CN104801180B - 一种喷氨量控制方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种喷氨量控制方法与系统，根据烟囱入口的NO_X浓度设定值、烟囱入口的NO_X浓度测量值和时钟信号计算烟囱入口NO_X在预设时间内的目标均值，利用预设函数对所述目标均值进行修正得到SCR出口NO_X浓度设定值的修正值，利用所述修正值修正SCR出口NO_X浓度设定值作为主调节器的设定值，利用修正值与当前SCR入口NO_X浓度测量值相减的结果与主调节器的输出值通过副调节器得到目标喷氨量，可以根据烟囱入口的NO_X值动态修正SCR出口NO_X浓度设定值，从而修正氨气需求量，保证电厂的环保性与经济性的共赢。

Description

一种喷氨量控制方法与系统

技术领域

本发明涉及火电厂脱硝系统领域，特别是涉及一种喷氨量控制方法与系统。

背景技术

随着国家对环保的重视，电厂烟气脱硝控制系统已经成为机组控制的一项重要部分。目前，火电厂烟气脱硝系统大多采用选择性催化还原技术(Selective CatalyticReduction，SCR)，它控制着机组脱硝效率，以满足烟气排放标准，并使系统处于安全、经济的运行状态。

脱硝控制系统一般采用串级控制，主调节器的设定值为SCR出口氮氧化物NO_X浓度设定值，被调量为SCR出口NO_X浓度值，经PID控制器运算，得到喷氨需求量；主调节器的输出作为副调节器的设定值，与氨流量测量值的偏差经PID运算后生成指令调节喷氨调节阀，控制逻辑一般引入机组负荷指令、SCR入口NO_X浓度等作为前馈信号。

环保部门以烟囱入口NO_X浓度测量值的一小时均值作为对电厂考核指标。由于SCR出口NO_X浓度与烟囱入口NO_X浓度在静态关系和动态特性上存在一定的差别，控制逻辑不考虑烟囱入口NO_X浓度测量值的小时均值，因此控制目标与考核目标对应关系不强，使得电厂的最终环保考核结果和运行的经济性不佳。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种喷氨量控制方法与系统，可以根据烟囱入口的氮氧化物浓度的预设时间目标均值动态改变SCR出口的氮氧化物浓度设定值，实时修正氨气需求量。

