CN107812449B - 一种尿素热解脱硝控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种尿素热解脱硝控制系统，该尿素热解脱硝控制系统包括：脱硝系统和预测控制系统；预测控制系统，用于获取脱硝系统的被控变量，根据被控变量进行预测控制，并向脱硝系统输出根据预测控制结果生成的尿素总流量控制指令；脱硝系统，用于根据所述尿素总流量控制指令控制进入热解炉的尿素溶液总流量，以使脱硝系统出口NOx浓度与第一设定NOx浓度的差值绝对值小于或等于第一预设数值。本发明实施例以尿素溶液总流量为控制量，并通过预测控制给出尿素溶液总流量，实现喷氨优化控制，克服了现有技术控制回路滞后大的问题，提高了控制系统的稳定性，具有稳定性好，抗干扰能力强，响应速度快等优点。

Description

一种尿素热解脱硝控制系统
技术领域
本发明实施例涉及烟气脱硝领域，具体涉及一种尿素热解脱硝控制系统。
背景技术
选择性催化还原(SCR)是目前火电厂尾部烟气脱硝的主流技术，其原理是氨气作为还原剂喷入烟道内，在催化剂的作用下，将烟气中的氮氧化物还原成氮气和水。氨气的制备途径主要有液氨蒸发成氨气、尿素热解制备氨气、以及尿素水解制备氨气，由于液氨的运输和储存危险性较大，很多电厂逐渐改为尿素热解制备氨气。
现有的尿素热解脱硝控制系统的控制模式有两种：固定摩尔比控制模式和基于比例-积分-微分(PID)参数优化控制模式。尿素热解制备氨气的脱硝控制系统比较复杂，需要控制进入热解炉的多支尿素喷枪，热解炉生成氨气再喷入烟道，导致采用现有控制模式的控制回路的滞后性较大，而且喷枪阀门特性普遍不好，导致系统出口NOx浓度波动大，抗干扰能力差，控制指标易超限。
发明内容
本发明实施例提供一种尿素热解脱硝控制系统，解决了现有尿素热解脱硝控制系统控制回路滞后性大、抗干扰能力差的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种尿素热解脱硝控制系统，包括：脱硝系统和预测控制系统；
预测控制系统，用于获取脱硝系统的被控变量，根据被控变量进行预测控制，并向脱硝系统输出根据预测控制结果生成的尿素总流量控制指令；
脱硝系统，用于根据尿素总流量控制指令控制进入热解炉的尿素溶液总流量，以使脱硝系统出口NOx浓度与第一设定NOx浓度的差值绝对值小于或等于第一预设数值，其中，脱硝系统包括热解炉。
可选的，尿素热解脱硝控制系统还包括：脱硫模块，用于对脱硝系统的系统出口输出的烟气进行脱硫处理并输出。
具体的，脱硝系统和脱硫模块不联网连接，相应的被控变量为第一SCR反应器出口NOx浓度和第二SCR反应器出口NOx浓度的平均值，其中，脱硝系统包括第一SCR反应器和第二SCR反应器。
具体的，第一设定NOx浓度为实时获取的第一SCR反应器出口NOx浓度和第二SCR反应器出口NOx浓度的平均值；或者，
第一设定NOx浓度为预先设定的脱硝系统出口NOx浓度。
具体的，脱硝系统和脱硫模块联网连接，相应的，被控变量为脱硝系统的脱硫模块出口NOx浓度。
具体的，第一设定NOx浓度为实时获取的脱硫模块出口NOx浓度；或者，第一设定NOx浓度为预先设定的脱硫模块出口NOx浓度。
具体的，预测控制系统，还用于获取干扰变量，并根据干扰变量和被控变量进行预测控制，并向脱硝系统输出根据预测控制结果生成的尿素总流量控制指令，其中，脱硝系统包括第一SCR反应器、第二SCR反应器和锅炉，干扰变量包括：第一SCR反应器的入口NOx浓度、第二SCR反应器的入口NOx浓度、以及锅炉的负荷。
可选的，尿素热解脱硝控制系统还包括：通讯模块，用于将预测控制系统生成的控制指令传输至脱硝系统，以及将脱硝系统的变量数据传输至预测控制系统。
可选的，尿素热解脱硝控制系统，优化系统投切模块；
