CN110252132A - 基于多参数预测的scr脱硝优化控制系统开发及应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于多参数预测的SCR脱硝优化控制系统开发及应用方法。目前传统的SCR脱硝闭环控制策略,多数设计为固定摩尔比控制方式,该控制策略设计过于简单,仅考虑了对象的静态特性,缺乏自适应机制,常出现由于NOx浓度场的不均匀而造成氨局部过喷,氨逃逸经常呈失控状,而且控制系统的运行过分依赖于所有测点测量值的质量。本发明其特征是:该方法包括如下步骤:采用预测控制与分区测量相互结合,通过小区域及预测控制,实现喷氨量最优控制,减少SCR出口NOx排放量和氨逃逸量,提高SCR的最大脱硝效率,并通过锅炉关键参数的变化,预测SCR入口NOx浓度趋势,降低氨逃逸。本发明用于基于多参数预测的SCR脱硝优化控制系统开发及应用方法。
Description
技术领域:
本发明涉及电力系统脱硝技术领域,具体涉及一种基于多参数预测的SCR脱硝优化控制系统开发及应用方法。
背景技术:
机组超低排放改造后,脱硝系统普遍存在一些问题,比如氨逃逸大,硫酸氢氨导致空预器堵塞,还有喷氨自动调节品质差等问题;SCR系统自动控制的主要对象是喷氨量,由程控的喷氨母管电动门调节,其控制策略常见的有以脱硝出口NOX浓度为反馈信号调节、设定脱硝效率自动跟踪以及自动跟踪脱硝入口NOX浓度等,此调节方式存在的问题在于,实际运行中,脱硝入口烟道NOx浓度分布,烟气流场都是不均匀的,如脱硝入口NOx浓度场密切受锅炉投运的燃烧器组合方式和配风方式等运行方式的影响,而喷氨母管电动门只能调节整个烟道内总体NH3/NOX摩尔比,不能根据实际的NOX浓度场做精细调节;喷氨优化调整试验是降低脱硝系统氨逃逸排放的措施之一,试验中通过对各喷氨支管手动门开度的调整可以调节NH3/NOX摩尔比沿烟道宽度和深度方向上的分布,但对于采用四角切圆、前后墙对冲和“W”型火焰等燃烧组织方式的锅炉来说,其燃烧工况改变时会影响脱硝入口NOx浓度场,进而影响NH3/NOX摩尔比的分布,而喷氨支管手动门不可能随着以上运行方式的改变而进行不断的调节,无法实现自动控制,因此,常出现由于NOx浓度场的不均匀而造成氨局部过喷,氨逃逸经常呈失控状,进而导致空预器堵塞。
目前传统的SCR脱硝闭环控制策略,多数设计为固定摩尔比控制方式,该控制方式下的设定值为氨氮摩尔比或者脱硝效率,控制系统根据当前的烟气流量、SCR入口浓度和设定氨氮摩尔比计算出NH3流量需求,最终通过流量PID改变氨气阀开度来调节NH3实际流量,这种控制方式近似于开环控制,脱硝系统的需求量仅根据静态物理特性计算得出,部分电厂总结固定摩尔比控制方式的不足采取了固定SCR出口NOx浓度控制方式,此时系统设定值为SCR出口NOx浓度,并根据其与实际出口NOx浓度的偏差来动态修正氨氮摩尔比,达到闭环控制NOx出口浓度的效果,该控制策略设计过于简单,仅考虑了对象的静态特性,缺乏自适应机制,而且控制系统的运行过分依赖于所有测点测量值的质量。
发明内容:
本发明的目的是提供一种基于多参数预测的SCR脱硝优化控制系统开发及应用方法,通过锅炉关键参数的变化,预测SCR入口NOx浓度趋势,结合SCR氨逃逸分区测量调整系统及时、合理的控制喷氨量,解决锅炉变工况下的氨逃逸控制,实现氨逃逸的分区测量和及喷氨流量的分区精确控制,减轻或消除局部的氨过喷现象,进一步降低氨逃逸和喷氨流量。
