CN109304087B - 一种基于脱硝反应动力学方程的电站scr喷氨控制方法 - Google Patents

一种基于脱硝反应动力学方程的电站scr喷氨控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于热工自动控制领域，并具体公开了一种基于脱硝反应动力学方程的电站SCR喷氨控制方法，其具体步骤为：将SCR系统等分为n个反应区域并建立模型，对其未知参数进行确定获得实际反应模型，根据当前时刻的工况参数对未来p个时刻进行预测，并通过优化性能指标获得最佳喷氨量变化率，执行下一时刻的喷氨量后重复上述步骤实现滚动优化。本发明通过建立反应模型和优化性能指标，实现了对喷氨流量的在线滚动优化，从而解决SCR系统的大惯性、不确定性问题，提高了SCR喷氨控制的精度、速度以及稳定能力，有效避免NOx排放超标或氨逃逸的问题，因而尤其适用于负荷频繁波动的机组。

Description

一种基于脱硝反应动力学方程的电站SCR喷氨控制方法
技术领域
本发明属于热工自动控制领域，更具体地，涉及一种基于脱硝反应动力学方程的电站SCR喷氨控制方法。
背景技术
为减少氮氧化物的排放，目前燃煤电站主要采用选择性催化还原技术(selectivecatalytic reduction,SCR)进行控制。电站锅炉SCR脱硝系统高效安全运行的关键是进行高速精准的喷氨控制，喷氨量过少会导致出口NOx浓度超标，而喷氨量过大则会导致氨逃逸，增加硫酸氢铵的生成，造成空预器堵塞，危及电厂安全生产。
稳定工况下，电站锅炉SCR脱硝系统内烟气流量、烟气温度及烟气中NOx浓度等参数变化幅度较小，采用传统PID控制即可获得较好的脱硝效果。但随着可再生能源入网比例升高，燃煤机组将承担更多的调峰任务，因此变工况运行的时间会越来越多。机组负荷频繁变动会导致入口NOx浓度、烟气温度、烟气流量频繁且大幅变化，而电站锅炉SCR脱硝系统又具有大惯性的特点，因此现有的喷氨控制方法难以胜任，会导致出口NOx浓度频繁波动，影响机组正常运行。
基于上述缺陷和不足，本领域亟需对现有的电站锅炉SCR脱硝系统的喷氨控制方法做出进一步改进，避免系统大惯性导致的出口NOx浓度频繁波动的问题。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于脱硝反应动力学方程的电站SCR喷氨控制方法，其中从电站锅炉SCR脱硝系统的化学反应机理出发，建立SCR反应过程的动力学方程模型，并通过逼近法求解模型，实现在线滚动优化控制喷氨量，因而尤其适用于具有大惯性、不确定性的SCR喷氨控制系统。
为实现上述目的，本发明提出了一种基于脱硝反应动力学方程的电站SCR喷氨控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
S1将电站锅炉SCR脱硝系统等分为n个反应区域，基于化学反应动力学方程对每个反应区域内部建立反应模型；
S2对步骤S1建立的反应模型中的未知参数进行确定，并选取最佳参数从而获得实际反应模型；
S3利用该实际反应模型，根据当前时刻的工况参数对未来p个时刻的反应器出口NOx浓度、NH3逃逸浓度和吸附态NH3在催化剂上的覆盖率进行预测，并通过上述预测值构建优化性能指标，获得使该优化性能指标取得最小值或达到最大迭代次数的最佳喷氨量变化率，从而确定并执行下一时刻的喷氨量；
S4根据下一时刻的工况参数重复步骤S3，实现滚动优化。
作为进一步优选地，所述步骤S1中划分的各反应区域内部烟气浓度一致，烟气从第1个反应区域进入从第n个反应区域流出。
作为进一步优选地，所述步骤S1建立的反应模型如下：
Figure BDA0001850116910000021
Figure BDA0001850116910000022
Figure BDA0001850116910000023
Figure BDA0001850116910000024
Figure BDA0001850116910000025
Figure BDA0001850116910000031
Figure BDA0001850116910000032