为实现上述目的，本发明提供了一种喷氨量控制方法，应用于烟气脱硝系统，所述系统包括主调节器和副调节器，所述方法包括：

根据烟囱入口的氮氧化物的浓度设定值、烟囱入口的氮氧化物的浓度测量值和时钟信号计算烟囱入口氮氧化物在预设时间内的目标均值；

根据所述烟囱入口氮氧化物在预设时间内的目标均值经过预设函数的修正得到预设时间内的SCR出口浓度设定值的修正值；

将所述修正值与当前SCR出口氮氧化物的浓度设定值相加作为更新后的SCR出口氮氧化物的浓度设定值；

将更新后的SCR出口氮氧化物的浓度设定值作为所述主调节器的设定值，得到主调节器的输出值；

将所述修正值与当前SCR入口氮氧化物浓度测量值相减得到第一中间值；

根据所述主调节器的输出值和所述第一中间值通过所述副调节器得到目标喷氨量。

优选地，将所述修正值与当前SCR入口氮氧化物浓度测量值相减得到第一中间值后还包括：

获取当前烟气流量值。

优选地，根据所述主调节器的输出值和所述第一中间值通过所述副调节器得到目标喷氨量包括：

将所述主调节器的输出值与所述第一中间值相加后乘以所述烟气流量值得到第二中间值；

将所述第二中间值作为副调节器的设定值，引入机组负荷指令值以及SCR入口氮氧化物浓度测量值作为所述副调节器的前馈信号；

将副调节器的输出值确定为目标喷氨量。

优选地，根据烟囱入口的氮氧化物的浓度设定值、烟囱入口的氮氧化物的浓度测量值和时钟信号计算烟囱入口氮氧化物在预设时间内的目标均值包括：

根据预设的信号采样周期计算预设时间内的采样点数；

将烟囱入口的氮氧化物浓度设定值乘以所述采样点数得到预设时间内的设定累计值；

计算预设时间内的目标时间段中烟囱入口氮氧化物的浓度测量值的测量累计值；

根据所述预设时间、所述目标时间段、所述设定累计值以及所述测量累计值计算烟囱入口氮氧化物预设时间的目标均值。

本发明还提供了一种喷氨量控制系统，应用于烟气脱硝系统，所述烟气脱硝系统包括主调节器和副调节器，所述喷氨量控制系统包括：

目标均值获取模块，用于根据烟囱入口的氮氧化物的浓度设定值、烟囱入口的氮氧化物的浓度测量值和时钟信号计算烟囱入口氮氧化物在预设时间内的目标均值；

修正值获取模块，用于根据所述烟囱入口氮氧化物在预设时间内的目标均值经过预设函数的修正得到预设时间内的SCR出口浓度设定值的修正值；

SCR出口设定值更新模块，用于将所述修正值与当前SCR出口氮氧化物的浓度设定值相加作为更新后的SCR出口氮氧化物的浓度设定值；

主调节器输出值获取模块，用于将更新后的SCR出口氮氧化物的浓度设定值作为所述主调节器的设定值，得到主调节器的输出值；

第一中间值获取模块，用于将所述修正值与当前SCR入口氮氧化物浓度测量值相减得到第一中间值；

目标喷氨量获取模块，用于根据所述主调节器的输出值和所述第一中间值通过所述副调节器得到目标喷氨量。

应用本发明提供的喷氨量控制方法与系统，根据烟囱入口的NO_X浓度设定值、烟囱入口的NO_X浓度测量值和时钟信号计算烟囱入口NO_X在预设时间内的目标均值，利用预设函数对所述目标均值进行修正得到SCR出口NO_X浓度设定值的修正值，利用所述修正值修正SCR出口NO_X浓度设定值作为主调节器的设定值，利用修正值与当前SCR入口NO_X浓度测量值相减的结果与主调节器的输出值通过副调节器得到目标喷氨量，可以根据烟囱入口的NO_X值动态修正SCR出口NO_X浓度设定值，从而修正氨气需求量，保证电厂的环保性与经济性的共赢。

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为本发明喷氨量控制方法的流程图；

图2为本发明喷氨量控制方法的又一流程图；

图3为本发明喷氨量控制方法的又一流程图；

图4为本发明喷氨量控制系统的结构示意图。

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。

本发明提供了一种喷氨量控制方法，应用于烟气脱硝系统，所述系统包括主调节器和副调节器，图1为本发明喷氨量控制方法的流程图，所述方法包括：

步骤S101：根据烟囱入口的氮氧化物的浓度设定值、烟囱入口的氮氧化物的浓度测量值和时钟信号计算烟囱入口氮氧化物在预设时间内的目标均值；

步骤S102：根据所述烟囱入口氮氧化物在预设时间内的目标均值经过预设函数的修正得到预设时间内的SCR出口浓度设定值的修正值；

步骤S103：将所述修正值与当前SCR出口氮氧化物的浓度设定值相加作为更新后的SCR出口氮氧化物的浓度设定值；

步骤S104：将更新后的SCR出口氮氧化物的浓度设定值作为所述主调节器的设定值，得到主调节器的输出值；

步骤S105：将所述修正值与当前SCR入口氮氧化物浓度测量值相减得到第一中间值；

步骤S106：根据所述主调节器的输出值和所述第一中间值通过所述副调节器得到目标喷氨量。

应用本实施例提供的喷氨量控制方法，根据烟囱入口的NO_X浓度设定值、烟囱入口的NO_X浓度测量值和时钟信号计算烟囱入口NO_X在预设时间内的目标均值，利用预设函数对所述目标均值进行修正得到SCR出口NO_X浓度设定值的修正值，利用所述修正值修正SCR出口NO_X浓度设定值作为主调节器的设定值，利用修正值与当前SCR入口NO_X浓度测量值相减的结果与主调节器的输出值通过副调节器得到目标喷氨量，可以根据烟囱入口的NO_X值动态修正SCR出口NO_X浓度设定值，从而修正氨气需求量，保证电厂的环保性与经济性的共赢。

