CN104793652B - 一种基于负荷调度曲线的喷氨量调节方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于负荷调度曲线的喷氨量调节方法和系统，根据负荷调度曲线未来预设时刻的指令与当前指令生成新的调度曲线，与当前曲线指令的差值作为前馈控制器的设定值得到前馈输出值作用在副调节器的输出值上，可以根据负荷调度曲线未来的指令前馈控制调整当前喷氨量，解决了脱硝响应延迟带来的误差，提高了脱硝控制品质。

Description

一种基于负荷调度曲线的喷氨量调节方法与系统

技术领域

本发明涉及烟气脱硝系统控制领域，特别是涉及一种基于负荷调度曲线的喷氨量调节方法与系统。

背景技术

脱硝系统的自动控制品质与电厂的长期运行成本密切相关，NH₃成本在脱硝日常运行成本中占比可达50％以上，若脱硝控制系统调节品质不佳，NH₃将不得不维持长期的高耗用，电厂的运行成本也将长期偏高。由于脱销效率较高，选择性催化还原技术(SelectiveCatalytic Reduction，SCR)脱硝系统是大型火电机组脱硝系统改造的首选类型。

目前的SCR脱硝闭环控制策略，基本设计为固定摩尔比控制方式(Constant MoleRatio Control)。该控制方式下的设定值为氨氮摩尔比或者脱硝效率，控制系统根据当前的烟气流量、SCR入口NO_X浓度和设定氨氮摩尔比计算出NH3流量需求，最终通过流量控制器PID改变氨气阀开度来调节NH₃实际流量，这种控制方式近似于开环控制，脱硝系统的NH₃需求量仅根据静态物理特性计算得出；部分电厂总结固定摩尔比控制方式的不足，采取了固定SCR出口NO_X浓度控制方式，此系统设定值为SCR出口NO_X浓度，并根据其与实际出口NO_X浓度的偏差来动态修正氨氮摩尔比。

由于脱硝被控对象的响应纯延迟时间接近3分钟，整个响应过程达十几分钟，是典型的大滞后被控对象。对于机组变负荷工况、燃料(启停给煤机时)、风量变化情况，控制系统响应不及时，上述固定SCR出口NO_X浓度控制方式脱硝控制品质不佳。同时无法根据机组工况、燃煤品质的变化作出调整，应对目前电厂煤种多变的状况。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于负荷调度曲线的喷氨量调节方法与系统，可以根据负荷调度曲线的未来指令动态调节喷氨量。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于负荷调度曲线的喷氨量调节方法，应用于脱硝控制系统，所述脱硝控制系统包括：

前馈控制器、主调节器和副调节器；

所述方法包括：

获取机组当前的第一负荷调度曲线；

根据所述第一负荷调度曲线上未来预设时刻的负荷指令与当前的负荷指令，通过预设第一函数关系得到第二负荷调度曲线；

计算所述第一负荷调度曲线与所述第二负荷调度曲线上当前负荷指令的偏差，作为第一偏差，将所述第一偏差作为前馈控制器的设定值，得到前馈控制器的输出值；

计算所述SCR出口氮氧化物设定值与实际值的偏差，作为第二偏差，将所述第二偏差作为主调节器的设定值得到主调节器的输出值；

根据主调节器的输出值得到副调节器的设定值，引入前馈控制器的输出值作为前馈，将副调节器的输出值作为目标喷氨量。

优选地，根据主调节器的输出值得到副调节器的设定值包括：

获取烟气流量值；

将SCR入口氮氧化物浓度值与所述SCR出口氮氧化物浓度设定值求差后与所述主调节器的输出值相加，将所述相加的结果乘以所述烟气流量值得到副调节器的设定值。

优选地，将副调节器的输出值作为目标喷氨量后还包括：

通过副调节器利用所述目标喷氨量调整喷氨调节阀门。

本发明还提供了一种基于负荷调度曲线的喷氨量调节系统，应用于脱硝控制系统，所述脱硝控制系统包括：

前馈控制器、主调节器和副调节器；

所述喷氨量调节系统包括：

第一负荷调度曲线获取模块，用于获取机组当前的第一负荷调度曲线；

第二负荷调度曲线获取模块，用于根据所述第一负荷调度曲线上未来预设时刻的负荷指令与当前的负荷指令，根据预设第一函数关系得到第二负荷调度曲线；

前馈控制器输出值获取模块，用于计算所述第一负荷调度曲线与所述第二负荷调度曲线上当前负荷指令的偏差，作为第一偏差，将所述第一偏差作为前馈控制器的设定值，得到前馈控制器的输出值；