Figure BDA0001850116910000033
Figure BDA0001850116910000034
式中，ra(i)为第i个反应区域NH3的吸附速率，
Figure BDA0001850116910000035
为吸附反应的初始指前因子，Ea为NH3吸附反应的活化能，Ea取为零，R为气体常数，R取8.317，T为烟气温度，
Figure BDA0001850116910000036
为第i个反应区域NH3的浓度，
Figure BDA00018501169100000316
为第i个反应区域表面吸附态NH3在催化剂上的覆盖率，rd(i)为第i个反应区域NH3的脱附速率，
Figure BDA0001850116910000038
为NH3发生脱附反应的初始指前因子，Ed为NH3发生脱附反应的活化能，α为吸附态NH3对脱附反应活化能的影响常数，rNOx(i)第i个反应区域NOx被还原的反应速率，
Figure BDA0001850116910000039
为NOx被还原的初始指前因子，ENOx为NOx被还原的反应活化能，CNOx(i)为第i个反应区域NOx的浓度，
Figure BDA00018501169100000310
为NH3在催化剂核心反应区域的覆盖率，ri-s(i)为第i个反应区域内部吸附态NH3转换为表面吸附态NH3的反应速率，
Figure BDA00018501169100000311
为NH3发生表面-内部交换的初始指前因子，Esi为NH3发生表面-内部交换的反应活化能，
Figure BDA00018501169100000312
为第i个反应区域内部吸附态NH3在催化剂上的覆盖率，rs-i(i)为第i个反应区域表面吸附态NH3转换为内部吸附态NH3的反应速率，Ωsurf为催化剂对表面吸附态NH3的吸附能力，VSCR为SCR反应器内各催化剂层烟气流通体积的总和，Qn为n个反应区域烟气的体积流量，Ωinter为催化剂对内部吸附态NH3的吸附能力，
Figure BDA00018501169100000317
为第i+1个反应区域NH3的浓度，CNOx(i+1)为第i+1个反应区域NOx的浓度，
Figure BDA00018501169100000313
为第i+1个反应区域表面吸附态NH3在催化剂上的覆盖率，
Figure BDA00018501169100000314
为第i+1个反应区域内部吸附态NH3在催化剂上的覆盖率，i为1～n。
作为进一步优选地，所述步骤S2中需要确定的未知参数为
Figure BDA00018501169100000315
Figure BDA0001850116910000041
ENOx、Ed、Esi、α、
Figure BDA0001850116910000042
Ωsurf、Ωinter。
作为进一步优选地，
Figure BDA0001850116910000043
和
Figure BDA0001850116910000044
优选为e0～e10，
Figure BDA0001850116910000045
优选为e0～e20，ENOx优选为40000～60000，Ed优选为70000～90000，Esi优选为50000～70000，
Figure BDA0001850116910000046
优选为0.1～0.6，Ωsurf优选为0～0.2，Ωinter优选为0～10，α优选为0.3～0.4。
作为进一步优选地，所述步骤S3具体如下：
S31将当前时刻的喷氨量、反应器入口NOx浓度、烟气温度、烟气流量和吸附态NH3在催化剂上的覆盖率作为该实际反应模型的输入，计算得到下一时刻反应器出口NOx浓度、NH3逃逸浓度和吸附态NH3在催化剂上的覆盖率的预测值，其中所述吸附态NH3分为表面吸附态NH3和内部吸附态NH3；
S32将下一时刻的工况参数作为该实际反应模型的输入，计算得到再下一时刻反应器出口NOx浓度、NH3逃逸浓度和吸附态NH3在催化剂上的覆盖率的预测值；所述下一时刻的工况参数中，所述吸附态NH3在催化剂上的覆盖率为所述步骤S31计算得到的预测值，所述喷氨量为根据最佳喷氨量变化率计算得到的预测值，其他工况参数为当前时刻的工况参数；
