CN107158935A - 控制scr脱硝热解炉温度的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及热工控制领域，公开了一种提供一种控制SCR脱硝热解炉温度的方法，该方法应用于SCR脱硝系统中，该SCR脱硝系统包括热解炉和加热器，所述加热器的出口连接至所述热解炉的入口，该方法包括：根据热解炉出口温度和热解炉设定温度获取加热器出口温度目标值；根据加热器出口温度和所述加热器出口温度目标值调整加热器功率；以及根据热解炉的尿素溶液流量调整所述加热器功率。本发明还提供一种控制SCR脱硝热解炉温度的装置及应用该装置的SCR脱硝系统，该装置和SCR脱硝系统能够对热解炉温度进行快速准确的调整。

Description

控制SCR脱硝热解炉温度的方法及装置
技术领域
本发明涉及热工控制领域，具体地涉及控制SCR脱硝热解炉温度的方法及装置。
背景技术
SCR脱硝系统采用尿素热解法制氨工艺中，雾化后的尿素液滴需要在绝热分解室内进行加热分解，生成的分解产物为氨气和二氧化碳，分解产物经由氨喷射系统进入脱硝烟道。热解炉由加热器作为热源来对来自锅炉的空气进行加热，可以通过改变电加热器的功率来控制热解炉的温度维持在合适的范围，保证完全分解尿素。
热解炉温度控制装置包括控制器、操作站、用于测量物理参数的热工仪表等。现有技术中，仅采用热解炉出口温度作为控制温度的反馈信号。由于普通的调节系统存在滞后性，当被调量与给定值出现偏差之后才开始进行调节。电加热器功率改变后，对热解炉出口温度变化产生影响也是一个缓慢的过程。因此，现有的控制装置在系统稳态时能够较好的维持热解炉出口温度的稳定，当系统工况突然发生改变时，被调量与给定值的动态偏差较大，稳定时间较长，控制品质较差。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供控制SCR脱硝热解炉温度的方法及装置，该方法和装置能够对SCR脱硝热炉的温度进行快速准确的控制。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种控制SCR脱硝热解炉温度的方法，该方法应用于SCR脱硝系统中，该SCR脱硝系统包括热解炉和加热器，所述加热器的出口连接至所述热解炉的入口，该方法包括：根据热解炉出口温度和热解炉设定温度获取加热器出口温度目标值；根据加热器出口温度和所述加热器出口温度目标值调整加热器功率；以及根据热解炉的尿素溶液流量调整所述加热器功率。
其中，所述根据热解炉喷枪的尿素溶液流量对所述目标功率进行调整包括：根据所述尿素溶液流量与加热器功率之间的关系及所述尿素溶液流量计算与所述尿素溶液流量对应的功率值；以及根据该对应的功率值调整加热器功率。
其中，所述根据热解炉喷枪的尿素溶液流量调整所述加热器功率还包括：对所述尿素溶液流量进行限幅处理。
本发明的另一方面还提供一种控制SCR脱硝热解炉温度的装置，该装置应用于SCR脱硝系统中，该SCR脱硝系统包括热解炉和加热器，所述加热器的出口连接至所述热解炉的入口，该装置包括：温度检测模块，用于检测电热器出口温度和热解炉出口温度；主控制模块，用于根据所述热解炉出口温度和热解炉设定温度获取加热器出口温度目标值；以及副控制控制模块，用于根据所述加热器出口温度和所述加热器出口温度目标值调整加热器功率。
其中，该装置还可以包括：流量计，用于检测热解炉喷枪的尿素溶液流量；以及前馈控制模块，用于根据所述尿素溶液流量调整所述加热器功率。
其中，所述前馈控制模块根据所述尿素溶液流量与加热器功率之间的关系和所述尿素溶液流量计算与所述尿素溶液流量对应的功率值，并根据该对应的功率值调整加热器功率。
其中，所述前馈控制模块还对所述流量信号进行限幅处理。
其中，所述前馈控制模块还对所述尿素溶液流量进行滤波处理。
其中，所述主控制模块可以包括主PID控制器，所述副控制模块可包括副PID控制器。
本发明的另一方面还提供一种SCR脱硝系统，该SCR脱硝系统包括所述控制SCR脱硝热解炉温度的装置。
通过上述技术方案，通过引入电热器出口温度作为温度调节过程的反馈信号，能够更精确地控制热解炉的温度，并进一步将尿素流量作反反馈信号，从而能够快速地针对流量的波动进行调节，并由此能够实现快速度调节，保证热解炉温度的稳定性。
附图说明
图1是根据本发明一实施例的控制SCR脱硝热解炉温度的装置的结构框图；
图2是表示根据本发明一实施例的控制SCR脱硝热解炉温度的装置的原理的示意图。
