CN112221347A - 一种scr脱硝系统精准喷氨控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种SCR脱硝系统精准喷氨控制方法，包括入口NOx预测系统、喷氨总量控制系统和分区喷氨控制系统；通过实施入口NOx数学模型预测分析，实时控制喷氨总量调整，在保证脱硝系统稳定达标排放的条件下，进一步降低喷氨总量，有限控制脱硝系统运行成本，同时将喷氨总量与分区喷氨有效结合，实现脱硝喷氨控制系统前馈与后馈的有机验证，有效降低脱硝控制系统中测量仪表强非线性和大时滞性的影响，提高脱硝喷氨控制系统的准确性和实时性；有效控制脱硝系统出口NOx排放浓度，降低逃逸氨对尾部设备的腐蚀与堵塞；从而实现还原剂消耗、脱硝装置运维成本和脱硝系统后部设施均能够有效控制，能够产生显著的环保效益与经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种SCR脱硝系统精准喷氨控制方法，属于环保技术领域。
背景技术
随着SCR脱硝系统的长期运行，脱硝系统喷氨不均、出口NOx浓度场的分布不均等问题愈发严重，喷氨和出口NOx 浓度场的均匀性不仅影响到催化剂寿命和烟气系统阻力，也会对机组经济性带来很大的影响，已成为SCR脱硝系统亟待解决的问题。
目前针对喷氨和出口NOx浓度场不均的问题，主要采用喷氨优化调整予以解决，喷氨优化调整需通过现场试验对入口喷氨阀门进行调整，从而实现出口NOx排放浓度的调平；该种模式不仅需要耗费大量的现场人力，且调整后只能在一些常规负荷条件下保持短时间内的均布。当前国内燃煤机组负荷和燃煤存在多变性，仅采用喷氨优化调整存在很大的局限性，且负荷煤质发生变化后需重新开展喷氨优化调整工作，不利于长期保障脱硝机组高效经济运行。
由于SCR脱硝系统的反应机理复杂，出口NOx浓度又受到烟温、烟气流量、含氧量、催化剂活性等多种因素的影响，同时由于现场测试仪表测量时又存在一定的滞后性，从而造成整个脱硝控制系统呈现出强非线性和大时滞性。尤其是在锅炉负荷、煤质或燃烧条件发生变化时，烟气参数出现较大波动，直接影响SCR脱硝系统的实际运行方式，进而导致现有脱硝控制模式很难做到精准喷氨控制。因此为提高脱硝系统运行调整的及时性和经济性，需针对现有的测量方式、响应策略、调整模式开展SCR脱硝系统精准喷氨控制技术的研究工作。
本发明提出了一种SCR脱硝系统精准喷氨控制方法，能够在现有SCR脱硝系统喷氨控制模式的基础上，通过数据模型分析实时预测入口NOx浓度，从而开展脱硝喷氨总量实时调整，并根据各分区出口NOx排放浓度前馈分区喷氨调整，从而实现脱硝系统精准喷氨调整，有效地降低现有控制系统强非线性和大时滞性的影响。
发明内容
本发明的目的是针对现有燃煤机组SCR脱硝喷氨控制系统中存在的不足，以及现有脱硝喷氨优化及出口NOx均布性的必要性，提供了一种SCR脱硝系统精准喷氨控制方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种SCR脱硝系统精准喷氨控制方法，其特征在于：包括入口NOx预测系统、喷氨总量控制系统和分区喷氨控制系统；
所述入口NOx预测系统为喷氨总量控制系统提供入口NOx浓度的预测值，从而指导喷氨总量控制系统的运行，所述喷氨总量控制系统控制出口NOx排放浓度，并通过分区喷氨控制系统调整出口NOx排放浓度的均布性；
所述入口NOx预测系统中将处理烟气量、锅炉负荷、风量配比、煤量配比、磨煤机组合、氧量分布和温度分布等边界参数进行数学模型分析，从而获得入口NOx浓度预测值；
所述喷氨总量控制系统中首先将入口NOx浓度预测值、入口NOx浓度测量值、出口NOx浓度设定值、出口NOx浓度测量值以及处理烟气量进行耦合计算，从而获得NOx总量耦合计算值，其次将NOx总量耦合计算值转化为喷氨总量控制信号；最后通过出口NOx浓度设定值和出口NOx浓度测量值对喷氨总量控制信号进行修正，修正后的喷氨总量控制信号进入PID系统调整喷氨总量控制调阀；从而实现喷氨总量的准确控制；
