燃煤锅炉脱硝系统大范围变工况运行的负荷适应性研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51706066
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    22.0万
  • 负责人：
    杨婷婷
  • 依托单位：
    华北电力大学
  • 学科分类：
    E0601.工程热力学
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

In 2015, the state put forward the ultra-low emission requirements for NOx in coal-fired power plants. At the same time, in the process of energy structure transformation, new energy power need access to power grid and this put forward operational flexibility requirements for coal-fired units. When the unit load is changing fast and widely, how can it meet the ultra-low emission requirements at the same time? This is a serious problem facing coal-fired power plants. This project is aimed at the load adaptability of the denitrification system of coal-fired units under wide range of variable operating conditions. Firstly, the mechanism model of SCR denitrification system is simplified, the complexity is reduced while the dynamic characteristics are retained. The data driven model is used to correct the deviation between the mechanism model and the actual system, and the whole operating condition dynamic hybrid model is constructed to describe the characteristics of SCR denitrification system accurately. Aiming at the strong coupling problem between the denitrification system and the boiler combustion condition, the data driven modelling method is used to construct the intelligent feedforward controller, so that the denitrification system can follow the change of the operating condition in time. Considering the NOx emission, ammonia escape and economic cost, multi-objective optimization index is constructed. Combined with the nonlinear model predictive control idea, the multi-objective optimization control strategy of denitrification system is constructed to realize the load adaptability and accurate control of denitrification system. The research results of this project are in line with the national energy-saving emission reduction and ultra-low emission policy requirements, which have important theoretical significance and application value.
2015年国家对燃煤电站的NOx提出了超低排放要求，同时，在能源结构转型过程中，新能源电力规模化接入电网对燃煤机组提出了运行灵活性要求。机组如何能在快速深度变负荷的同时达到超低排放要求，是燃煤电站面临的严峻问题。本项目针对燃煤机组脱硝系统大范围变工况运行的负荷适应性问题开展研究。首先，对SCR脱硝系统机理模型进行简化，在保留动态特性的同时降低复杂度，采用数据模型修正机理模型与实际系统间的偏差，并构建全工况混合动态模型来准确描述SCR脱硝系统特性；针对脱硝系统与锅炉燃烧工况的强耦合问题，采用数据建模方法构建智能前馈控制器，使脱硝系统及时跟随机组的工况变化；兼顾出口NOx、氨逃逸和经济成本建立多目标优化指标，结合非线性模型预测控制思想构建脱硝系统全工况多目标优化控制策略，实现脱硝系统的负荷适应性和准确控制。此项目的研究成果符合国家节能减排和超低排放的政策要求，具有重要的理论意义和应用价值。

结项摘要

新能源电力规模化接入电网对燃煤电站提出了灵活运行的要求，燃烧产生的NOx浓度会随着机组工况变化而变化，如何在机组快速深度变负荷的同时满足超低排放要求，是燃煤电站面临的严峻问题。本项目考虑脱硝系统与锅炉燃烧的耦合关系，研究SCR脱硝系统的全工况建模和优化控制，实现脱硝系统大范围变工况运行时的超低排放。首先，对SCR脱硝系统的机理模型进行了简化，模型具备动态性能，但存在因简化带来的准确性损失；研究偏最小二乘支持向量机（LSSVM）算法来建立动态数据模型，为了提高模型精度，采用数据模型来修正机理模型与实际系统之间的偏差，提出了一种机理+数据的混合建模方法，准确地进行了SCR特性的全工况动态建模。针对脱硝系统与锅炉燃烧工况的强耦合问题，对炉内NOx生成过程进行数据建模，利用锅炉侧输入参数实时预测SCR入口NOx参数，从而构建智能前馈信号，在变工况时及时对脱硝系统喷氨量进行调节；在控制策略研究中采用非线性模型预测控制，兼顾出口NOx、氨逃逸和经济成本建立多目标优化指标，解决机组大范围变工况时的脱硝系统多目标优化控制问题。项目研究过程中，共发表学术论文5篇，其中SCI收录的学术论文3篇，申请发明专利1项，培养硕士生2人，完成了项目的预期目标与研究内容。项目所提出的混合建模和多目标优化控制策略除了在燃煤机组脱硝系统中可以应用，也可以推广到其他复杂工业过程，具有重要的理论意义和应用价值。

项目成果

期刊论文数量（4）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（1）
专利数量（1）
Real-time dynamic prediction model of NOx emission of coal-fired boilers under variable load conditions
变负荷工况燃煤锅炉NOx排放实时动态预测模型
  • DOI：
    10.1016/j.fuel.2020.117811
  • 发表时间：
    2020-08-15
  • 期刊：
    FUEL
  • 影响因子：
    7.4
  • 作者：
    Yang, Tingting;Ma, Kangfeng;Bai, Yang
  • 通讯作者：
    Bai, Yang
Adaptive selective catalytic reduction model development using typical operating data in coal-fired power plants
利用燃煤电厂典型运行数据开发自适应选择性催化还原模型
  • DOI：
    10.1016/j.energy.2019.116589
  • 发表时间：
    2020-02-01
  • 期刊：
    ENERGY
  • 影响因子：
    9
  • 作者：
    Lv, You;Lv, Xuguang;Romero, Carlos E.
  • 通讯作者：
    Romero, Carlos E.
基于自适应智能前馈的SCR脱硝系统优化控制
  • DOI：
    10.13334/j.0258-8013.pcsee.190372
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    中国电机工程学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    秦天牧;尤默;张瑾哲;杨婷婷
  • 通讯作者：
    杨婷婷
An early fault detection method for induced draft fans based on MSET with informative memory matrix selection
基于信息记忆矩阵选择的MSET引风机早期故障检测方法
  • DOI：
    10.1016/j.isatra.2020.02.018
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    ISA Transactions
  • 影响因子：
    7.3
  • 作者：
    Lv You;Fang Fang;Yang Tingting;Romero Carlos E.
  • 通讯作者：
    Romero Carlos E.

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其他文献

Trop2对胃癌细胞耐药性的影响及机制研究
  • DOI：
    10.7655/nydxbns20180704
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    南京医科大学学报. 自然科学版
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    蒯兴旺;黄骁辰;唐奇;赵薇;章明炯;陈渊;贾立周;杨婷婷;仇镇宁;朱进;冯振卿
  • 通讯作者：
    冯振卿
脂肪酸结构对胶磷矿表面润湿性的影响研究
  • DOI：
    10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2018.03.019
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    矿产保护与利用
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  • 作者：
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  • 通讯作者：
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抗菌肽merecidin诱导人肺腺癌细胞系A549凋亡
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    基础医学与临床
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  • 作者：
    战仕胜;李军;杨婷婷;王雅蓉;王秀青
  • 通讯作者：
    王秀青
人骨骼肌源性血管外膜细胞对人脐血CD34+细胞的体外造血支持作用
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    中国组织工程研究
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    --
  • 作者：
    杨小萍;杨婷婷;古晶晶;周芮;许飞;杨继辉;郑波
  • 通讯作者：
    郑波
ERK 基因过表达对肺癌 A549 细胞增殖、迁移和侵袭的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    宁夏医科大学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    杨婷婷;王雅蓉;战仕胜;贾琴琴;王秀青
  • 通讯作者：
    王秀青

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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