优化系统投切模块用于在检测到预测控制系统处于异常状态时，控制将脱硝系统切换为比例-积分-微分(PID)控制模式，其中，执行PID控制模式的PID控制模块集成在脱硝系统中，以及，还用于在检测到预测控制系统处于正常状态时，控制将脱硝系统切换为预测控制系统执行的预测控制模式。
第二方面，本发明实施例还提供了一种尿素热解脱硝控制系统的预测控制方法，该尿素热解脱硝控制系统包括脱硝系统和预测控制系统；
该预测控制方法包括：
预测控制系统获取脱硝系统的被控变量，根据被控变量进行预测控制，并向脱硝系统输出根据预测控制结果生成的尿素总流量控制指令；
脱硝系统根据尿素总流量控制指令控制进入热解炉的尿素溶液总流量，以使脱硝系统出口NOx浓度与第一设定NOx浓度的差值绝对值小于或等于第一预设数值，其中，脱硝系统包括所述热解炉。
本发明实施例提出一种尿素热解脱硝控制系统，以尿素溶液总流量为控制量，通过预测控制系统给出尿素溶液总流量，实现喷氨优化控制，具有稳定性好，抗干扰能力强，响应速度快等优点，同时由于控制系统克服扰动的能力强，被控量在设定值附近小幅波动，可以提高出口NOx浓度的设定值，减少喷氨量，降低成本。
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做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明实施例一中的尿素热解脱硝控制系统的结构图；
图2是本发明实施例二中的尿素热解脱硝控制系统的预测控制方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本发明实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本发明的技术方案，显然，所描述的实施例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。
实施例一
实施例一提供了一种尿素热解脱硝控制系统，该尿素热解脱硝控制系统包括：脱硝系统和预测控制系统；
预测控制系统，用于获取脱硝系统的被控变量，根据被控变量进行预测控制，并向脱硝系统输出根据预测控制结果生成的尿素总流量控制指令；
脱硝系统，用于根据尿素总流量控制指令控制进入热解炉的尿素溶液总流量，以使脱硝系统出口NOx浓度与第一设定NOx浓度的差值绝对值小于或等于第一预设数值，其中，脱硝系统包括热解炉。
尿素热解制氨技术利用高温空气或烟气作为热源，将雾化的尿素溶液迅速分解为氨气，低浓度的氨气作为还原剂进入烟道与烟气混合后进入SCR反应器，在催化剂的作用下将氮氧化物还原成无害的氮气和水。尿素热解的主要反应式如下：
CO(NH2)2+H2O＝2NH3+CO2
尿素热解制氨系统包含尿素储备间、斗提机、尿素溶解罐、给料机、尿素溶液循环传输装置、电加热器、计量分配装置、热解炉(内含多只喷枪)等设备。尿素颗粒储存在尿素储备间，由斗提机输送到溶解罐，溶解为质量浓度40％～60％的尿素溶液，通过给料泵送至尿素溶液储罐，空预器提供的一次风经稀释风机送至电加热装置(或者燃油、高温蒸汽等热源)加热至600℃左右进入热解炉，尿素溶液经循环传输装置、计量分配装置、雾化喷枪等以雾化状态进入热解炉高温分解，生成NH3、H2O和CO2，分解产物通过氨气喷射格栅喷入脱硝系统前端烟道。
具体的，参考图1，该系统包括预测控制系统10和脱硝系统20，其中，预测控制系统10包括预测控制模块12，脱硝系统20包括尿素溶液总调节阀21、尿素喷枪调节模块22、热解炉(图中未示出)、第一SCR反应器23、第二SCR反应器24、以及被控变量调整模块26。
