CN106215671B - 一种火电厂脱硝喷氨控制方法与装置 - Google Patents

一种火电厂脱硝喷氨控制方法与装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种火电厂脱硝喷氨控制方法与装置，每个控制周期，确定总尿素需求量；比较总尿素需求量和总尿素溶液流量，确定需要增大喷枪开度时，查找各喷枪中当前开度最小的喷枪，增大对应喷枪的开度，增加的开度等于设定步长值；确定需要减小喷枪开度时，查找各喷枪中当前开度最大喷枪，减小对应喷枪的开度，减小的开度等于设定步长值；所述设定步长值大于对应喷枪的动作死区。本发明的方法解决了脱硝喷氨控制中执行机构响应不及时、易调节过量、控制系统难以稳定的问题。

Description

一种火电厂脱硝喷氨控制方法与装置
技术领域
本发明涉及一种火电厂脱硝喷氨控制策略。
背景技术
目前国家对环保愈来愈重视，火电厂已普遍引入脱硝系统来降低烟气中NOx的排放量，故脱硝喷氨控制品质的好坏直接影响到电厂的环保工作质量甚至机组设备寿命。目前SCR脱硝技术已成为各火电厂成熟的主流脱硝技术，其采用的还原剂主要为液氨及尿素溶液。
采用尿素热解法的SCR脱硝技术，其通过多个喷枪将尿素溶液喷入热解炉内以生成氨气，后经过系列化学反应来降低烟气NOx浓度。烟气NOx的排放浓度过高会使电厂受到环保部门考核，过量喷氨后虽然可以使烟气NOx浓度降低，但同时会损害下游设备，对机组寿命不利。因此，脱硝喷氨控制系统的正常工作是火电厂机组正常运行中一个必要的保证。
现有的喷氨控制方法如图1所示，反应器出口NOx设定值与反应器出口NOx实际值相比，经过PID（即图1中PIF）调节与尿素理论需求量叠加得到总尿素需求量。然后将总尿素需求量除以喷枪投运数量，得到每个喷枪的尿素需求量，然后对于每个喷枪，以每个喷枪的尿素需求量为控制指令，以每个喷枪的流量为反馈进行闭环控制，如图中A喷枪，F喷枪的控制指令就是相同的。
机组实际运行中，由于喷枪受到实际设备的影响，一般情况下动作死区较大，因此在反应器出口NOx偏差较小时，各喷枪的控制指令较小，可能小于死区，造成各喷枪响应不及时；而当各投入自动的喷枪同时开大或关小的幅度超过死区时，对反应器出口NOx影响又过大。结果导致较多电厂脱硝喷氨控制效果不理想，系统难以实现稳定。
发明内容
本发明的目的是提供一种火电厂脱硝喷氨控制方法，用以解决现有技术的控制方法导致系统难以稳定的问题。
为实现上述目的，本发明的方案包括：
一种火电厂脱硝喷氨控制方法，在每个控制周期，执行如下步骤：
计算步骤：确定总尿素需求量；
比较步骤：比较总尿素需求量和总尿素溶液流量，若总尿素需求量大于总尿素溶液流量，则确定需要增大喷枪开度，若总尿素需求量小于总尿素溶液流量，则确定需要减小喷枪开度；
调节步骤：确定需要增大喷枪开度时，查找各喷枪中当前开度最小的至少一个喷枪，增大对应喷枪的开度，每个喷枪增加的开度等于设定步长值；确定需要减小喷枪开度时，查找各喷枪中当前开度最大的至少一个喷枪，减小对应喷枪的开度，每个喷枪减小的开度等于设定步长值；所述设定步长值大于对应喷枪的动作死区。
进一步的，每个控制周期的调节步骤中仅增大或减小一个喷枪的开度。
本发明还提供了一种火电厂脱硝喷氨控制装置，在每个控制周期，包括如下模块：
计算模块：确定总尿素需求量；
比较模块：比较总尿素需求量和总尿素溶液流量，若总尿素需求量大于总尿素溶液流量，则确定需要增大喷枪开度，若总尿素需求量小于总尿素溶液流量，则确定需要减小喷枪开度；
调节模块：确定需要增大喷枪开度时，查找各喷枪中当前开度最小的至少一个喷枪，增大对应喷枪的开度，每个喷枪增加的开度等于设定步长值；确定需要减小喷枪开度时，查找各喷枪中当前开度最大的至少一个喷枪，减小对应喷枪的开度，每个喷枪减小的开度等于设定步长值；所述设定步长值大于对应喷枪的动作死区。
进一步的，每个控制周期的调节模块中仅增大或减小一个喷枪的开度。
本发明的控制方法，在每个控制周期，不会使所有的喷枪均动作，而是仅使一个或几个喷枪动作，而且动作喷枪的当前开度应当是最需要调节的，即优先调节最大或最小开度的喷枪。因此，可以设计大于死区的步长值作为控制指令，不会因喷枪动作死区过大而导致的响应不及时问题的出现。同时，合理的设计步长值，也可以减少运行中脱硝喷氨控制的过调问题。因此，与原控制策略相比较，本发明的方法解决了脱硝喷氨控制中执行机构响应不及时、易调节过量、控制系统难以稳定的问题。
优选的，在每个控制周期仅控制一个喷枪动作，控制更为简单，易于实现。
附图说明
图1是现有的喷氨脱硝控制控制方法结构图；
图2是本发明的喷氨脱硝控制方法结构图。
具体实施方式
本发明的控制方法可以在电厂DCS中组态实现，实施方便。下面结合图2对本发明做进一步详细的说明。图2中PIF与图1相同，也是指PID控制。
喷氨脱硝控制方法，首先包括1，总尿素需求量计算的步骤，然后是2，将总需求量与总尿素溶液流量比较的步骤，最后是3，对喷枪分配控制逻辑的步骤。