如图2所示，为本发明喷氨量控制方法的一具体实施例结构示意图，对应于图1，还包括：

步骤S106：获取当前烟气流量值。

图3为具体的流程图，预设时间为1小时，根据烟囱入口NO_X浓度设定值A、烟囱入口NO_X浓度测量值A_i和时钟信号，通过小时目标均值计算模型，计算烟囱入口NO_X浓度小时目标均值Ano，具体计算方法如下：

根据信号采样周期T计算一小时即3600秒内的采样点数n，

根据烟囱入口NO_X浓度设定值A计算一小时内烟囱入口NO_X浓度的设定累积值A_n，An＝A*n；

计算烟囱入口NO_X浓度测量值A_i在一小时实时时间t内的测量累积值At，

根据设定累积值An和测量累积值At计算一小时剩余时间烟囱入口NO_X浓度设定值，即烟囱入口NO_X浓度小时目标均值Ano，

将Ano经过f(x)修正，得到SCR出口NO_X浓度设定值的修正值Ano″

其中，a为死区范围系数，一般取值范围为[0.02，0.05],b为修正上限系数，一般取值范围为[0.2，0.3]。

在串级控制系统中，主调节器的设定值为SCR出口NO_X浓度设定值加上SCR出口NO_X浓度设定值的修正值NO_X，被调量为SCR出口NO_X浓度测量值；

对主调节器的输出值与SCR入口NO_X浓度与SCR出口NO_X浓度设定值的差值相加，然后乘以烟气流量，得到氨气需求量，作为副调节器的设定值，副调节器的被调量为氨气流量测量值；

副调节器的前馈信号包括机组负荷和SCR入口NO_X浓度，副调节器的输出作为喷氨调节门指令，控制喷氨量。

本发明还提供了一种喷氨量控制系统，应用于烟气脱硝系统，所述烟气脱硝系统包括主调节器和副调节器，图4为本发明喷氨量控制系统的结构示意图，包括：

目标均值获取模块101，用于根据烟囱入口的氮氧化物的浓度设定值、烟囱入口的氮氧化物的浓度测量值和时钟信号计算烟囱入口氮氧化物在预设时间内的目标均值；

修正值获取模块102，用于根据所述烟囱入口氮氧化物在预设时间内的目标均值经过预设函数的修正得到预设时间内的SCR出口浓度设定值的修正值；

SCR出口设定值更新模块103，用于将所述修正值与当前SCR出口氮氧化物的浓度设定值相加作为更新后的SCR出口氮氧化物的浓度设定值；

主调节器输出值获取模块104，用于将更新后的SCR出口氮氧化物的浓度设定值作为所述主调节器的设定值，得到主调节器的输出值；

第一中间值获取模块105，用于将所述修正值与当前SCR入口氮氧化物浓度测量值相减得到第一中间值；

目标喷氨量获取模块106，用于根据所述主调节器的输出值和所述第一中间值通过所述副调节器得到目标喷氨量。

应用本实施例提供的喷氨量控制系统，根据烟囱入口的NO_X浓度设定值、烟囱入口的NO_X浓度测量值和时钟信号计算烟囱入口NO_X在预设时间内的目标均值，利用预设函数对所述目标均值进行修正得到SCR出口NO_X浓度设定值的修正值，利用所述修正值修正SCR出口NO_X浓度设定值作为主调节器的设定值，利用修正值与当前SCR入口NO_X浓度测量值相减的结果与主调节器的输出值通过副调节器得到目标喷氨量，可以根据烟囱入口的NO_X值动态修正SCR出口NO_X浓度设定值，从而修正氨气需求量，保证电厂的环保性与经济性的共赢。

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 (5)