S33重复步骤S32，得到未来p个时刻反应器出口NOx浓度、NH3逃逸浓度和吸附态NH3在催化剂上的覆盖率的预测值；
S34通过步骤S33中的预测值构建优化性能指标，计算得到使该优化性能指标取得最小值或达到最大迭代次数的最佳喷氨量变化率，从而确定并执行下一时刻的喷氨量。
作为进一步优选地，所述步骤S34中优化性能指标如下：
Figure BDA0001850116910000047
式中，wNOx为SCR反应器出口NOx浓度的目标值，
Figure BDA0001850116910000056
为自k时刻起h时刻后反应器出口NOx浓度的预测值，wθ为吸附态NH3在催化剂上覆盖率的目标值，
Figure BDA0001850116910000052
为自k时刻起h时刻后吸附态NH3在催化剂上覆盖率的预测值，
Figure BDA0001850116910000053
为自k时刻起h时刻后氨逃逸的预测值，
Figure BDA0001850116910000054
为氨逃逸的限制值，
Figure BDA0001850116910000055
为喷氨量的变化率，qh、rh、sh为h时刻的权重系数，tj为j时刻的权重系数，h为1～p，j为1～p-1。
作为进一步优选地，所述取得最小值的判断标准为：连续计算10步～30步，若该优化性能指标不再下降，则认为其取得最小值。
作为进一步优选地，所述最大迭代次数优选为100步～2000步。
作为进一步优选地，所述喷氨量为喷液氨流量或喷尿素流量。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
1.本发明通过建立电站锅炉SCR喷氨脱硝反应过程的动力学方程模型，并通过逼近法求解模型，实现了对反应器出口NOx浓度、吸附态NH3在催化剂上的覆盖率以及氨逃逸量的预测，并以此为据实现对喷氨流量/阀门开度的在线滚动优化，从而解决SCR系统的大惯性、不确定性问题，提高了SCR喷氨控制的精度、速度以及稳定能力，有效避免NOx排放超标或氨逃逸的问题，因而尤其适用于负荷频繁波动的机组；
2.此外，本发明通过将吸附在催化剂上的NH3分为表面吸附态NH3和内部吸附态NH3，从而将选择性催化NH3还原NOx的反应进行细化，能够更加精准地预测出口NOx的浓度，从而确定最优喷氨量；
3.更重要的是，本发明的优化性能指标不仅考虑了出口NOx浓度，还包括了吸附态NH3在催化剂上的覆盖率以及氨逃逸量的预测值和喷氨流量变化率，从而使得优化结果更加精准，在有效抑制出口NOx浓度波动、减少氨逃逸的基础上能够尽量减少喷氨阀门的动作频率，有利于提高机组运行的环保性和安全性。
附图说明
图1是本发明构建的反应模型区域划分的示意图；
图2是本发明构建的反应模型中NOx在催化剂内部扩散情况的示意图；
图3是本发明构建的模型的反应机理示意图；
图4是本发明实施例涉及的SCR脱硝喷氨系统的结构示意图；
图5是本发明实施例中机组负荷与烟气温度的统计结果；
图6是本发明实施例中应用构建的反应模型模拟拟合值与实际值对比的结果图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明提出了一种基于脱硝反应动力学方程的电站SCR喷氨控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
S1如图1所示，将电站锅炉SCR脱硝系统等分为n个反应区域，基于化学反应动力学方程对每个反应区域内部建立反应模型；
其中，各反应区域内部烟气浓度一致，烟气从第1个反应区域进入从第n个反应区域流出，在这个过程中，烟气与对应位置的催化剂发生吸附、脱附和催化还原反应；第1个反应区域的NH3浓度为喷氨量，第1个反应区域的NOx浓度为反应器入口NOx浓度，第n+1个反应区域的NH3浓度为NH3逃逸浓度，第n+1个反应区域的NOx浓度为反应器出口NOx浓度；
S2对步骤S1建立的反应模型中的未知参数进行确定，并选取最佳参数从而获得实际反应模型；
更具体地，可以采用基于历史运行数据辨识的方法对所述未知参数进行确定，并通过智能优化算法选取最佳参数，该最佳参数能够分别使反应器出口NH3浓度和反应器出口NOx浓度的计算值与实际值之间差值最小；