1，关于总尿素需求量的计算，与图1中的方式完全相同，属于现有技术。作为其他实施方式，也可以采用其他的现有方式来计算总尿素需求量。
2，将总需求量与总尿素溶液流量比较的步骤，比较方式为：
若总尿素需求量大于总尿素溶液流量，则确定需要增大喷枪开度，若总尿素需求量小于总尿素溶液流量，则确定需要减小喷枪开度；
3，控制逻辑的分配
根据上一步骤确定的情况来进行分配，即：
需要增大喷枪开度时，查找各喷枪中当前开度最小的一个喷枪，增大该喷枪的开度，增加的开度等于设定步长值。
确定需要减小喷枪开度时，查找各喷枪中当前开度最大的一个喷枪，减小该喷枪的开度，减小的开度等于设定步长值。上述设定步长值应大于对应喷枪的动作死区。
例如，图2中，经过比较后，确定需要增大喷枪开度，查找A－F喷枪中当前开度最小的一个喷枪，如此时A喷枪开度最小，那么就增加A喷枪的开度，增加的开度为一个步长值，该步长值应当大于A喷枪的动作死区。
在下一个控制周期，经过比较后，如果仍确定需要增大喷枪开度，则再次查找A－F喷枪中当前开度最小的一个喷枪，如此时查找到B喷枪当前开度最小，则增加B喷枪的开度，增加的开度为一个步长值，该步长值应当大于B喷枪的动作死区。
再下一个控制周期，经过比较后，如果确定需要减小喷枪开度，则查找A－F喷枪中当前开度最大的一个喷枪，如此时查找到D喷枪当前开度最大，则减小D喷枪的开度，减少的开度为一个步长值，该步长值应当大于D喷枪的动作死区。
然后又一个控制周期，依次类推．．．．．．
可见，每一个控制周期，仅控制一个喷枪改变动作值。该控制方法得到的效果即各喷枪指令变化量均会大于其动作死区，各喷枪会逐次动作，而且各喷枪之间开度差距不会过大，保持在一定幅度之内。
该控制方法具有控制逻辑简单、参数整定容易、鲁棒性强等特点，解决了脱硝喷氨系统实际运行中执行机构响应不及时、易调节过量、控制系统难以稳定的问题。
作为其他实施方式，也可以每次控制超过一个喷枪，例如当需要增大喷枪开度，查找A－F喷枪中当前开度最小的两个喷枪，如A、B，增加A、B这两个喷枪的开度，每个喷枪增加的开度为对应的步长值。A的步长与B步长可以相等也可以不等，要求A喷枪增加的开度步长大于A的动作死区，B喷枪增加的开度步长大于B的动作死区。
本发明还提供了一种喷氨脱硝控制装置，包括如下模块：
计算模块：确定总尿素需求量；
比较模块：比较总尿素需求量和总尿素溶液流量，若总尿素需求量大于总尿素溶液流量，则确定需要增大喷枪开度，若总尿素需求量小于总尿素溶液流量，则确定需要减小喷枪开度；
调节模块：确定需要增大喷枪开度时，查找各喷枪中当前开度最小的至少一个喷枪，增大对应喷枪的开度，每个喷枪增加的开度等于设定步长值；确定需要减小喷枪开度时，查找各喷枪中当前开度最大的至少一个喷枪，减小对应喷枪的开度，每个喷枪减小的开度等于设定步长值；所述设定步长值大于对应喷枪的动作死区。
上述各模块为实现上述方法中步骤1、2、3的功能模块，有软件或者软件与硬件的结合完成。所谓的喷氨脱硝控制装置即为一种实现喷氨脱硝控制方法的功能模块构架。
以上给出了本发明涉及的具体实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。在本发明给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的发明目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种火电厂脱硝喷氨控制方法，其特征在于，每个控制周期，执行如下步骤：
计算步骤：确定总尿素需求量；
比较步骤：比较总尿素需求量和总尿素溶液流量，若总尿素需求量大于总尿素溶液流量，则确定需要增大喷枪开度，若总尿素需求量小于总尿素溶液流量，则确定需要减小喷枪开度；
调节步骤：确定需要增大喷枪开度时，查找各喷枪中当前开度最小的至少一个喷枪，增大对应喷枪的开度，增加的开度等于设定步长值；确定需要减小喷枪开度时，查找各喷枪中当前开度最大的至少一个喷枪，减小对应喷枪的开度，减小的开度等于设定步长值；所述设定步长值大于对应喷枪的动作死区。
2.根据权利要求1所述的一种火电厂脱硝喷氨控制方法，其特征在于，每个控制周期的调节步骤中仅增大或减小一个喷枪的开度。
3.一种火电厂脱硝喷氨控制装置，其特征在于，每个控制周期，包括如下模块：
计算模块：确定总尿素需求量；
比较模块：比较总尿素需求量和总尿素溶液流量，若总尿素需求量大于总尿素溶液流量，则确定需要增大喷枪开度，若总尿素需求量小于总尿素溶液流量，则确定需要减小喷枪开度；
调节模块：确定需要增大喷枪开度时，查找各喷枪中当前开度最小的至少一个喷枪，增大对应喷枪的开度，增加的开度等于设定步长值；确定需要减小喷枪开度时，查找各喷枪中当前开度最大的至少一个喷枪，减小对应喷枪的开度，减小的开度等于设定步长值；所述设定步长值大于对应喷枪的动作死区。
4.根据权利要求3所述的一种火电厂脱硝喷氨控制装置，其特征在于，每个控制周期的调节模块中仅增大或减小一个喷枪的开度。
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