预测控制模块12的预测控制模式可以替代原PID控制模块的PID控制模式，PID控制模块集成在脱硝系统20中。预测控制模块12用于接收来自脱硝系统20的被控变量数据，在内部模型和反馈校正作用下，并考虑干扰变量的影响，预测脱硝系统20未来的输出状态，并向脱硝系统20输出根据预测控制结果生成的尿素总流量控制指令；脱硝系统20中的尿素溶液总调节阀21用于根据尿素总流量控制指令，调节阀门开度，控制尿素溶液的总流量；尿素喷枪调节模块22用于控制尿素喷枪的阀门开度，使尿素溶液雾化并送入热解炉中，控制热解炉中生成的氨气量，进而控制进入SCR反应器入口的喷氨量，使SCR反应器出口的被控变量的值与第一设定NOx浓度的差值绝对值小于或等于第一预设数值，以实现喷氨的优化控制，满足环保考核标准。
本实施例提出一种尿素热解脱硝控制系统，以尿素溶液总流量为控制变量，通过预测控制系统给出尿素溶液总流量，实现喷氨优化控制，具有稳定性好，抗干扰能力强，响应速度快等优点，同时由于控制系统克服扰动的能力强，被控量在设定值附近小幅波动，可以提高出口NOx浓度的设定值，减少喷氨量，降低成本。
具体的，预测控制系统10包括预测控制模块12，预测控制模块12的预测控制过程包括模型辨识和预测控制两部分。
模型辨识是为了得到被控变量与控制变量和干扰变量之间的模型，利用测试或实验数据对系统过程进行数学建模。辨识实验可以在线进行，基本不影响脱硝系统的运行。辨识实验是在控制变量上加激励信号，收集控制变量、干扰变量和被控变量的实验数据，通过辨识算法得到准确的控制模型。
具体的辨识实验是通过给总喷氨流量加入激励信号，激励信号的幅度以不影响脱硝系统正常运行为主，在原有总喷氨量指令上叠加±50％的激励信号，辨识时间至少连续5小时。辨识试验的时间越长，激励信号越大，辨识模型越准确。
模型辨识可以得到不同品质的模型，根据模型的误差上界可以分为等级A(优)、B(良)、C(中)、D(差)四类。判断模型是否可用的方法为：首先，判断模型增益的正负与实际参数间的关系是否一致，比如总喷氨量与脱硝出口NOx浓度间是反比例关系，模型增益应该为负，只有辨识出来的模型增益为负才可能是好模型，否则一定是错误模型；其次，模型误差较小的模型是可用模型，等级A、B、C的模型都是可用模型，D模型不一定不可用，如果仿真结果显示误差在可以接受的范围内，即使是D模型也是可用的。
预测控制部分通过过程的模型来预测喷氨量的未来动作及其对SCR反应器出口NOx浓度和净烟气NOx浓度的影响。其工作过程是：通过过程模型考虑当前时刻t以后的一段时间内的过程特性，选择给定输入的未来变化规律以使得预测响应能够更好地满足控制目标。为此我们需要通过判断预测响应是否与控制要求相一致来计算若干个未来的喷氨量。具体的，首先计算第一个喷氨量，然后每次平移一个采样周期后再重复这样的计算。由于考虑了过程的所有约束条件，所以当SCR反应器出口NOx浓度或者净烟气NOx浓度的约束条件被打破后，这种算法会自动调整其他所有操作变量使控制目标仍能得到满足，作为环保考核指标的净烟气NOx浓度作为最终控制变量能够进行优先处理。
在实际应用中，预测控制模块12整体封装在软件包中，可以安装在具有windows操作系统的计算机上，通过通讯模块13与原PID控制模块连接。
对于脱硝系统20，尿素溶液总调节阀21用于接收来自预测控制系统10的尿素溶液总流量控制指令，以此控制阀门开度，则能够根据尿素溶液总流量控制指令调节来自尿素溶解罐的尿素溶液总流量。显然，尿素溶液总调节阀21控制阀门打开以使尿素溶解罐的尿素溶液流至尿素喷枪，当尿素溶液总调节阀21检测到通过阀门流至尿素喷枪的尿素溶液总量达到尿素溶液总流量控制指令对应的尿素溶液总流量时，尿素溶液总调节阀21控制阀门关闭。
在尿素热解脱硝控制中，只能控制进入热解炉的尿素溶液的总流量，而无法直接控制喷氨量。尿素溶液的总流量控制可以通过控制尿素溶液总阀门实现，也可以单独调节12个尿素喷枪阀门实现。由于喷枪阀门特性不能保证，而且数量众多，所以控制尿素溶液总流量比单独控制喷枪效果好。尿素溶液总流量的控制指令是流量指令，而非阀门开度指令，这样可以避开阀门特性变差对控制模型本身的影响。