主调节器输出值获取模块，用于计算所述SCR出口氮氧化物设定值与实际值的偏差，作为第二偏差，将所述第二偏差作为主调节器的设定值得到主调节器的输出值；

目标喷氨量获取模块，用于根据主调节器的输出值得到副调节器的设定值，引入前馈控制器的输出值作为前馈，将副调节器的输出值作为目标喷氨量。

应用本发明提供的一种基于负荷调度曲线的喷氨量调节方法和系统，根据负荷调度曲线未来预设时刻的指令与当前指令生成新的调度曲线，与当前曲线指令的差值作为前馈控制器的设定值得到前馈输出值作用在副调节器的输出值上，可以根据负荷调度曲线未来的指令前馈控制调整当前喷氨量，解决了脱硝响应延迟带来的误差，提高了脱硝控制品质。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明基于负荷调度曲线的喷氨量调节方法的流程图；

图2为本发明基于负荷调度曲线的喷氨量调节方法的又一流程图；

图3为本发明基于负荷调度曲线的喷氨量调节方法的控制流程图；

图4为本发明基于负荷调度曲线的喷氨量调节方法的计算流程图；

图5为基于负荷调度曲线的喷氨量调节系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种基于负荷调度曲线的喷氨量调节方法，应用于脱硝控制系统，所述脱硝控制系统包括：

前馈控制器、主调节器和副调节器；

图1为本发明方法的流程图，包括：

步骤S101：获取机组当前的第一负荷调度曲线；

步骤S102：根据所述第一负荷调度曲线上未来预设时刻的负荷指令与当前的负荷指令，通过预设第一函数关系得到第二负荷调度曲线；

步骤S103：计算所述第一负荷调度曲线与所述第二负荷调度曲线上当前负荷指令的偏差，作为第一偏差，将所述第一偏差作为前馈控制器的设定值，得到前馈控制器的输出值；

步骤S104：计算所述SCR出口氮氧化物设定值与实际值的偏差，作为第二偏差，将所述第二偏差作为主调节器的设定值得到主调节器的输出值；

步骤S105：根据主调节器的输出值得到副调节器的设定值，引入前馈控制器的输出值作为前馈，将副调节器的输出值作为目标喷氨量。

应用本实施例提供的一种基于负荷调度曲线的喷氨量调节方法，根据负荷调度曲线未来预设时刻的指令与当前指令生成新的调度曲线，与当前曲线指令的差值作为前馈控制器的设定值得到前馈输出值作用在副调节器的输出值上，可以根据负荷调度曲线未来的指令前馈控制调整当前喷氨量，解决了脱硝响应延迟带来的误差，提高了脱硝控制品质。

如图2所示，本发明基于负荷调度曲线的喷氨量调节方法的又一具体实施例流程图，对应于图1，还包括：

步骤S106：通过副调节器利用所述目标喷氨量调整喷氨调节阀门。

图3与图4分别为本实施例的控制流程图与计算流程图；

获取当前的负荷指令曲线即第一负荷指令曲线，从第一负荷指令曲线上可知机组未来T时刻的负荷指令No，与当前负荷指令N按照第一预设函数关系拟合出新的第二负荷指令曲线：F(n)＝aNo+bN；

第二负荷指令曲线与第一负荷指令曲线上当前时刻的偏差e(n)作为前馈控制器的设定值，计算出前馈控制器的输出值：

△W(n)＝k[e(n)+1/Ti∫e(n)dt+Td*de(n)/dt]

SCR出口NO_X设定值与实际值的偏差e(x)，作为主调节器的设定值，计算出主调节器的输出值：△W(x)＝k[e(x)+1/Ti∫e(x)dt+Td*de(x)/dt]，

