CN105797576A - 一种燃煤机组脱硝喷氨控制方法 - Google Patents

一种燃煤机组脱硝喷氨控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于火力发电机组烟气脱硝控制技术领域，公开了一种燃煤机组脱硝喷氨控制方法，包括：获取SCR反应器的出口氮氧化物浓度测量值和SCR反应器的出口氮氧化物浓度设定值；将其相减，得到氮氧化物浓度偏差值；将氮氧化物浓度偏差值输入主PID控制器的输入端，得到主PID控制器输出的氨气流量需求值；对氨气流量需求值进行修正，得到氨气流量设定值；获取氨气流量测量值，将其与氨气流量设定值相减，得到氨气流量偏差值；将氨气流量偏差值输入副PID控制器的输入端，得到副PID控制器输出的喷氨流量控制指令，能够解决现有技术中烟气流量测量不准导致原烟气脱硝喷氨系统自动调节品质差的问题。

Description

一种燃煤机组脱硝喷氨控制方法
技术领域
本发明属于火力发电机组烟气脱硝控制技术领域，尤其涉及一种燃煤机组脱硝喷氨控制方法，可用于对一般燃煤机组的脱硝喷氨控制。
背景技术
目前，燃煤机组SCR脱硝喷氨控制系统设计方案基本均为：利用SCR入口烟气流量和氮氧化物浓度计算得到需要脱除氮氧化物含量，再乘以NH3/NOx摩尔比得到氨气流量设定值。设定值与氨气流量测量值的偏差经PID运算后生成输出指令控制喷氨调节阀开度，最终达到控制SCR出口氮氧化物浓度的目的。
实际使用过程中，上述控制系统根据SCR入口烟气流量控制喷氨量，因此脱硝喷氨系统控制效果取决于烟气流量测量的准确度。目前烟气流量测量仪器存在以下实际问题：
(1)烟气中杂质的颗粒浓度超出正常标准，易造成仪器采样管不畅；
(2)脱硝系统的烟气温度可达500℃左右，长期高温环境下运行易造成设备部件故障；
(3)烟气中的许多成分都能生成酸碱化合物，对仪器部件造成较为严重的腐蚀作用；
(4)由于烟道内烟气流场的湍流特性，流速分布不均匀导致测量精度较差。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种燃煤机组脱硝喷氨控制方法，能够解决现有技术中烟气流量测量不准导致原烟气脱硝喷氨系统自动调节品质差的问题。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案予以实现。
一种燃煤机组脱硝喷氨控制方法，所述控制方法应用于包括SCR反应器、主PID控制器和副PID控制器的脱硝喷氨控制系统中，所述主PID控制器和所述副PID控制器采用串级连接的方式进行控制，所述控制方法包括：
获取SCR反应器的出口氮氧化物浓度测量值和SCR反应器的出口氮氧化物浓度设定值；
将所述SCR反应器的出口氮氧化物浓度测量值与所述SCR反应器的出口氮氧化物浓度设定值相减，得到氮氧化物浓度偏差值；
将所述氮氧化物浓度偏差值输入所述主PID控制器的输入端，得到所述主PID控制器输出的氨气流量需求值；
对所述氨气流量需求值进行修正，得到氨气流量设定值；
获取氨气流量测量值，将其与所述氨气流量设定值相减，得到氨气流量偏差值；
将所述氨气流量偏差值输入所述副PID控制器的输入端，得到所述副PID控制器输出的喷氨流量控制指令，所述喷氨流量控制指令用于控制执行器调节氨气流量调节阀开度。
本发明技术方案的特点和进一步的改进为：
(1)所述对所述氨气流量需求值进行修正，得到氨气流量设定值，具体为：
获取SCR反应器的入口氮氧化物浓度测量值；
将所述SCR反应器的入口氮氧化物浓度测量值通过第一折算函数得到对应的第一氨气流量修正值；所述第一折算函数为利用SCR反应器的入口氮氧化物浓度测量值修正氨气流量需求值的函数；
获取锅炉烟气含氧量测量值；
将所述锅炉烟气含氧量测量值通过第二折算函数得到对应的第二氨气流量修正值；所述第二折算函数为利用锅炉烟气含氧量测量值修正氨气流量需求值的函数；
将所述氨气流量需求值与所述第一氨气流量修正值和所述第二氨气流量修正值相加，得到氨气流量设定值。