S3利用该实际反应模型，根据当前时刻的工况参数对未来p个时刻的反应器出口NOx浓度、NH3逃逸浓度和吸附态NH3在催化剂上的覆盖率进行预测，并通过上述预测值构建优化性能指标，获得使该优化性能指标取得最小值或达到最大迭代次数的最佳喷氨量变化率，从而确定并执行下一时刻的喷氨量，其中所述喷氨量为喷液氨流量或喷尿素流量；
S4根据下一时刻的工况参数重复步骤S3，即以下一时刻作为当前时刻进行循环，从而实现滚动优化。
进一步，基于Eley-Rideal机理，即吸附态NH3与弱吸附态NOx或气态NOx发生还原反应，平推流模型以及表面吸附态NH3、内部吸附态NH3的设置，采用Eular法求解微分方程，所述步骤S1建立的反应模型如下：
Figure BDA0001850116910000071
Figure BDA0001850116910000072
Figure BDA0001850116910000073
Figure BDA0001850116910000074
Figure BDA0001850116910000075
Figure BDA0001850116910000076
Figure BDA0001850116910000077
Figure BDA0001850116910000078
Figure BDA0001850116910000079
式中，ra(i)为第i个反应区域NH3的吸附速率，
Figure BDA0001850116910000081
为吸附反应的初始指前因子，Ea为NH3吸附反应的活化能，Ea取为零，R为气体常数，R取8.317，T为烟气温度，
Figure BDA0001850116910000082
为第i个反应区域NH3的浓度，
Figure BDA00018501169100000811
为第i个反应区域表面吸附态NH3在催化剂上的覆盖率，rd(i)为第i个反应区域NH3的脱附速率，
Figure BDA0001850116910000084
为NH3发生脱附反应的初始指前因子，Ed为NH3发生脱附反应的活化能，α为吸附态NH3对脱附反应活化能的影响常数，rNOx(i)第i个反应区域NOx被还原的反应速率，
Figure BDA0001850116910000085
为NOx被还原的初始指前因子，ENOx为NOx被还原的反应活化能，CNOx(i)为第i个反应区域NOx的浓度，
Figure BDA0001850116910000086
为NH3在催化剂核心反应区域的覆盖率，ri-s(i)为第i个反应区域内部吸附态NH3转换为表面吸附态NH3的反应速率，
Figure BDA0001850116910000087
为NH3发生表面-内部交换的初始指前因子，Esi为NH3发生表面-内部交换的反应活化能，
Figure BDA0001850116910000088
为第i个反应区域内部吸附态NH3在催化剂上的覆盖率，rs-i(i)为第i个反应区域表面吸附态NH3转换为内部吸附态NH3的反应速率，Ωsurf为催化剂对表面吸附态NH3的吸附能力，VSCR为SCR反应器内各催化剂层烟气流通体积的总和，Qn为n个反应区域烟气的体积流量，Ωinter为催化剂对内部吸附态NH3的吸附能力，
Figure BDA00018501169100000813
为第i+1个反应区域NH3的浓度，CNOx(i+1)为第i+1个反应区域NOx的浓度，
Figure BDA0001850116910000089
为第i+1个反应区域表面吸附态NH3在催化剂上的覆盖率，
Figure BDA00018501169100000810
为第i+1个反应区域内部吸附态NH3在催化剂上的覆盖率，i为1～n；
更具体地，在计算ra(i)、rd(i)、rNOx(i)、ri-s(i)、rs-i(i)时，由于气体通过单个小区域的时间(VSCR/Qn)很短，不足1s，因此直接增加(VSCR/Qn)的乘积项将原本随时间t变化的函数，转变为随位置i变化的参数；并且电站锅炉SCR脱硝系统中，在烟气温度范围内氨气氧化影响微小，因此不考虑吸附态NH3的氧化过程；VSCR是系统固有参数，由SCR反应器结构决定；Qn通过煤质参数、给煤量、过量空气系数计算；
