测,综合考虑SCR脱硝系统的前馈信号和验证反馈信号来实现SCR脱硝系统的复合控制,进而维持出口NOx浓度的稳定性。最后,进行仿真实验验证,结果表明基于MSTD-PER-TD3算法的复合控制策略能更有效地克服入口NOx浓度波动对出口NOx浓度的影响,并具有优秀的抗干扰能力和鲁棒性。

钢制悬链线立管(SCR)及其焊接接头的腐蚀疲劳行为研究进展

腐蚀疲劳开裂是海洋服役管线钢及其焊接接头最为严重的失效形式之一。近年来,研究人员对管线钢焊接接头腐蚀疲劳裂纹的机理、影响因素等方面的研究正在不断深入,但还有部分现象的解释未能统一。文中对腐蚀疲劳裂纹的萌生和扩展机理进行了阐述,对影响腐蚀疲劳裂纹扩展的材料、力学、环境等因素的研究进行了总结归纳,对新的结论和模型进行了探讨,并对进一步的研究进行了展望。

火电厂燃煤锅炉SCR脱硝高温烟气旁路优化改造

脱硝系统受到烟气温度条件的限制,无法在烟气温度较低时正常投运。为解决这一问题,在锅炉省煤器和空气预热器之间加装SCR (Selective Catalytic Reduction,选择性催化还原法)烟气脱硝系统。为保证脱硝入口烟气温度符合选用的SCR催化剂活性范围,对锅炉加装脱硝高温烟气旁路进行优化改造设计。考虑到运行条件,为保证改造效果,对锅炉低负荷运行时的烟风系统进行调整试验,以实现SCR烟气脱硝系统达标排放的目的。

Mn/TiO_(2)低温SCR催化剂钾中毒机理研究

Mn/TiO_(2)具有良好的低温NH3选择性催化还原NOx(SCR)的活性。烟气中存在的碱金属会从物理和化学上毒害催化剂导致Mn/TiO_(2)催化剂中毒失活。论文以暴露{101}面TiO_(2)为载体制备Mn/TiO_(2)催化剂,采用浸渍法制备K中毒催化剂,研究了Mn/TiO_(2)低温SCR催化剂钾中毒机理。实验发现,Mn/TiO_(2)催化剂脱硝效率随K中毒浓度增加而减少;新鲜Mn/TiO_(2)催化剂表面NH3-SCR反应由E-R和L-H机理共同控制;K吸附会导致催化剂比表面积降低,催化剂表面Mn4+、化学吸附氧比例降低,表面酸性位点数量减少,导致脱硝活性降低;同时K更易吸附在Mn顶位以及桥接O位附近,导致NO的吸附活化受到严重遏制,同时削弱NH3的吸附,使得L-H机理受到阻断,只能以E-R机理控制为主。

高效型SCR尿素计量泵精度标定台方案设计

SCR技术已成为柴油车降低NOX排放的主流技术方法。尿素泵作为SCR系统的核心部件之一,其计量精度直接影响系统运行效率。针对传统的尿素泵标定方法的不足,提出一种基于微小椭圆齿轮流量计的尿素计量泵精度标定台,设计了气助型和非气助型尿素泵标定方案,对于无回流型尿素计量泵,可采用单流量计装在吸液管上直接测量。对于有脉动强且有回流的尿素计量泵,使用“减重”法测量,在吸液管与回液管各安装一个椭圆齿轮流量计,通过差值的办法得到尿素喷射量。经过实践,实时性强,精度高。

水泥行业中温中尘SCR脱硝系统运行数据分析

以都江堰拉法基水泥有限公司1#水泥熟料生产线配套建设的中温中尘SCR脱硝系统实际运行数据为依据,对连续24h的NOx排放浓度、氨逃逸排放浓度、氨水消耗量、系统阻力增加值及系统电耗增加值的变化趋势进行了详细分析,分析数据表明:中温中尘SCR脱硝系统运行稳定可靠,各项运行数据均可达到水泥行业A级企业标准要求值。