将所述SCR反应器的入口氮氧化物浓度测量值的折线函数输出值、所述锅炉烟气含氧量测量值的折线函数输出值与所述氨气流量需求值相加，得到氨气流量设定值。
(2)所述第一折算函数采用试验的方法确定；
执行器手动状态下，改变喷氨流量调节阀开度，记录对应的氨气流量和SCR反应器的出口氮氧化物浓度，得到氨气流量和SCR反应器的出口氮氧化物浓度的函数关系y1＝f1(x1)；x1表示氨气流量，y1表示SCR反应器的出口氮氧化物浓度；
改变锅炉负荷，记录对应的SCR反应器的入口氮氧化物浓度和SCR反应器的出口氮氧化物浓度，得到SCR反应器的入口氮氧化物浓度和SCR反应器的出口氮氧化物浓度的函数关系z1表示SCR反应器的入口氮氧化物浓度，y1表示SCR反应器的出口氮氧化物浓度；
根据氨气流量和SCR反应器的出口氮氧化物浓度的函数关系y1＝f1(x1)、SCR反应器的入口氮氧化物浓度和SCR反应器的出口氮氧化物浓度的函数关系得到氨气流量和SCR反应器的入口氮氧化物浓度的函数关系，即为第一折算函数。
(3)所述第二折算函数采用试验的方法确定；
执行器手动状态下，改变喷氨流量调节阀开度，记录对应的氨气流量和SCR反应器的出口氮氧化物浓度，得到氨气流量和SCR反应器的出口氮氧化物浓度的函数关系y2＝f2(x2)；x2表示氨气流量，y2表示SCR反应器的出口氮氧化物浓度；
改变锅炉氧量设定值，记录对应的SCR反应器的出口氮氧化物浓度和锅炉烟气含氧量，得到SCR反应器的出口氮氧化物浓度和锅炉烟气含氧量的函数关系z2表示锅炉烟气含氧量，y2表示SCR反应器的出口氮氧化物浓度；
根据氨气流量和SCR反应器的出口氮氧化物浓度的函数关系y2＝f2(x2)、SCR反应器的出口氮氧化物浓度和锅炉烟气含氧量的函数关系得到氨气流量和锅炉烟气含氧量的函数关系，即为第二折算函数。
(4)所述SCR反应器的出口氮氧化物浓度测量值、SCR反应器的出口氮氧化物浓度设定值、SCR反应器的入口氮氧化物浓度测量值、氨气流量测量值、锅炉烟气含氧量测量值、氨气流量调节阀开度均属于火力发电机组的DCS控制系统。
本发明具有以下优点：(1)设计合理、实现方便且投入成本低，使用操作简便，利用现有的DCS控制系统即可实现；(2)采用锅炉烟气含氧量和SCR反应器入口氮氧化物浓度控制脱硝喷氨流量，SCR反应器入口烟气流量不参与自动调节和保护，仅作为监视信号，所以即使其测量系统出现异常，也不会影响到脱硝控制系统正常运行，提高了系统稳定性。
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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种燃煤机组脱硝喷氨控制方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种燃煤机组脱硝喷氨控制系统的系统结构示意图；
其中，1表示SCR反应器入口氮氧化物浓度测量值；2表示SCR反应器出口氮氧化物浓度测量值；3表示SCR反应器出口氮氧化物浓度设定值；4表示SCR反应器入口烟气流量测量值；5表示氨气流量测量值；6表示氨气流量调节阀指令输出；7表示锅炉烟气含氧量测量值。
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。
本发明实施例提供一种燃煤机组脱硝喷氨控制方法，所述控制方法应用于包括SCR反应器、主PID控制器和副PID控制器的脱硝喷氨控制系统中，所述主PID控制器和所述副PID控制器采用串级连接的方式进行控制，如图1所示，所述控制方法包括：
步骤1，获取SCR反应器的出口氮氧化物浓度测量值和SCR反应器的出口氮氧化物浓度设定值。
步骤2，将所述SCR反应器的出口氮氧化物浓度测量值与所述SCR反应器的出口氮氧化物浓度设定值相减，得到氮氧化物浓度偏差值。
步骤3，将所述氮氧化物浓度偏差值输入所述主PID控制器的输入端，得到所述主PID控制器输出的氨气流量需求值。
步骤4，对所述氨气流量需求值进行修正，得到氨气流量设定值。
步骤5，获取氨气流量测量值，将其与所述氨气流量设定值相减，得到氨气流量偏差值。