所述分区喷氨控制系统中首先通过各分区出口NOx浓度测量值形成各分区喷氨控制信号，用于分区喷氨流量控制阀门调整；其次分区喷氨流量实测值和喷氨总量控制系统对分区喷氨量进行修正，形成分区喷氨量修正值；最后将分区喷氨量修正值前馈值PID系统，进而对分区喷氨流量阀门进行调整控制；从而实现分区喷氨的准确控制。
进一步的，入口NOx预测系统中处理烟气量、锅炉负荷、风量配比、煤量配比、磨煤机组合、氧量分布和温度分布等参数通过DCS实时在线数据进行实时采集，通过数学模型分析获得各个参数的权重比例，从而根据实时运行数据按照权重比例对入口NOx浓度进行预测，获得入口NOx浓度预测值。
进一步的，喷氨总量控制系统中入口NOx浓度预测值、入口NOx浓度测量值、出口NOx浓度设定值和出口NOx浓度测量值进行耦合分析，从何赋予入口NOx浓度预测值、入口NOx浓度测量值、出口NOx浓度设定值和出口NOx浓度测量值的不同权重，后与处理烟气量进行耦合计算获得NOx控制总量计算值，并通过出口NOx浓度设定值和出口NOx浓度测量值进一步前馈修正喷氨总量控制信号，从而开展喷氨总量控制。
进一步的，分区喷氨控制系统中各分区出口NOx浓度测量值前馈到各分区喷氨流量的控制，并通过各分区喷氨流量测量值进一步修正各分区喷氨流量控制信号，从而通过PID控制系统形成分区喷氨流量阀门调整信号。
进一步的，所述入口NOx预测系统为SCR脱硝系统提供喷氨的入口边界条件，从而克服入口NOx浓度测量值的延长性，保障喷氨调整的实时性；所述喷氨总量控制系统通过入口NOx浓度预测值、入口NOx浓度测量值、出口NOx浓度设定值和出口NOx浓度测量值实现喷氨总量和出口NOx浓度的准确控制，并开展实时准确调整；所述分区喷氨控制系统在总量控制的前提下，对出口NOx浓度分布进一步优化，保证出口NOx浓度的均布性，降低出口NOx浓度不均造成的氨逃逸浓度；
所述入口NOx预测系统、喷氨总量控制系统和分区喷氨控制系统三者相互组合，互为反馈，从而实现SCR脱硝系统的精准喷氨控制。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
1）在保证脱硝系统稳定达标排放的条件下，进一步降低运行成本；
2）有效降低脱硝控制系统中测量仪表强非线性和大时滞性的影响，提高脱硝喷氨控制系统的实时性；
3）有效控制脱硝系统出口NOx排放浓度，降低逃逸氨对尾部设备的腐蚀与堵塞；
4）将喷氨总量与分区喷氨有效结合，实现脱硝喷氨控制系统前馈与后馈的有机验证，保证喷氨控制的准确性；
5）可降低废弃催化剂作为危废所带来的环保风险与安全风险。
附图说明
图1是本发明中SCR脱硝系统精准喷氨控制方法的主要流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
参见图1，一种SCR脱硝系统精准喷氨控制方法，包括入口NOx预测系统、喷氨总量控制系统和分区喷氨控制系统；
所述入口NOx预测系统为喷氨总量控制系统提供入口NOx浓度的预测值，从而指导喷氨总量控制系统的运行，所述喷氨总量控制系统控制出口NOx排放浓度，并通过分区喷氨控制系统调整出口NOx排放浓度的均布性；
所述入口NOx预测系统中将处理烟气量、锅炉负荷、风量配比、煤量配比、磨煤机组合、氧量分布和温度分布等边界参数进行数学模型分析，从而获得入口NOx浓度预测值；
所述喷氨总量控制系统中首先将入口NOx浓度预测值、入口NOx浓度测量值、出口NOx浓度设定值、出口NOx浓度测量值以及处理烟气量进行耦合计算，从而获得NOx总量耦合计算值，其次将NOx总量耦合计算值转化为喷氨总量控制信号；最后通过出口NOx浓度设定值和出口NOx浓度测量值对喷氨总量控制信号进行修正，修正后的喷氨总量控制信号进入PID系统调整喷氨总量控制调阀；从而实现喷氨总量的准确控制；