基于LSTM算法的火电厂SCR烟气脱硝控制方法

由于火电厂SCR烟气脱硝过程中烟气的初始状态参数具有不稳定性,导致排除烟气NO_(x)浓度控制难度较大。为了准确控制烟气脱硝,有效降低烟气NO_(x)浓度,提出基于长短期记忆网络(LSTM)算法的火电厂选择性催化还原(SCR)烟气脱硝控制方法。以蜂窝状催化剂为基础,结合在SCR烟气脱硝过程中的作用模式,分别从孔道和内壁两个角度构建了火电厂SCR烟气脱硝模型;引入LSTM算法,以烟气中NO_(x)浓度控制要求为目标,将催化剂的投入速率作为控制参量,结合烟气的初始状态参数,实现SCR烟气脱硝过程的控制。在测试结果中,设计控制方法下脱硝反应器出口烟气NO_(x)浓度并未受到烟气流量的显著影响,始终稳定在125.0 mg/m^(3)以内,远低于临界值(150.0 mg/m^(3)),与对照组相比,具有更加可靠的脱硝效果。

SCR脱硝系统的串级自耦PID控制方法

针对选择性催化还原(SCR)脱硝系统具有多扰动、大惯性和模型不确定性等特性,提出了一种基于自耦比例积分微分(SCPID)控制理论的控制方法。该方法将SCR脱硝系统中的内部扰动、外界扰动与模型不确定性等一切复杂因素定义为总扰动,进而将该系统映射为线性扰动系统,据此构建了一个在总扰动反相激励下的受控误差系统,然后针对SCR脱硝系统的内环和外环系统分别设计了自耦PID控制器,使得控制力的量纲与被控系统相匹配,最后采用3个仿真试验验证所提方法的有效性。结果表明:所提出的SCPID控制方法响应速度快、无超调、抗干扰能力强,同时具有良好的鲁棒性。

废SCR脱硝催化剂碱性浸出液制备白钨精矿工艺研究

目前,通常采用氢氧化钠碱浸法从废SCR脱硝催化剂中提取钨,得到含钨碱性浸出液。该浸出液中除钨之外还含有钒、硅、硫等杂质元素,并且由于溶液碱浓度较高,传统的萃取和吸附方法难以实施,传统盐酸中和-氯化钙沉淀法则会引入Cl-导致设备腐蚀。本文提出了一种新的硫酸镁脱硅-氧化钙沉淀工艺,进行除硅沉钨,制备白钨精矿。在硫酸镁脱硅过程中,通过使用硫酸来调节体系pH值为11,在镁硅摩尔比为0.9的条件下,可达到97.6%的硅脱除率。利用氧化钙将脱硅液沉淀生产白钨精矿,在钙钨摩尔比为1.1、温度108℃沸腾的最佳工艺条件下,得到的白钨精矿产品中WO3含量达到74.69%,硫含量为0.90%,硅含量为1.00%,满足YS/T 231—2015白钨精矿一级品标准。该工艺实现了废SCR脱硝催化剂碱性浸出液中钨的高效回收,同时避免了传统盐酸中和-氯化钙沉淀制备白钨精矿过程中引入Cl-可能导致设备腐蚀的问题。

基于氨存储模型的SCR系统尿素喷射控制策略研究

以某型号6缸高压共轨柴油机为研究对象,开发了一种基于氨存储模型的SCR系统尿素喷射控制策略。通过氨存储量对目标转化效率和尿素喷射量的修正,实现了尿素喷射量的精准控制。试验结果表明:台架试验稳态循环NO_(x)排放1.132 g/(kW·h),瞬态循环NO_(x)排放1.639 g/(kW·h),均低于非道路国四阶段法规要求;同时,该控制策略的尿燃比达到了5.56%,相比于开环控制,提高了经济性,有效地降低了尿素结晶的风险。