步骤6，将所述氨气流量偏差值输入所述副PID控制器的输入端，得到所述副PID控制器输出的喷氨流量控制指令，所述喷氨流量控制指令用于控制执行器调节氨气流量调节阀开度。
进一步的，所述对所述氨气流量需求值进行修正，得到氨气流量设定值，具体为：
获取SCR反应器的入口氮氧化物浓度测量值；
将所述SCR反应器的入口氮氧化物浓度测量值通过第一折算函数得到对应的第一氨气流量修正值；所述第一折算函数为利用SCR反应器的入口氮氧化物浓度测量值修正氨气流量需求值的函数；
获取锅炉烟气含氧量测量值；
将所述锅炉烟气含氧量测量值通过第二折算函数得到对应的第二氨气流量修正值；所述第二折算函数为利用锅炉烟气含氧量测量值修正氨气流量需求值的函数；
将所述氨气流量需求值与所述第一氨气流量修正值和所述第二氨气流量修正值相加，得到氨气流量设定值。
将所述SCR反应器的入口氮氧化物浓度测量值的折线函数输出值、所述锅炉烟气含氧量测量值的折线函数输出值与所述氨气流量需求值相加，得到氨气流量设定值。
示例性的，所述第一折算函数采用试验的方法确定；
执行器手动状态下，改变喷氨流量调节阀开度，记录对应的氨气流量和SCR反应器的出口氮氧化物浓度，得到氨气流量和SCR反应器的出口氮氧化物浓度的函数关系y1＝f1(x1)；x1表示氨气流量，y1表示SCR反应器的出口氮氧化物浓度；
改变锅炉负荷，记录对应的SCR反应器的入口氮氧化物浓度和SCR反应器的出口氮氧化物浓度，得到SCR反应器的入口氮氧化物浓度和SCR反应器的出口氮氧化物浓度的函数关系z1表示SCR反应器的入口氮氧化物浓度，y1表示SCR反应器的出口氮氧化物浓度；
根据氨气流量和SCR反应器的出口氮氧化物浓度的函数关系y1＝f1(x1)、SCR反应器的入口氮氧化物浓度和SCR反应器的出口氮氧化物浓度的函数关系得到氨气流量和SCR反应器的入口氮氧化物浓度的函数关系，即为第一折算函数。
需要说明的是，在进行上述实验的过程中，除了实验中需要确定函数关系的变量之外，其他变量均保持恒定。
示例性的，所述第二折算函数采用试验的方法确定；
执行器手动状态下，改变喷氨流量调节阀开度，记录对应的氨气流量和SCR反应器的出口氮氧化物浓度，得到氨气流量和SCR反应器的出口氮氧化物浓度的函数关系y2＝f2(x2)；x2表示氨气流量，y2表示SCR反应器的出口氮氧化物浓度；
改变锅炉氧量设定值，记录对应的SCR反应器的出口氮氧化物浓度和锅炉烟气含氧量，得到SCR反应器的出口氮氧化物浓度和锅炉烟气含氧量的函数关系z2表示锅炉烟气含氧量，y2表示SCR反应器的出口氮氧化物浓度；
根据氨气流量和SCR反应器的出口氮氧化物浓度的函数关系y2＝f2(x2)、SCR反应器的出口氮氧化物浓度和锅炉烟气含氧量的函数关系得到氨气流量和锅炉烟气含氧量的函数关系，即为第二折算函数。
需要说明的是，在进行上述实验的过程中，除了实验中需要确定函数关系的变量之外，其他变量均保持恒定。
本发明实施例还提供了一种燃煤机组脱硝喷氨控制系统的系统结构示意图，具体如图2所示。
其中，1表示SCR反应器入口氮氧化物浓度测量值；2表示SCR反应器出口氮氧化物浓度测量值；3表示SCR反应器出口氮氧化物浓度设定值；4表示SCR反应器入口烟气流量测量值；5表示氨气流量测量值；6表示氨气流量调节阀指令输出；7表示锅炉烟气含氧量测量值。
本发明实施例中，为实现方便，所述氮氧化物浓度测量值、烟气流量测量值、氨气流量测量值、锅炉烟气含氧量测量值、氨气流量调节阀开度值均来自于火力发电机组的控制系统。
本发明实施例根据锅炉烟气含氧量和SCR反应器入口氮氧化物浓度变化，综合计算形成超前控制量送至副PID控制器的前馈输入端，SCR入口烟气流量不参与自动调节和保护，仅作为监视信号，所以即使其测量系统出现异常，也不会影响到脱硝控制系统正常运行，提高了系统稳定性；本发明技术方案设计合理、实现方便且使用操作简便、使用效果好，可有效提高脱硝喷氨系统的自动调节品质，保证机组氮氧化物浓度排放满足环保要求。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种燃煤机组脱硝喷氨控制方法，所述控制方法应用于包括SCR反应器、主PID控制器和副PID控制器的脱硝喷氨控制系统中，所述主PID控制器和所述副PID控制器采用串级连接的方式进行控制，其特征在于，所述控制方法包括：