1.一种喷氨量控制方法，应用于烟气脱硝系统，其特征在于，所述系统包括主调节器和副调节器，所述方法包括：

根据烟囱入口的氮氧化物的浓度设定值、烟囱入口的氮氧化物的浓度测量值和时钟信号计算烟囱入口氮氧化物在预设时间内的目标均值；

根据所述烟囱入口氮氧化物在预设时间内的目标均值经过预设函数的修正得到预设时间内的SCR出口浓度设定值的修正值；

将所述修正值与当前SCR出口氮氧化物的浓度设定值相加作为更新后的SCR出口氮氧化物的浓度设定值；

将更新后的SCR出口氮氧化物的浓度设定值作为所述主调节器的设定值，得到主调节器的输出值；

将所述修正值与当前SCR入口氮氧化物浓度测量值相减得到第一中间值；

根据所述主调节器的输出值和所述第一中间值通过所述副调节器得到目标喷氨量；

所述预设函数为：

${\mathrm{Ano}}^{\′\′}=\left\{\begin{array}{cc}0& \left(\right|Ano-A|\≤a*A)\\ Ano-A& (b*A>|Ano-A|>a*A)\\ b*A& \left(\right|Ano-A|\≥b*A)\end{array}\right.;$

其中，a为死区范围系数，b为修正上限系数，Ano为所述烟囱入口氮氧化物在预设时间内的目标均值，A为所述烟囱入口的氮氧化物的浓度设定值。

2.根据权利要求1所述的喷氨量控制方法，其特征在于，将所述修正值与当前SCR入口氮氧化物浓度测量值相减得到第一中间值后还包括：

获取当前烟气流量值。

3.根据权利要求2所述的喷氨量控制方法，其特征在于，根据所述主调节器的输出值和所述第一中间值通过所述副调节器得到目标喷氨量包括：

将所述主调节器的输出值与所述第一中间值相加后乘以所述烟气流量值得到第二中间值；

将所述第二中间值作为副调节器的设定值，引入机组负荷指令值以及SCR入口氮氧化物浓度测量值作为所述副调节器的前馈信号；

将副调节器的输出值确定为目标喷氨量。

4.根据权利要求3所述的喷氨量控制方法，其特征在于，根据烟囱入口的氮氧化物的浓度设定值、烟囱入口的氮氧化物的浓度测量值和时钟信号计算烟囱入口氮氧化物在预设时间内的目标均值包括：

根据预设的信号采样周期计算预设时间内的采样点数；

将烟囱入口的氮氧化物浓度设定值乘以所述采样点数得到预设时间内的设定累计值；

计算预设时间内的目标时间段中烟囱入口氮氧化物的浓度测量值的测量累计值；

根据所述预设时间、所述目标时间段、所述设定累计值以及所述测量累计值计算烟囱入口氮氧化物预设时间的目标均值。

5.一种喷氨量控制系统，其特征在于，应用于烟气脱硝系统，所述烟气脱硝系统包括主调节器和副调节器，所述喷氨量控制系统包括：

目标均值获取模块，用于根据烟囱入口的氮氧化物的浓度设定值、烟囱入口的氮氧化物的浓度测量值和时钟信号计算烟囱入口氮氧化物在预设时间内的目标均值；

修正值获取模块，用于根据所述烟囱入口氮氧化物在预设时间内的目标均值经过预设函数的修正得到预设时间内的SCR出口浓度设定值的修正值；

SCR出口设定值更新模块，用于将所述修正值与当前SCR出口氮氧化物的浓度设定值相加作为更新后的SCR出口氮氧化物的浓度设定值；

主调节器输出值获取模块，用于将更新后的SCR出口氮氧化物的浓度设定值作为所述主调节器的设定值，得到主调节器的输出值；

第一中间值获取模块，用于将所述修正值与当前SCR入口氮氧化物浓度测量值相减得到第一中间值；

目标喷氨量获取模块，用于根据所述主调节器的输出值和所述第一中间值通过所述副调节器得到目标喷氨量；

所述预设函数为：

${\mathrm{Ano}}^{\′\′}=\left\{\begin{array}{cc}0& \left(\right|Ano-A|\≤a*A)\\ Ano-A& (b*A>|Ano-A|>a*A)\\ b*A& \left(\right|Ano-A|\≥b*A)\end{array}\right.;$

其中，a为死区范围系数，b为修正上限系数，Ano为所述烟囱入口氮氧化物在预设时间内的目标均值，A为所述烟囱入口的氮氧化物的浓度设定值。