Figure BDA00018501169100000812
和CNOx(1)为SCR反应器入口的NH3浓度和NOx浓度，其中NH3浓度通过液氨/尿素质量流量除以烟气流量，NOx浓度直接通过传感器测量获得；
其中，需要确定的未知参数为
Figure BDA0001850116910000091
ENOx、Ed、Esi、α、
Figure BDA0001850116910000092
Ωsurf、Ωinter，
Figure BDA0001850116910000093
和
Figure BDA0001850116910000094
优选为e0～e10，
Figure BDA0001850116910000095
优选为e0～e20，ENOx优选为40000～60000，Ed优选为70000～90000，Esi优选为50000～70000，
Figure BDA0001850116910000096
优选为0.1～0.6，Ωsurf优选为0～0.2，Ωinter优选为0～10，α优选为0.3～0.4。
进一步，所述步骤S3具体如下：
S31将当前时刻的喷氨量、反应器入口NOx浓度、烟气温度、烟气流量和吸附态NH3在催化剂上的覆盖率作为该实际反应模型的输入，计算得到下一时刻反应器出口NOx浓度、NH3逃逸浓度和吸附态NH3在催化剂上的覆盖率的预测值；
更具体地，如图2和图3所示，所述吸附态NH3包括表面吸附态NH3和内部吸附态NH3；该吸附态NH3固定在催化剂上不能随烟气流动而流动，其中所述表面吸附态NH3位于NOx能够扩散到的厚度范围内，能够与NOx发生催化还原反应，也能够与内部吸附态NH3进行扩散交换，而所述内部吸附态NH3位于NOx不能扩散到的厚度范围内，不能与NOx发生反应，可以与表面吸附态NH3进行扩散交换；
S32将下一时刻的工况参数作为该实际反应模型的输入，计算得到再下一时刻反应器出口NOx浓度、NH3逃逸浓度和吸附态NH3在催化剂上的覆盖率的预测值；所述下一时刻的工况参数中，所述吸附态NH3在催化剂上的覆盖率为所述步骤S31计算得到的预测值，所述喷氨量为根据最佳喷氨量变化率计算得到的预测值(初始计算时该喷氨量为当前时刻的喷氨量)，其他工况参数(即反应器入口NOx浓度、烟气温度、烟气流量)为当前时刻的工况参数；
S33重复步骤S32，得到未来p个时刻反应器出口NOx浓度、NH3逃逸浓度和吸附态NH3在催化剂上的覆盖率的预测值；
S34通过步骤S33中的预测值构建优化性能指标，计算得到使该优化性能指标取得最小值或达到最大迭代次数的最佳喷氨量变化率，从而确定并执行下一时刻的喷氨量；
更具体地，所述取得最小值的判断标准为：连续计算10步～30步，若该优化性能指标不再下降，则认为其取得最小值；所述最大迭代次数优选为100步～2000步；如果达到最大迭代次数还没有取到最小值，则停止计算获得最佳喷氨量变化率。
进一步，所述步骤S34中优化性能指标如下：
Figure BDA0001850116910000101
式中，wNOx为SCR反应器出口NOx浓度的目标值，
Figure BDA0001850116910000102
为自k时刻起h时刻后反应器出口NOx浓度的预测值，wθ为吸附态NH3在催化剂上覆盖率的目标值，
Figure BDA0001850116910000103
为自k时刻起h时刻后吸附态NH3在催化剂上覆盖率的预测值，
Figure BDA0001850116910000104
为自k时刻起h时刻后氨逃逸的预测值，
Figure BDA0001850116910000105
为氨逃逸的限制值，
Figure BDA0001850116910000106
为喷氨量的变化率，qh、rh、sh为h时刻的权重系数，tj为j时刻的权重系数，h为1～p，j为1～p-1。
下面以某电厂660MW机组的数据为例，对本发明作进一步说明。
该电站SCR脱硝系统采用液氨作为还原剂，液氨气化后经稀释风机稀释后由喷氨格栅送入SCR反应器入口，与烟气混合后在催化剂作用下与烟气中的NOx发生选择性催化还原反应；该SCR脱硝系统采用V2O5-WO3/TiO2型的蜂窝式催化剂，分三层布置反应器内，具体结构如图4所示。