尿素喷枪调节模块22用于控制尿素喷枪的阀门开度，使尿素溶液雾化并送入热解炉中。具体的，尿素溶液总调节阀21控制尿素溶解罐的尿素溶液流至尿素喷枪、以及控制流至尿素喷枪的尿素溶液总量为尿素溶液总流量，尿素喷枪调节模块22用于控制各支尿素喷枪的阀门开度；例如总共12支尿素喷枪，尿素喷枪调节模块22预控制尿素溶液通过其中6支尿素喷枪喷出，则尿素喷枪调节模块22控制该6支尿素喷枪的阀门打开，尿素喷枪将尿素溶液雾化并喷入热解炉，雾化状尿素经过高温分解生成氨气。需要说明的是，通常脱硝系统中设置12支尿素喷枪，分为6只长枪和6只短枪，根据电厂的运行习惯，有时候尿素喷枪调节模块22只控制6只长枪，有时候尿素喷枪调节模块22会间隔控制8～10只喷枪。无论尿素喷枪调节模块22控制运行多少喷枪，尿素溶液总流量分配到每只喷枪上。由于不同喷枪使用时间和运行工况不同，导致不同喷枪的阀门特性也不同，表现为阀门开度与尿素流量的对应关系是否良好。
热解炉用于将雾化后的尿素热分解，生成氨气，并和烟气一起送入SCR反应器参与脱硝反应。
第一SCR反应器23和第二SCR反应器24用于将烟气中的氮氧化物还原成无害的氮气和水，并与残余的氮氧化物(被控变量)一起从烟囱出口排出，该还原反应在氨气和催化剂的作用下进行。
被控变量调整模块26接收来自SCR反应器出口的NOx浓度数据，根据被控变量的类型，选择相应的调整方案，并将被控变量传输至预测控制模块12。可选的，上述脱硝系统还包括脱硫模块，用于对脱硝系统的系统出口输出的烟气进行脱硫处理并输出。
可选的，当脱硝系统和脱硫模块不联网连接时，相应的，被控变量为第一SCR反应器出口NOx浓度和第二SCR反应器出口NOx浓度的平均值。可选的，第一设定NOx浓度为实时获取的第一SCR反应器出口NOx浓度和第二SCR反应器出口NOx浓度的平均值；或者，第一设定NOx浓度为预先设定的脱硝系统出口NOx浓度。
具体的，当脱硝系统和脱硫模块不联网连接时，脱硝系统无法取到脱硫模块25出口净烟气NOx浓度数据，预测控制系统无法得到这一环保考核值。在实际脱硝预测控制过程中以两侧SCR反应器出口NOx浓度平均值作为被控变量：
被控变量＝(第一SCR反应器出口NOx浓度+第二SCR反应器出口NOx浓度)/2，
两侧SCR反应器出口NOx浓度平均值比脱硫出口净烟气NOx浓度略高，可以保证环保考核不超标。
具体的，当脱硝系统和脱硫模块不联网连接时，操作界面的第一设定NOx浓度为实时获取的两侧SCR反应器出口NOx浓度的平均值，或者是预先设定的脱硝系统出口NOx浓度。操作人员可以根据负荷变化及脱硫出口净烟气NOx浓度实测值，调整预先设定的脱硝系统出口NOx浓度，实现对环保考核量的控制。
可选的，当脱硝系统和脱硫模块联网连接，相应的，被控变量为脱硝系统的脱硫模块出口净烟气NOx浓度。可选的，第一设定NOx浓度为实时获取的脱硫模块出口净烟气NOx浓度；或者，第一设定NOx浓度为预先设定的脱硫模块出口净烟气NOx浓度。
具体的，当脱硫模块与脱硝系统联网连接时，预测控制系统可以得到两侧SCR反应器出口及脱硫模块25出口净烟气NOx浓度，此时以脱硫模块25出口净烟气NOx浓度为被控变量。
被控变量＝脱硫模块出口净烟气NOx浓度，
具体的，当脱硫模块与脱硝系统联网连接时，操作界面的第一设定NOx浓度为实时获取的脱硫模块出口净烟气NOx浓度，或者是预先设定的脱硫模块出口净烟气NOx浓度。操作人员可以根据负荷变化及脱硫出口净烟气NOx浓度实测值，调整预先设定的脱硫模块出口NOx浓度，实现对环保考核量的控制。
