自适应模糊PID在SNCR烟气脱硝系统中的仿真与应用

针对当前在选择性非催化还原反应(SNCR)烟气脱硝工艺应用中喷氨量的控制问题，通常采用传统PID控制方式。控制系统的时效滞后或负荷的波动等，使得SNCR脱硝系统存在惯性滞后，因此提出一种喷氨量自适应模糊PID控制策略，通过对输出误差在线实时检测，再根据模糊推理对PID控制器的3个参数进行在线纠正，得到最佳控制参数。

将自适应模糊PID控制与常规PID控制进行仿真比较，结果表明前者控制效果优于后者。该策略既具有传统PID控制策略的特点，而且还有模糊策略超调量小、调节迅速的优点，从而实现喷氨量的实时准确控制。

目前，我国多数工厂烟气脱硝系统采用的是选择性催化还原反应(SCR)或者是选择性非催化还原反应(SNCR)以及两种工艺结合使用。其中，SNCR技术只要在适合的温度条件下向烟气喷放还原剂就可实现脱硝，最终产物为CO2、N2等，同时没有副化学反应，无二次污染，可以达到低污染排放。

然而，已经投运的SNCR脱硝系统，常常采用传统PID控制方式，由于控制工艺的设备或存储容量较大等原因使得被控参数不可能立即响应而是经过延迟之后被检测，导致控制效果不佳，因而不能将SNCR反应器出口NOx浓度控制在理想范围内，影响脱硝工作的效率。

对此，本文提出采用模糊自适应PID的方式控制喷氨量，使用模糊规则在线调整PID参数，并对控制系统进行仿真研究实验，实验结果表明系统的动态响应较快且超调较小。

1选择性非催化还原反应脱硝工艺

选择性非催化还原法是将含有NH3的还原成分喷入温度为850～1100℃的炉膛区域后，立即受热产生NH3和副加产物，随后氨气与系统产生的氮氧化物进行选择性非催化还原反应而生成氮气等，该方法是以炉膛为反应器，见图1。氨水溶液还原吸收法利用还原剂氨水在酸性条件下与NOx发生氧化还原反应。

图1:SNCR原理简图

该方法的优点如下:

1)系统简单:不需对现有设备进行改置，只要在此基础上增加相应的还原剂储槽和还原剂喷射装置便可，结构较简单。

2)投资小:由于结构简单而且运行中不需要催化剂，投资费用比SCR法低。

3)阻力小:对锅炉的正常运行影响较小。

4)占地面积小:需要的还原剂储槽体积较小，占地面积较小，可直接安装在锅炉钢架上面。

2脱硝控制系统设计

2.1喷氨量与出口NOx浓度的控制

在SNCR反应过程中，进口处烟气中NOx的浓度与出口处烟气中NOx浓度的设定值决定着还原反应对氨的需求量。由于现阶段的SNCR脱硝工艺要求较高，单回路的控制系统已然不能满足，因此本文采用串级控制系统以提高工艺参数的精确度。

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