所述分区喷氨控制系统中首先通过各分区出口NOx浓度测量值形成各分区喷氨控制信号，用于分区喷氨流量控制阀门调整；其次分区喷氨流量实测值和喷氨总量控制系统对分区喷氨量进行修正，形成分区喷氨量修正值；最后将分区喷氨量修正值前馈值PID系统，进而对分区喷氨流量阀门进行调整控制；从而实现分区喷氨的准确控制。
具体的，入口NOx预测系统中处理烟气量、锅炉负荷、风量配比、煤量配比、磨煤机组合、氧量分布和温度分布等参数通过DCS实时在线数据进行实时采集，通过数学模型分析获得各个参数的权重比例，从而根据实时运行数据按照权重比例对入口NOx浓度进行预测，获得入口NOx浓度预测值。
具体的，喷氨总量控制系统中入口NOx浓度预测值、入口NOx浓度测量值、出口NOx浓度设定值和出口NOx浓度测量值进行耦合分析，从何赋予入口NOx浓度预测值、入口NOx浓度测量值、出口NOx浓度设定值和出口NOx浓度测量值的不同权重，后与处理烟气量进行耦合计算获得NOx控制总量计算值，并通过出口NOx浓度设定值和出口NOx浓度测量值进一步前馈修正喷氨总量控制信号，从而开展喷氨总量控制。
具体的，分区喷氨控制系统中各分区出口NOx浓度测量值前馈到各分区喷氨流量的控制，并通过各分区喷氨流量测量值进一步修正各分区喷氨流量控制信号，从而通过PID控制系统形成分区喷氨流量阀门调整信号。
具体的，所述入口NOx预测系统为SCR脱硝系统提供喷氨的入口边界条件，从而克服入口NOx浓度测量值的延长性，保障喷氨调整的实时性；所述喷氨总量控制系统通过入口NOx浓度预测值、入口NOx浓度测量值、出口NOx浓度设定值和出口NOx浓度测量值实现喷氨总量和出口NOx浓度的准确控制，并开展实时准确调整；所述分区喷氨控制系统在总量控制的前提下，对出口NOx浓度分布进一步优化，保证出口NOx浓度的均布性，降低出口NOx浓度不均造成的氨逃逸浓度；
所述入口NOx预测系统、喷氨总量控制系统和分区喷氨控制系统三者相互组合，互为反馈，从而实现SCR脱硝系统的精准喷氨控制。
本发明SCR脱硝系统精准喷氨控制方法，通过实施入口NOx数学模型预测分析，实时控制喷氨总量调整，在保证脱硝系统稳定达标排放的条件下，进一步降低喷氨总量，有限控制脱硝系统运行成本，同时将喷氨总量与分区喷氨有效结合，实现脱硝喷氨控制系统前馈与后馈的有机验证，有效降低脱硝控制系统中测量仪表强非线性和大时滞性的影响，提高脱硝喷氨控制系统的准确性和实时性；有效控制脱硝系统出口NOx排放浓度，降低逃逸氨对尾部设备的腐蚀与堵塞；从而实现还原剂消耗、脱硝装置运维成本和脱硝系统后部设施均能够有效控制，能够产生显著的环保效益与经济效益。
本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种SCR脱硝系统精准喷氨控制方法，其特征在于：包括入口NOx预测系统、喷氨总量控制系统和分区喷氨控制系统；
所述入口NOx预测系统为喷氨总量控制系统提供入口NOx浓度的预测值，从而指导喷氨总量控制系统的运行，所述喷氨总量控制系统控制出口NOx排放浓度，并通过分区喷氨控制系统调整出口NOx排放浓度的均布性；
所述入口NOx预测系统中将处理烟气量、锅炉负荷、风量配比、煤量配比、磨煤机组合、氧量分布和温度分布边界参数进行数学模型分析，从而获得入口NOx浓度预测值；
所述喷氨总量控制系统中首先将入口NOx浓度预测值、入口NOx浓度测量值、出口NOx浓度设定值、出口NOx浓度测量值以及处理烟气量进行耦合计算，从而获得NOx总量耦合计算值，其次将NOx总量耦合计算值转化为喷氨总量控制信号；最后通过出口NOx浓度设定值和出口NOx浓度测量值对喷氨总量控制信号进行修正，修正后的喷氨总量控制信号进入PID系统调整喷氨总量控制调阀；从而实现喷氨总量的准确控制；