可选的，该预测控制系统还用于获取干扰变量，并根据干扰变量和被控变量进行预测控制，并向脱硝系统输出根据预测控制结果生成的尿素总流量控制指令，其中，脱硝系统包括第一SCR反应器、第二SCR反应器和锅炉，干扰变量包括：第一SCR反应器的入口NOx浓度、第二SCR反应器的入口NOx浓度、以及锅炉的负荷。
可选的，上述预测控制系统还包括通讯模块13，用于将预测控制系统生成的控制指令传输至脱硝系统，以及将脱硝系统的变量数据传输至预测控制系统。
具体的，通讯模块13用于将脱硝系统中相关变量数据和阀门开关量测点数据传输至预测控制系统，同时将预测控制系统的尿素溶液总流量控制指令传输至原脱硝控制系统，通讯方式可通过OPC实现，也可通过MODBUS通讯实现。
可选的，上述预测控制系统还包括优化系统投切模块11，用于在检测到预测控制系统处于异常状态时，控制将脱硝系统切换为原PID控制模式，其中，执行PID控制模式的PID控制模块集成在脱硝系统中，以及，还用于在检测到预测控制系统处于正常状态时，控制将脱硝系统切换为预测控制系统执行的预测控制模式。
具体的，优化系统投切模块11用于在预测控制系统的预测控制模式和原PID控制模式之间切换，在检测到预测控制系统处于异常状态，如发生通讯故障、系统故障、I/O信号中断时，控制将脱硝系统切换为原PID控制模式；在检测到预测控制系统处于正常状态时，控制将脱硝系统切换为预测控制系统执行的预测控制模式。预测控制系统独立于原PID控制系统，原PID控制系统的控制逻辑和保护机制完全保留，当预测控制系统发生故障时可通过优化系统投切模块11无扰地切回到原PID控制系统。优选的，为了方便运行人员操作，在原操作界面新增投入和切除按钮，实现预测控制系统与原PID控制系统的切换。
实施例二
本实施例提供了一种尿素热解脱硝控制系统的预测控制方法，该预测控制方法基于实施例一中的尿素热解脱硝控制系统。图2为该尿素热解脱硝控制系统的预测控制方法的流程图，参考图2，预测控制方法包括以下步骤：
S1：预测控制系统获取脱硝系统的被控变量；
S2：根据被控变量进行预测控制；
S3：向脱硝系统输出根据预测控制结果生成的尿素总流量控制指令；
S4：脱硝系统根据尿素总流量控制指令控制进入热解炉的尿素溶液总流量。
具体的，预测控制模块接收来自被控变量调整模块的被控变量数据，同时考虑SCR反应器入口NOx浓度及锅炉负荷等干扰量的影响，在内部模型和反馈校正作用下，预测脱硝系统未来的输出状态，最终输出尿素总流量控制指令；尿素溶液总调节阀根据接收到的尿素总流量控制指令，以此控制阀门开度，调节来自尿素溶解罐的尿素溶液总流量；尿素溶液被分配至12只尿素喷枪，经尿素喷枪调节模块的控制，雾化喷入热解炉；雾化的尿素溶液在热解炉迅速分解为氨气，低浓度的氨气作为还原剂进入烟道与烟气混合后进入第一SCR反应器和第二SCR反应器，在催化剂的作用下将氮氧化物还原成无害的氮气和水，并与残余的氮氧化物(被控变量)一起从烟囱出口排出；被控变量调整模块接收来自SCR反应器出口或脱硫模块出口的NOx浓度数据，根据被控变量的类型，选择相应的调整方案，并将被控变量传输至预测控制模块。
具体的，上述预测控制模块的预测控制过程包括模型辨识和预测控制两部分。
模型辨识是为了得到被控变量与控制变量和干扰变量之间的模型，利用测试或实验数据对系统过程进行数学建模。辨识实验可以在线进行，基本不影响脱硝系统的运行。辨识实验是在控制变量上加激励信号，收集控制变量、干扰变量和被控变量的实验数据，通过辨识算法得到准确的控制模型。
具体的辨识实验是通过给总喷氨流量加入激励信号，激励信号的幅度以不影响脱硝系统正常运行为主，在原有总喷氨量指令上叠加±50％的激励信号，辨识时间至少连续5小时。辨识试验的时间越长，激励信号越大，辨识模型越准确。