获取SCR反应器的出口氮氧化物浓度测量值和SCR反应器的出口氮氧化物浓度设定值；
将所述SCR反应器的出口氮氧化物浓度测量值与所述SCR反应器的出口氮氧化物浓度设定值相减，得到氮氧化物浓度偏差值；
将所述氮氧化物浓度偏差值输入所述主PID控制器的输入端，得到所述主PID控制器输出的氨气流量需求值；
获取SCR反应器的入口氮氧化物浓度测量值和锅炉烟气含氧量测量值；
根据所述SCR反应器的入口氮氧化物浓度测量值和锅炉烟气含氧量测量值对所述氨气流量需求值进行修正，得到氨气流量设定值；
获取氨气流量测量值，将其与所述氨气流量设定值相减，得到氨气流量偏差值；
将所述氨气流量偏差值输入所述副PID控制器的输入端，得到所述副PID控制器输出的喷氨流量控制指令，所述喷氨流量控制指令用于控制执行器调节氨气流量调节阀开度。
2.根据权利要求1所述的一种燃煤机组SCR脱硝喷氨控制方法，其特征在于，根据所述SCR反应器的入口氮氧化物浓度测量值和锅炉烟气含氧量测量值对所述氨气流量需求值进行修正，得到氨气流量设定值，具体为：
获取SCR反应器的入口氮氧化物浓度测量值；
将所述SCR反应器的入口氮氧化物浓度测量值通过第一折算函数得到对应的第一氨气流量修正值；所述第一折算函数为利用SCR反应器的入口氮氧化物浓度测量值修正氨气流量需求值的函数；
获取锅炉烟气含氧量测量值；
将所述锅炉烟气含氧量测量值通过第二折算函数得到对应的第二氨气流量修正值；所述第二折算函数为利用锅炉烟气含氧量测量值修正氨气流量需求值的函数；
将所述氨气流量需求值与所述第一氨气流量修正值和所述第二氨气流量修正值相加，得到氨气流量设定值。
3.根据权利要求2所述的一种燃煤机组SCR脱硝喷氨控制方法，其特征在于，所述第一折算函数采用试验的方法确定；
执行器手动状态下，改变喷氨流量调节阀开度，记录对应的氨气流量和SCR反应器的出口氮氧化物浓度，得到氨气流量和SCR反应器的出口氮氧化物浓度的函数关系y1＝f1(x1)；x1表示氨气流量，y1表示SCR反应器的出口氮氧化物浓度；
改变锅炉负荷，记录对应的SCR反应器的入口氮氧化物浓度和SCR反应器的出口氮氧化物浓度，得到SCR反应器的入口氮氧化物浓度和SCR反应器的出口氮氧化物浓度的函数关系z1表示SCR反应器的入口氮氧化物浓度，y1表示SCR反应器的出口氮氧化物浓度；
根据氨气流量和SCR反应器的出口氮氧化物浓度的函数关系y1＝f1(x1)、SCR反应器的入口氮氧化物浓度和SCR反应器的出口氮氧化物浓度的函数关系得到氨气流量和SCR反应器的入口氮氧化物浓度的函数关系，即为第一折算函数。
4.根据权利要求2所述的一种燃煤机组SCR脱硝喷氨控制方法，其特征在于，所述第二折算函数采用试验的方法确定；
执行器手动状态下，改变喷氨流量调节阀开度，记录对应的氨气流量和SCR反应器的出口氮氧化物浓度，得到氨气流量和SCR反应器的出口氮氧化物浓度的函数关系y2＝f2(x2)；x2表示氨气流量，y2表示SCR反应器的出口氮氧化物浓度；
改变锅炉氧量设定值，记录对应的SCR反应器的出口氮氧化物浓度和锅炉烟气含氧量，得到SCR反应器的出口氮氧化物浓度和锅炉烟气含氧量的函数关系z2表示锅炉烟气含氧量，y2表示SCR反应器的出口氮氧化物浓度；
根据氨气流量和SCR反应器的出口氮氧化物浓度的函数关系y2＝f2(x2)、SCR反应器的出口氮氧化物浓度和锅炉烟气含氧量的函数关系得到氨气流量和锅炉烟气含氧量的函数关系，即为第二折算函数。
5.根据权利要求1所述的一种燃煤机组SCR脱硝喷氨控制方法，其特征在于，所述SCR反应器的出口氮氧化物浓度测量值、SCR反应器的出口氮氧化物浓度设定值、SCR反应器的入口氮氧化物浓度测量值、氨气流量测量值、锅炉烟气含氧量测量值、氨气流量调节阀开度值分别来自于火力发电机组的控制系统。
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