所述分区喷氨控制系统中首先通过各分区出口NOx浓度测量值形成各分区喷氨控制信号，用于分区喷氨流量控制阀门调整；其次分区喷氨流量实测值和喷氨总量控制系统对分区喷氨量进行修正，形成分区喷氨量修正值；最后将分区喷氨量修正值前馈值PID系统，进而对分区喷氨流量阀门进行调整控制；从而实现分区喷氨的准确控制。
2.根据权利要求1所述的SCR脱硝系统精准喷氨控制方法，其特征在于：处理烟气量、锅炉负荷、风量配比、煤量配比、磨煤机组合、氧量分布和温度分布参数通过DCS实时在线数据进行实时采集，通过数学模型分析获得各个参数的权重比例，从而根据实时运行数据按照权重比例对入口NOx浓度进行预测，获得入口NOx浓度预测值。
3.根据权利要求1所述的SCR脱硝系统精准喷氨控制方法，其特征在于：所述入口NOx浓度预测值、入口NOx浓度测量值、出口NOx浓度设定值和出口NOx浓度测量值进行耦合分析，从何赋予入口NOx浓度预测值、入口NOx浓度测量值、出口NOx浓度设定值和出口NOx浓度测量值的不同权重，后与处理烟气量进行耦合计算获得NOx控制总量计算值，并通过出口NOx浓度设定值和出口NOx浓度测量值进一步前馈修正喷氨总量控制信号，从而开展喷氨总量控制。
4.根据权利要求1所述的SCR脱硝系统精准喷氨控制方法，其特征在于：各分区出口NOx浓度测量值前馈到各分区喷氨流量的控制，并通过各分区喷氨流量测量值进一步修正各分区喷氨流量控制信号，从而通过PID控制系统形成分区喷氨流量阀门调整信号。
5.根据权利要求1所述的SCR脱硝系统精准喷氨控制方法，其特征在于：所述入口NOx预测系统为SCR脱硝系统提供喷氨的入口边界条件，从而克服入口NOx浓度测量值的延长性，保障喷氨调整的实时性；所述喷氨总量控制系统通过入口NOx浓度预测值、入口NOx浓度测量值、出口NOx浓度设定值和出口NOx浓度测量值实现喷氨总量和出口NOx浓度的准确控制，并开展实时准确调整；所述分区喷氨控制系统在总量控制的前提下，对出口NOx浓度分布进一步优化，保证出口NOx浓度的均布性，降低出口NOx浓度不均造成的氨逃逸浓度；
所述入口NOx预测系统、喷氨总量控制系统和分区喷氨控制系统三者相互组合，互为反馈，从而实现SCR脱硝系统的精准喷氨控制。
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| CN113446598A (zh) * | 2021-05-26 | 2021-09-28 | 山西河坡发电有限责任公司 | 一种cfb锅炉全负荷下低氮燃烧分区控制方法 |
| CN113446598B (zh) * | 2021-05-26 | 2022-10-04 | 山西河坡发电有限责任公司 | 一种cfb锅炉全负荷下低氮燃烧分区控制方法 |
| CN113433911A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-09-24 | 浙江大学 | 基于浓度精准预测的脱硝装置喷氨精准控制系统与方法 |
| CN113433911B (zh) * | 2021-06-30 | 2022-05-20 | 浙江大学 | 基于浓度精准预测的脱硝装置喷氨精准控制系统与方法 |
| CN113847609A (zh) * | 2021-09-29 | 2021-12-28 | 华南理工大学 | 基于前馈模型预测误差自修正的垃圾焚烧炉脱硝控制方法 |
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| CN115463543A (zh) * | 2022-07-28 | 2022-12-13 | 华电电力科学研究院有限公司 | 一种燃煤机组scr脱硝精准喷氨系统 |
| CN115463543B (zh) * | 2022-07-28 | 2023-06-16 | 华电电力科学研究院有限公司 | 一种燃煤机组scr脱硝精准喷氨系统 |
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