模型辨识可以得到不同品质的模型，根据模型的误差上界可以分为等级A(优)、B(良)、C(中)、D(差)四类。判断模型是否可用的方法为：首先，判断模型增益的正负与实际参数间的关系是否一致，比如总喷氨量与脱硫出口NOx浓度间是反比例关系，模型增益应该为负，只有辨识出来的模型增益为负才可能是好模型，否则一定是错误模型；其次，模型误差较小的模型是可用模型，等级A、B、C的模型都是可用模型，D模型不一定不可用，如果仿真结果显示误差在可以接受的范围内，即使是D模型也是可用的。
预测控制部分通过过程的模型来预测喷氨量的未来动作及其对SCR反应器出口NOx浓度和净烟气NOx浓度的影响。其工作过程是：通过过程模型考虑当前时刻t以后的一段时间内的过程特性，选择给定输入的未来变化规律以使得预测响应能够更好地满足控制目标。为此我们需要通过判断预测响应是否与控制要求相一致来计算若干个未来的喷氨量。具体的，首先计算第一个喷氨量，然后每次平移一个采样周期后再重复这样的计算。由于考虑了过程的所有约束条件，所以当SCR反应器出口NOx浓度或者净烟气NOx浓度的约束条件被打破后，这种算法会自动调整其他所有操作变量使控制目标仍能得到满足，作为环保考核指标的净烟气NOx浓度作为最终控制变量能够进行优先处理。
被控变量为两侧SCR反应器出口NOx浓度平均值或脱硫模块出口净烟气NOx浓度。被控变量调整模块根据被控变量的类型，选择相应的调整方案，并将被控变量传输至预测控制模块。
具体的，当脱硫模块与脱硝系统独立时，脱硝系统无法取到脱硫模块出口净烟气NOx浓度数据，预测控制系统无法得到这一环保考核值。在实际脱硝预测控制过程中以两侧SCR反应器出口NOx浓度平均值作为被控变量，操作界面的第一设定NOx浓度为实时获取的两侧SCR反应器出口NOx浓度的平均值，或者是预先设定的脱硝系统出口NOx浓度。当脱硫模块与脱硝系统联网时，预测控制系统可以得到两侧SCR反应器出口及脱硫模块出口净烟气NOx浓度，此时以脱硫模块出口净烟气NOx浓度为被控变量，操作界面的第一设定NOx浓度为实时获取的脱硫模块出口净烟气NOx浓度，或者是预先设定的脱硫模块出口净烟气NOx浓度。
可选的，喷枪调节模块的控制过程包括喷枪阀门特性分析和调整。预测控制系统给出尿素溶液总流量指令之后，投入使用的所有尿素喷枪都将分配到一定的流量，但是由于各个尿素喷枪之间的阀门特性差异大，导致实际进入热解炉的尿素溶液存在滞后、缓慢、达不到指令要求等问题，影响最终的控制效果，所以需要对投用的尿素喷枪进行阀门特性分析，并针对分析结果进行调整。通过历史数据得到脱硝自动控制系统中投入的所有尿素喷枪的阀门特性情况，了解喷枪阀门特性，并调整尿素喷枪的PID参数，提高执行机构的反应速度和调节精度。
具体做法是：
首先，在原PID控制系统中提取每一支尿素喷枪的阀门开度测点数据与对应的流量测点数据，并绘制成曲线；
其次，观察流量对阀门开度的响应速度、延迟时间、流量的上下限值等内容，将尿素喷枪分为阀门特性好的A类喷枪和阀门特性一般的B类喷枪；
最后，调整各个喷枪阀门的PID控制参数，增大A类喷枪的比例调节系数Kp值，并适当增加A类喷枪分配到的流量，具体调试参数需要根据实际情况而定。
尿素喷枪阀门PID参数调试的最终效果是提高执行机构整体的响应速度和调节精度。因为尿素热解脱硝系统是通过热解炉内反应生成氨气，与液氨脱硝系统相比，从控制指令到喷入烟道的氨气发生变化，这一过程需要的时间长，延迟大，增加了控制难度。另外，由于尿素雾化喷枪阀门特性普遍不佳，造成控制指令下达之后，实际喷入的尿素流量变化很慢，甚至达不到控制指令的要求，进一步增加了控制难度。尿素喷枪阀门PID参数调试之后，总尿素流量指令下达至尿素流量总阀门，主要通过A类喷枪阀门快速喷入尿素流量，提高控制系统响应速度。
可选的，预测控制方法还包括安全措施。
具体的，为了保证脱硝控制系统的安全，采取以下措施：