图3是根据本发明一实施例的控制SCR脱硝热解炉温度的方法的流程图；以及
图4是根据本发明一实施例的控制SCR脱硝热解炉温度的方法的流程图。
附图标记说明
10：温度检测模块 20：主控制模块
30：副控制模块 40：前馈控制模块
50：流量计 60：加热器
70：热解炉
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
图1是根据本发明一实施例的控制SCR脱硝热解炉温度的装置的结构框图。如图1所示，该装置应用于SCR脱硝系统中，该SCR脱硝系统包括热解炉和加热器，所述加热器的出口连接至所述热解炉的入口，该装置包括：温度检测模块10，用于检测电热器出口温度和热解炉出口温度；主控制模块20，用于根据所述热解炉出口温度和热解炉设定温度获取加热器出口温度目标值；以及副控制控制模块30，用于根据所述加热器出口温度和所述加热器出口温度目标值调整加热器功率；流量计50，用于检测热解炉喷枪的尿素溶液流量；以及前馈控制模块10，用于根据所述尿素溶液流量调整所述加热器功率。
热解炉的热量来源于加热器，因此对热解炉温度的调整可通过调整加热器功率来实现。本实施例中，通过主控制器和副控制器，将加热器出口温度和热解炉出口温度同时作为反馈调整信号，并同时引入尿素溶液流量作为前馈信号，可在脱硝系统中出现突发情况，例如震动、流量突变等情况时，对热解炉的温度进行快速准确的调整。
其中，所述前馈控制模块40可以根据所述尿素溶液流量与加热器功率之间的关系和所述尿素溶液流量计算与所述尿素溶液流量对应的功率值，并根据该对应的功率值调整加热器功率。
其中，所述前馈控制模块40还对所述流量信号进行限幅处理。限幅处理是为了防止对加热器功率调整时出现过度调整，可以对所述流量信号时行直接限幅处理，也可以是将流量信号转换为加热器功率后进行限幅处理，由此设置调整的上下限，保证调整后的加热器功率不会超出特定的范围。
其中，所述前馈控制模块40还可以对所述尿素溶液流量进行滤波处理，以使利用流量调整的过程中不受干扰。
图2是表示根据本发明一实施例的控制SCR脱硝热解炉温度的装置的原理的示意图。
在图2中，所述主控制模块和副控制模块分别包括主PID控制器和副PID控制器。
如图2所示，加热器60的出口连接至热解炉70，从而空气经过加热器60加热后产生的热风进入热解炉70，进入加热器的空气可以是经过锅炉加热的空气，以为热解炉提供热解所需的温度。在图2中，主要有两个被调量，其中，热解炉出口温度T1是主被调量，加热器出口温度T2是副被调量。热解炉出口温度T1和加热器出口温度可由温度传感器测得。图2所示的操作站用于设定热解炉的期望温度值。
将实测的热解炉出口温度T1和热解炉温度设定值输入主PID，经过主PID的操作，主PID将输出加热器出口温度目标值。
主PID输出的加热器出口温度目标值和实测的加热器出口温度输入副PID，经过副PID的操作，可对加热器功率进行调整，从而可输出被调整后的加热器功率。
热解炉热量是由加热器加热空气获得的，因而，加热器的加功率是影响热解炉温度的最重要因素。本实施例中，同时引入热解炉出口温度和加热器出口温度作为闭环控制的反馈信号，不仅能够准确地根据热解炉出口温度的变化调整加热器功率，进而达到调整热解炉温度的目的，而且因加热器出口温度的变化较热解炉出口温度变化较为提前，从而能够快速地调整加热器功率，以使热解炉在偏离期望温度之前及时地对其调整。
因此，如图2所示，可以优选地设置前馈控制模块40，从而可以进一步地引入尿素溶液流量FT作为前馈控制信号，尿素溶液流量可由流量计测得。
在SCR脱硝系统中，通常通过喷枪向热解炉中注入尿素溶液，由于尿素溶液的温度与热解炉不同，因此，尿素溶液的流量大小也会对热解炉的温度带来影响。如果不以尿素流量作为前馈控制信号来对加热器功率进行调整，因流量而产生的温度变化将需到热解炉出口有所变化时，才能够通过上述闭环反馈控制机制来调整加热器温度，从而会产生调整滞后的问题，当尿素溶液流量不稳定时，极易引起热解炉温度的波动，从而会降低热解炉的分解效率。
而在本实施例中，利用流量计测得尿素溶液流量FT，对尿素溶液流量进行滤波，并根据滤波后的尿素溶液流量FT以及尿素溶液流量与加热器功率之间的关系函数F(x)计算出与该流量对应的加热器功率，该对应的加热器功率即在当前尿素溶液流量下，使热解炉温度保持稳定所需要的加热器功率。
其中，尿素溶液流量FT与加热器功率之间的关系函数F(x)可以根实实际情况通过多次实验测试可以获取。