上述的目的通过以下的技术方案实现:
一种基于多参数预测的SCR脱硝优化控制系统开发及应用方法,其特征是:该方法包括如下步骤:
采用预测控制与分区测量相互结合,通过小区域及预测控制,实现喷氨量最优控制,减少SCR出口NOx排放量和氨逃逸量,提高SCR的最大脱硝效率,并通过锅炉关键参数的变化,预测SCR入口NOx浓度趋势,降低氨逃逸;
1、SCR氨逃逸分区测量技术
首先人为的将烟道进行分区,分区的数量与脱硝SCR入口喷氨格栅的数量一致,在脱硝SCR出口烟道上升孔安装氨逃逸测量探头,探头测量需要与入口喷氨格栅一一对应,以便反映入口喷氨格栅调门开度是否合适;
对SCR出口氨逃逸分区测量,并结合SCR出口NOx的情况进行分区调整,实现最大限度的逃逸氨控制,解决当前烟道逃逸氨测量仅有一个氨逃逸测量装置只能测量烟道内一个位置造成的测量失真、不能反应各区域的逃逸氨情况;
2、SCR喷氨预测控制技术
(1)将机组重要参数,如负荷、总风量、总煤量、磨的运行方式通过通信模块,由DCS引入PLC外挂机内;
(2)通过对脱硝入口NOX、机组负荷、总风量、总煤量、喷氨流量、脱硝出口氨逃逸参数进行分析,并建立模型;
(3)在机组变工况时,通过建立的模型计算出合适的自动控制参数,通过分析对喷氨格栅的分区调节阀进行控制,进而达到减少喷量,降低氨逃逸的目的,锅炉变负荷或变工况过程中,氨逃逸经常呈失控状态,通过锅炉关键参数的变化,预测SCR入口NOx浓度趋势,结合SCR氨逃逸分区测量调整系统及时、合理的控制喷氨量,解决锅炉变工况下的氨逃逸控制,实现氨逃逸的分区测量和及喷氨流量的分区精确控制,减轻或消除局部的氨过喷现象,进一步降低氨逃逸和喷氨流量。
有益效果:
1.本发明以电厂SCR脱硝装置中氨喷射控制系统为研究对象,通过对SCR脱硝装置系统反应机理、系统组成、性能指标、现有控制系统的分析及对预测控制原理了解的基础上,对SCR流场进行改造,建立SCR氨逃逸分区测量调整系统和SCR喷氨预测控制系统。
2.本发明解决了传统锅炉变负荷或变工况过程中,喷氨不能自动满足需要,氨逃逸经常呈失控状态的弊病,主要通过锅炉关键参数的变化,预测SCR入口NOx浓度趋势,结合SCR氨逃逸分区测量调整系统及时、合理的控制喷氨量,解决锅炉变工况下的氨逃逸控制,实现氨逃逸的分区测量和及喷氨流量的分区精确控制,减轻或消除局部的氨过喷现象,进一步降低氨逃逸和喷氨流量。
3.本发明的预测控制与分区测量能够实现进一步完美结合,以克服以往脱硝控制中受监测手段、流场分布、还原剂混合效果、多个被控变量等不良因素的影响,通过小区域及预测控制,实现喷氨量最优控制,减少SCR出口NOx排放量和氨逃逸量,为火电厂SCR脱硝控制系统运行控制迈上一个新的高度。
4.本发明的方法可以提高SCR的最大脱硝效率,提高催化剂使用寿命,同时由于还原剂的利用率提高,在最优的控制状态下,可以降低氨逃逸,大大减少了对尾部烟道内设备的威胁,降低了因空预器、电除尘腐蚀堵塞造成的维护运营成本。
5.本发明提供了一种新型的可自动调节的喷氨分区测量控制系统,可减轻或消除局部的氨过喷现象,进一步降低氨逃逸排放,有效降低空预器阻力,经济效益显著.