将SCR入口氮氧化物浓度值与所述SCR出口氮氧化物浓度设定值求差后与所述主调节器的输出值相加，将所述相加的结果乘以所述烟气流量值得到副调节器的设定值e(p)，

根据副调节器的设定值e(p)得到副调节器输出值：

△W(p)＝k[e(p)+1/Ti∫e(p)dt+Td*de(p)/dt]，

引入前馈控制器的输出值△W(n)，得到目标喷氨量△W(q)＝△W(n)+△W(p)；

最后通过副调节器利用所述目标喷氨量调整喷氨调节阀门，实现准确喷氨。

本发明还提供了一种基于负荷调度曲线的喷氨量调节系统，其特征在于，应用于脱硝控制系统，所述脱硝控制系统包括：

前馈控制器、主调节器和副调节器；

所述喷氨量调节系统包括：

第一负荷调度曲线获取模块101，用于获取机组当前的第一负荷调度曲线；

第二负荷调度曲线获取模块102，用于根据所述第一负荷调度曲线上未来预设时刻的负荷指令与当前的负荷指令，根据预设第一函数关系得到第二负荷调度曲线；

前馈控制器输出值获取模块103，用于计算所述第一负荷调度曲线与所述第二负荷调度曲线上当前负荷指令的偏差，作为第一偏差，将所述第一偏差作为前馈控制器的设定值，得到前馈控制器的输出值；

主调节器输出值获取模块104，用于计算所述SCR出口氮氧化物设定值与实际值的偏差，作为第二偏差，将所述第二偏差作为主调节器的设定值得到主调节器的输出值；

目标喷氨量获取模块105，用于根据主调节器的输出值得到副调节器的设定值，引入前馈控制器的输出值作为前馈，将副调节器的输出值作为目标喷氨量。

应用本实施例提供的一种基于负荷调度曲线的喷氨量调节系统，根据负荷调度曲线未来预设时刻的指令与当前指令生成新的调度曲线，与当前曲线指令的差值作为前馈控制器的设定值得到前馈输出值作用在副调节器的输出值上，可以根据负荷调度曲线未来的指令前馈控制调整当前喷氨量，解决了脱硝响应延迟带来的误差，提高了脱硝控制品质。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于系统类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的方法与系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种基于负荷调度曲线的喷氨量调节方法，应用于脱硝控制系统，其特征在于，所述脱硝控制系统包括：

前馈控制器、主调节器和副调节器；

所述方法包括：

获取机组当前的第一负荷调度曲线；

根据所述第一负荷调度曲线上未来预设时刻的负荷指令与当前的负荷指令，通过预设第一函数关系得到第二负荷调度曲线；

计算所述第一负荷调度曲线与所述第二负荷调度曲线上当前负荷指令的偏差，作为第一偏差，将所述第一偏差作为前馈控制器的设定值，得到前馈控制器的输出值；

计算SCR出口氮氧化物设定值与实际值的偏差，作为第二偏差，将所述第二偏差作为主调节器的设定值得到主调节器的输出值；

根据主调节器的输出值得到副调节器的设定值，引入前馈控制器的输出值作为前馈，将副调节器的输出值作为目标喷氨量。

2.根据权利要求1所述的基于负荷调度曲线的喷氨量调节方法，其特征在于，根据主调节器的输出值得到副调节器的设定值包括：

获取烟气流量值；

将SCR入口氮氧化物浓度值与所述SCR出口氮氧化物浓度设定值求差后与所述主调节器的输出值相加，将所述相加的结果乘以所述烟气流量值得到副调节器的设定值。

3.根据权利要求2所示的基于负荷调度曲线的喷氨量调节方法，其特征在于，将副调节器的输出值作为目标喷氨量后还包括：

通过副调节器利用所述目标喷氨量调整喷氨调节阀门。

4.一种基于负荷调度曲线的喷氨量调节系统，其特征在于，应用于脱硝控制系统，所述脱硝控制系统包括：

前馈控制器、主调节器和副调节器；

所述喷氨量调节系统包括：

第一负荷调度曲线获取模块，用于获取机组当前的第一负荷调度曲线；

第二负荷调度曲线获取模块，用于根据所述第一负荷调度曲线上未来预设时刻的负荷指令与当前的负荷指令，根据预设第一函数关系得到第二负荷调度曲线；

前馈控制器输出值获取模块，用于计算所述第一负荷调度曲线与所述第二负荷调度曲线上当前负荷指令的偏差，作为第一偏差，将所述第一偏差作为前馈控制器的设定值，得到前馈控制器的输出值；

主调节器输出值获取模块，用于计算SCR出口氮氧化物设定值与实际值的偏差，作为第二偏差，将所述第二偏差作为主调节器的设定值得到主调节器的输出值；

目标喷氨量获取模块，用于根据主调节器的输出值得到副调节器的设定值，引入前馈控制器的输出值作为前馈，将副调节器的输出值作为目标喷氨量。