收集该电站SCR脱硝系统一整天的运行数据共2880组，采样间隔30s，采样期间机组负荷与SCR入口烟气温度的变化情况如图5所示，采样数据覆盖了397MW到664MW的运行工况，并且包含了多个升降负荷过程，烟气温度范围为321℃～357℃。
采用本发明提出的反应动力学方程进行建模，并对
Figure BDA0001850116910000111
ENOx、Ed、Esi、α、
Figure BDA0001850116910000112
Ωsurf、Ωinter这11个参数采用PSO粒子群算法进行参数寻优，选取前2000组数据作为训练集训练模型参数，结果如表1所示；后880组数据作为测试集测试模型参数，结果如图6所示，测试集的平均相对误差为9.9％，训练集的平均相对误差为9.3％，具有较好的拟合结果。
表1反应动力学参数取值
Figure BDA0001850116910000113
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于脱硝反应动力学方程的电站SCR喷氨控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
S1将电站锅炉SCR脱硝系统等分为n个反应区域，基于化学反应动力学方程对每个反应区域内部建立反应模型，该反应模型具体如下：
Figure FDA0002786862830000011
Figure FDA0002786862830000012
Figure FDA0002786862830000013
Figure FDA0002786862830000014
Figure FDA0002786862830000015
Figure FDA0002786862830000016
Figure FDA0002786862830000017
Figure FDA0002786862830000018
Figure FDA0002786862830000019
式中，ra(i)为第i个反应区域NH3的吸附速率，
Figure FDA00027868628300000110
为吸附反应的初始指前因子，Ea为NH3吸附反应的活化能，Ea取为零，R为气体常数，R取8.317，T为烟气温度，
Figure FDA00027868628300000111
为第i个反应区域NH3的浓度，
Figure FDA00027868628300000112
为第i个反应区域表面吸附态NH3在催化剂上的覆盖率，rd(i)为第i个反应区域NH3的脱附速率，
Figure FDA00027868628300000113
为NH3发生脱附反应的初始指前因子，Ed为NH3发生脱附反应的活化能，α为吸附态NH3对脱附反应活化能的影响常数，rNOx(i)第i个反应区域NOx被还原的反应速率，
Figure FDA00027868628300000114
为NOx被还原的初始指前因子，ENOx为NOx被还原的反应活化能，CNOx(i)为第i个反应区域NOx的浓度，
Figure FDA0002786862830000021
为NH3在催化剂核心反应区域的覆盖率，ri-s(i)为第i个反应区域内部吸附态NH3转换为表面吸附态NH3的反应速率，
Figure FDA0002786862830000022
为NH3发生表面-内部交换的初始指前因子，Esi为NH3发生表面-内部交换的反应活化能，
Figure FDA0002786862830000023
为第i个反应区域内部吸附态NH3在催化剂上的覆盖率，rs-i(i)为第i个反应区域表面吸附态NH3转换为内部吸附态NH3的反应速率，Ωsurf为催化剂对表面吸附态NH3的吸附能力，VSCR为SCR反应器内各催化剂层烟气流通体积的总和，Qn为n个反应区域烟气的体积流量，Ωinter为催化剂对内部吸附态NH3的吸附能力，
Figure FDA0002786862830000024
为第i+1个反应区域NH3的浓度，CNOx(i+1)为第i+1个反应区域NOx的浓度，
Figure FDA0002786862830000025