为了防止在前馈控制时产生过度的调整，还可以对尿素溶液流量进行限幅处理，或者对由尿素溶液流量转换获取的加热器进行限幅处理，以防止被调整后的加热器功率超出上限或下限。
需要说明的是，图2只是一种示例性的说明，前馈控制模块40对加热功率的调整作用和包括主PID和副PID的闭环调整作用可以结合运用，例如，在副PID调整后输出的加热器功率的基础上进一步利用由前馈控制模块得出的加热器功率进行调整，也可以使前馈控制模块对加热器功率的调整作用与上述闭环控制作用相互独立地进行。
本发明的另一实施例还提供一种SCR脱硝系统，该SCR脱硝系统包括上述内容中所述控制SCR脱硝热解炉温度的装置。
图3是根据本发明一实施例的控制SCR脱硝热解炉温度的方法的流程图。该方法应用于SCR脱硝系统中，该SCR脱硝系统包括热解炉和加热器，所述加热器的出口连接至所述热解炉的入口，如图3所示，该方法包括以下步骤：
在S310中，根据热解炉出口温度和热解炉设定温度获取加热器出口温度目标值。
在S320中，根据加热器出口温度和所述加热器出口温度目标值调整加热器功率。
在步骤S330中，根据热解炉的尿素溶液流量调整所述加热器功率。
维持热解度温度的热量来源于加热器，因此对于热解炉温度的调整可通过调整加热器功率来实现，本实施例将热解炉出口温度和加热器出口温度同时作为闭环控制的反馈信号，从而能够实现快速、精确的调整。
图4是根据本发明一实施例的控制SCR脱硝热解炉温度的方法的流程图。
如图4所示，所述步骤S330还可以优选地包括以下步骤：
在步骤S430中，根据所述尿素溶液流量与加热器功率之间的关系及所述尿素溶液流量计算与所述尿素溶液流量对应的功率值。
在步骤S440，根据该对应的功率值调整加热器功率。
其中，为了防止对加热器功率的过度调整，该方法还可以进一步地对所述尿素溶液流量进行限幅处理。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种控制SCR脱硝热解炉温度的方法，该方法应用于SCR脱硝系统中，该SCR脱硝系统包括热解炉和加热器，所述加热器的出口连接至所述热解炉的入口，其特征在于，该方法包括：
根据热解炉出口温度和热解炉设定温度获取加热器出口温度目标值；
根据加热器出口温度和所述加热器出口温度目标值调整加热器功率；以及
根据热解炉的尿素溶液流量调整所述加热器功率。
2.根据权利要求1所述的控制SCR脱硝热解炉温度的方法，其特征在于，所述根据热解炉喷枪的尿素溶液流量对所述目标功率进行调整包括：
根据所述尿素溶液流量与加热器功率之间的关系及所述尿素溶液流量计算与所述尿素溶液流量对应的功率值；以及
根据该对应的功率值调整加热器功率。
3.根据权利要求2所述的控制SCR脱硝热解炉温度的方法，其特征在于，所述根据热解炉喷枪的尿素溶液流量调整所述加热器功率还包括：
对所述尿素溶液流量进行限幅处理。
4.一种控制SCR脱硝热解炉温度的装置，该装置应用于SCR脱硝系统中，该SCR脱硝系统包括热解炉和加热器，其特征在于，该装置包括：
温度检测模块，用于检测电热器出口温度和热解炉出口温度；
主控制模块，用于根据所述热解炉出口温度和热解炉设定温度获取加热器出口温度目标值；
副控制控制模块，用于根据所述加热器出口温度和所述加热器出口温度目标值调整加热器功率；以及
流量计，用于检测热解炉的尿素溶液流量；以及
前馈控制模块，用于根据所述尿素溶液流量调整所述加热器功率。
5.根据权利要求4所述的控制SCR脱硝热解炉温度的装置，其特征在于，所述前馈控制模块根据所述尿素溶液流量与加热器功率之间的关系和所述尿素溶液流量计算与所述尿素溶液流量对应的功率值，并根据该对应的功率值调整加热器功率。
6.根据权利要求5所述的控制SCR脱硝热解炉温度的装置，其特征在于，所述前馈控制模块还对所述流量信号进行限幅处理。
7.根据权利要求5所述的控制SCR脱硝热解炉温度的装置，其特征在于，所述前馈控制模块还对所述尿素溶液流量进行滤波处理。
8.根据权利要求4-7中任一项所述的控制SCR脱硝热解炉温度的装置，其特征在于，所述主控制模块包括主PID控制器，所述副控制模块包括副PID控制器。
9.一种SCR脱硝系统，其特征在于，该SCR脱硝系统包括权利要求4-8中任一项所述的控制SCR脱硝热解炉温度的装置。
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