预测控制系统发生通讯故障、系统故障、I/O信号中断时，立即无扰切换到原PID控制系统的PID控制模式，其中预测控制系统独立于原PID控制系统，原PID控制系统的控制逻辑和保护机制完全保留，当预测控制系统发生故障时能无扰地切回到原PID控制系统，以及，在检测到预测控制系统处于正常状态时，切换为预测控制系统执行的预测控制模式。优选的，为了方便运行人员操作，在原操作界面新增投入和切除按钮，实现预测控制系统与原PID控制系统的切换。
可选的，预测控制系统通过通讯模块与原PID控制系统进行数据交换。具体的，原PID控制脱硝系统中相关的变量数据和阀门开关量测点数据通过通讯模块传输至预测控制系统，同时预测控制系统的控制指令通过通讯模块传输至原PID控制系统，通讯方式可通过OPC实现，也可通过MODBUS通讯实现。
本实施例提出尿素热解脱硝控制系统的预测控制方法，以尿素溶液总流量为控制量，通过在线辨识试验建立预测控制模型，并用预测控制方法给出尿素溶液总流量，设置尿素喷枪优先级，实现喷氨优化控制，具有稳定性好，抗干扰能力强，响应速度快等优点，同时由于控制系统克服扰动的能力强，被控量在设定值附近小幅波动，可以提高出口NOx浓度的设定值，减少喷氨量，降低成本。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (4)

1.一种尿素热解脱硝控制系统，其特征在于，包括：脱硝系统和预测控制系统；
所述预测控制系统，用于获取所述脱硝系统的被控变量，根据所述被控变量进行预测控制，并向所述脱硝系统输出根据预测控制结果生成的尿素总流量控制指令；
所述脱硝系统，用于根据所述尿素总流量控制指令控制进入热解炉的尿素溶液总流量，以使脱硝系统出口NOx浓度与第一设定NOx浓度的差值绝对值小于或等于第一预设数值，其中，所述脱硝系统包括所述热解炉以及第一SCR反应器和第二SCR反应器；
脱硫模块，用于对所述脱硝系统的系统出口输出的烟气进行脱硫处理并输出；
被控变量调整模块，用于接收来自SCR反应器出口的NOx浓度数据和脱硫模块出口的NOx浓度数据，根据被控变量的类型，选择相应的调整方案，并将被控变量传输至预测控制模块；
所述脱硝系统和所述脱硫模块不联网连接时，所述被控变量为第一SCR反应器出口NOx浓度和第二SCR反应器出口NOx浓度的平均值；所述第一设定NOx浓度为实时获取的第一SCR反应器出口NOx浓度和第二SCR反应器出口NOx浓度的平均值；或者，所述第一设定NOx浓度为预先设定的脱硝系统出口NOx浓度；
所述脱硫模块与脱硝系统联网连接时，所述被控变量为脱硫模块出口净烟气NOx浓度；所述第一设定NOx浓度为实时获取的脱硫模块出口净烟气NOx浓度；或者，所述第一设定NOx浓度为预先设定的脱硫模块出口净烟气NOx浓度。
2.根据权利要求1所述的尿素热解脱硝控制系统，其特征在于，所述预测控制系统，还用于获取干扰变量，并根据所述干扰变量和所述被控变量进行预测控制，并向所述脱硝系统输出根据预测控制结果生成的尿素总流量控制指令，其中，所述脱硝系统还包括锅炉，所述干扰变量包括：所述第一SCR反应器的入口NOx浓度、所述第二SCR反应器的入口NOx浓度、以及所述锅炉的负荷。
3.根据权利要求1所述的尿素热解脱硝控制系统，其特征在于，还包括：通讯模块，所述通讯模块用于将所述预测控制系统生成的控制指令传输至所述脱硝系统，以及将所述脱硝系统的变量数据传输至所述预测控制系统。
4.根据权利要求1所述的尿素热解脱硝控制系统，其特征在于，还包括：优化系统投切模块；
所述优化系统投切模块用于在检测到所述预测控制系统处于异常状态时，控制将所述脱硝系统切换为比例-积分-微分控制模式，其中，执行所述比例-积分-微分控制模式的比例-积分-微分控制模块集成在所述脱硝系统中，以及，还用于在检测到所述预测控制系统处于正常状态时，控制将所述脱硝系统切换为所述预测控制系统执行的预测控制模式。
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