6.本发明能够减少SCR出口NOx排放浓度在遇到各种扰动影响时的波动,将出口NOx浓度值向着最佳运行工况下的边界值推近,并降低NOx排放超标的可能性,在达到环保指标要求的前提下,尽量提高SCR装置运行过程中的经济性。
7.本发明能够减少了热态喷氨调整试验的次数和工作量,并可解决热态喷氨调整试验对W火焰锅炉适应性不佳的问题,W火焰锅炉炉膛宽度较大,不同磨煤机组合工况下,SCR出口NOx及氨逃逸的分布规律可能完全不同,喷氨调整试验较难找出能同时适应各种工况的喷氨支管阀门组开度。
附图说明:
附图1是本发明的优化系统控制示意图。
附图2是本发明的氨逃逸分区测量示意图。
附图3是是本发明的工艺控制流程简图。
具体实施方式:
实施例1:
一种基于多参数预测的SCR脱硝优化控制系统开发及应用方法,其特征是:该方法包括如下步骤:
采用预测控制与分区测量相互结合,通过小区域及预测控制,实现喷氨量最优控制,减少SCR出口NOx排放量和氨逃逸量,提高SCR的最大脱硝效率,并通过锅炉关键参数的变化,预测SCR入口NOx浓度趋势,降低氨逃逸;
1、SCR氨逃逸分区测量技术
首先人为的将烟道进行分区,分区的数量与脱硝SCR入口喷氨格栅的数量一致,在脱硝SCR出口烟道上升孔安装氨逃逸测量探头,探头测量需要与入口喷氨格栅一一对应,以便反映入口喷氨格栅调门开度是否合适;
对SCR出口氨逃逸分区测量,并结合SCR出口NOx的情况进行分区调整,实现最大限度的逃逸氨控制,解决当前烟道逃逸氨测量仅有一个氨逃逸测量装置只能测量烟道内一个位置造成的测量失真、不能反应各区域的逃逸氨情况;
2、SCR喷氨预测控制技术
(1)将机组重要参数,如负荷、总风量、总煤量、磨的运行方式通过通信模块,由DCS引入PLC外挂机内;
(2)通过对脱硝入口NOX、机组负荷、总风量、总煤量、喷氨流量、脱硝出口氨逃逸参数进行分析,并建立模型;
(3)在机组变工况时,通过建立的模型计算出合适的自动控制参数,通过分析对喷氨格栅的分区调节阀进行控制,进而达到减少喷量,降低氨逃逸的目的,锅炉变负荷或变工况过程中,氨逃逸经常呈失控状态,通过锅炉关键参数的变化,预测SCR入口NOx浓度趋势,结合SCR氨逃逸分区测量调整系统及时、合理的控制喷氨量,解决锅炉变工况下的氨逃逸控制,实现氨逃逸的分区测量和及喷氨流量的分区精确控制,减轻或消除局部的氨过喷现象,进一步降低氨逃逸和喷氨流量。
Claims (1)
1.一种基于多参数预测的SCR脱硝优化控制系统开发及应用方法,其特征是:该方法包括如下步骤:
采用预测控制与分区测量相互结合,通过小区域及预测控制,实现喷氨量最优控制,减少SCR出口NOx排放量和氨逃逸量,提高SCR的最大脱硝效率,并通过锅炉关键参数的变化,预测SCR入口NOx浓度趋势,降低氨逃逸;
1、SCR氨逃逸分区测量技术
首先人为的将烟道进行分区,分区的数量与脱硝SCR入口喷氨格栅的数量一致,在脱硝SCR出口烟道上升孔安装氨逃逸测量探头,探头测量需要与入口喷氨格栅一一对应,以便反映入口喷氨格栅调门开度是否合适;
对SCR出口氨逃逸分区测量,并结合SCR出口NOx的情况进行分区调整,实现最大限度的逃逸氨控制,解决当前烟道逃逸氨测量仅有一个氨逃逸测量装置只能测量烟道内一个位置造成的测量失真、不能反应各区域的逃逸氨情况;
2、SCR喷氨预测控制技术
(1)将机组重要参数,如负荷、总风量、总煤量、磨的运行方式通过通信模块,由DCS引入PLC外挂机内;
(2)通过对脱硝入口NOX、机组负荷、总风量、总煤量、喷氨流量、脱硝出口氨逃逸参数进行分析,并建立模型;
(3)在机组变工况时,通过建立的模型计算出合适的自动控制参数,通过分析对喷氨格栅的分区调节阀进行控制,进而达到减少喷量,降低氨逃逸的目的,锅炉变负荷或变工况过程中,氨逃逸经常呈失控状态,通过锅炉关键参数的变化,预测SCR入口NOx浓度趋势,结合SCR氨逃逸分区测量调整系统及时、合理的控制喷氨量,解决锅炉变工况下的氨逃逸控制,实现氨逃逸的分区测量和及喷氨流量的分区精确控制,减轻或消除局部的氨过喷现象,进一步降低氨逃逸和喷氨流量。
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Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190920 |
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