为第i+1个反应区域表面吸附态NH3在催化剂上的覆盖率，
Figure FDA0002786862830000026
为第i+1个反应区域内部吸附态NH3在催化剂上的覆盖率，i为1～n；
S2对步骤S1建立的反应模型中的未知参数进行确定，并选取最佳参数从而获得实际反应模型；
S3利用该实际反应模型，根据当前时刻的工况参数对未来p个时刻的反应器出口NOx浓度、NH3逃逸浓度和吸附态NH3在催化剂上的覆盖率进行预测，并通过上述预测值构建优化性能指标，获得使该优化性能指标取得最小值或达到最大迭代次数的最佳喷氨量变化率，从而确定并执行下一时刻的喷氨量；
S4根据下一时刻的工况参数重复步骤S3，从而实现滚动优化。
2.如权利要求1所述的基于脱硝反应动力学方程的电站SCR喷氨控制方法，其特征在于，所述步骤S1中划分的各反应区域内部烟气浓度一致，烟气从第1个反应区域进入从第n个反应区域流出。
3.如权利要求1所述的基于脱硝反应动力学方程的电站SCR喷氨控制方法，其特征在于，所述步骤S2中需要确定的未知参数为
Figure FDA0002786862830000027
Figure FDA0002786862830000028
ENOx、Ed、Esi、α、
Figure FDA0002786862830000029
Ωsurf、Ωinter。
4.如权利要求1所述的基于脱硝反应动力学方程的电站SCR喷氨控制方法，其特征在于，所述步骤S3具体如下：
S31将当前时刻的喷氨量、反应器入口NOx浓度、烟气温度、烟气流量和吸附态NH3在催化剂上的覆盖率作为该实际反应模型的输入，计算得到下一时刻反应器出口NOx浓度、NH3逃逸浓度和吸附态NH3在催化剂上的覆盖率的预测值，其中所述吸附态NH3分为表面吸附态NH3和内部吸附态NH3；
S32将下一时刻的工况参数作为该实际反应模型的输入，计算得到再下一时刻反应器出口NOx浓度、NH3逃逸浓度和吸附态NH3在催化剂上的覆盖率的预测值；所述下一时刻的工况参数中，所述吸附态NH3在催化剂上的覆盖率为所述步骤S31计算得到的预测值，所述喷氨量为根据最佳喷氨量变化率计算得到的预测值，其他工况参数为当前时刻的工况参数；
S33重复步骤S32，得到未来p个时刻反应器出口NOx浓度、NH3逃逸浓度和吸附态NH3在催化剂上的覆盖率的预测值；
S34通过步骤S33中的预测值构建优化性能指标，计算得到使该优化性能指标取得最小值或达到最大迭代次数的最佳喷氨量变化率，从而确定并执行下一时刻的喷氨量。
5.如权利要求4所述的基于脱硝反应动力学方程的电站SCR喷氨控制方法，其特征在于，所述步骤S34中优化性能指标如下：
Figure FDA0002786862830000031
式中，wNOx为SCR反应器出口NOx浓度的目标值，
Figure FDA0002786862830000032
为自k时刻起h时刻后反应器出口NOx浓度的预测值，wθ为吸附态NH3在催化剂上覆盖率的目标值，
Figure FDA0002786862830000033
为自k时刻起h时刻后吸附态NH3在催化剂上覆盖率的预测值，
Figure FDA0002786862830000041
为自k时刻起h时刻后氨逃逸的预测值，
Figure FDA0002786862830000042
为氨逃逸的限制值，
Figure FDA0002786862830000043
为喷氨量的变化率，qh、rh、sh为h时刻的权重系数，tj为j时刻的权重系数，h为1～p，j为1～p-1。
6.如权利要求1所述的基于脱硝反应动力学方程的电站SCR喷氨控制方法，其特征在于，所述取得最小值的判断标准为：连续计算10步～30步，若该优化性能指标不再下降，则认为其取得最小值。
7.如权利要求1所述的基于脱硝反应动力学方程的电站SCR喷氨控制方法，其特征在于，所述最大迭代次数为100步～2000步。
8.如权利要求1～7任意一项所述的基于脱硝反应动力学方程的电站SCR喷氨控制方法，其特征在于，所述喷氨量为喷液氨流量或喷尿素流量。
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