CN114063661A - 计算SCR脱硝出口NOx浓度控制系统的定值的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种计算SCR脱硝出口NOx浓度控制系统的定值的方法。该方法利用烟囱侧NOx浓度小时均值和烟囱侧NOx浓度控制目标值的差值进行比例微分计算，然后利用得到的修正值修正烟囱侧NOx浓度控制目标值，最后再利用修正后的烟囱侧NOx浓度控制目标值和SCR出口NOx浓度小时均值与烟囱侧NOx浓度小时均值的比值推算处SCR出口NOx浓度控制目标值，从而简化了烟囱排放口NOx浓度的自动控制，使得控制系统的稳定性显著增强，从而真正实现自动控制烟囱侧的NOx浓度。
Description
技术领域
本发明涉及一种计算SCR出口NOx浓度控制目标值的方法，属于火力发电厂NOx浓度测量技术领域。
背景技术
火力发电厂有两种自动控制方案：一是仅控制SCR脱硝出口的NOx浓度，不控制下游烟囱排放口的NOx浓度；二是控制烟囱排放口的NOx浓度，实现方法是用烟囱侧NOx浓度瞬时值，经过PID控制器运算，推算SCR脱硝出口的NOx浓度控制的目标值，再进行自动控制。第二种方案在实现过程中，由于烟气从SCR脱硝出口NOx浓度测量点流到烟囱NOx 浓度测量点，需经过3～5min的延时，再加上烟囱侧NOx浓度起伏波动不定，由此使得计算出的SCR脱硝出口的NOx浓度定值也是很不稳定；绝大多数情况下。这种方案在发电企业中根本无法实现，控制烟囱排放口NOx浓度的自动也无法投入。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供一种简化了烟囱排放口NOx浓度的自动控制，使得控制系统的稳定性显著增强的计算SCR出口NOx浓度控制目标值的方法。
为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：一计算SCR脱硝出口NOx浓度控制系统的定值的方法，该方法包括如下步骤：
计算SCR出口NOx浓度小时均值与烟囱侧NOx浓度小时均值，并计算二者的比值，记为x；
根据烟囱侧NOx浓度小时均值和烟囱侧NOx浓度控制目标值，利用比例微分控制器计算烟囱侧NOx浓度的动态修正值，记为y；
对烟囱侧NOx控制目标值与y求和后乘以x，得到SCR出口NOx浓度控制目标值。
对上述技术方案的进一步设计为：所述烟囱侧NOx浓度的动态修正值的计算公式为：
其中y(s)表示烟囱侧NOx浓度的动态修正值；e(s)表示烟囱侧NOx浓度小时均值与烟囱侧NOx浓度控制目标值之间的差值，kp表示比例微分控制器的比例系数，kd表示微分的放大倍数，Td表示微分的时间常数。所述微分的放大倍数为0.4。所述微分的时间常数为360s。
所述SCR出口NOx浓度小时均值为当前时刻前一小时内SCR出口NOx浓度数据的平均值。所述烟囱侧NOx浓度小时均值为当前时刻前一小时内烟囱侧NOx浓度数据的平均值。
所述SCR出口NOx浓度小时均值与烟囱侧NOx浓度小时均值的比值通过除法器实现，
所述烟囱侧NOx浓度的动态修正值通过PID控制器计算得到，所述烟囱侧NOx浓度小时均值和烟囱侧NOx浓度控制目标值的差值输入PID控制器，PID控制器输出值为烟囱侧NOx浓度的动态修正值。
所述SCR出口NOx浓度控制目标值通过加法器和乘法器计算得到，所述PID控制器的输出值和烟囱侧NOx浓度控制目标值分别输入加法器，加法器输出值为修正后的烟囱侧NOx 浓度控制目标值；将加法器输出值和除法器输出值分别输入乘法器，乘法器输出值为SCR出口NOx浓度控制目标值。
本发明与现有技术相比具有的有益效果为：
本发明利用烟囱侧NOx浓度小时均值和烟囱侧NOx浓度控制目标值的差值进行比例微分计算，然后利用得到的修正值修正烟囱侧NOx浓度控制目标值，最后再利用修正后的烟囱侧NOx浓度控制目标值和SCR出口NOx浓度小时均值与烟囱侧NOx浓度小时均值的比值推算处SCR出口NOx浓度控制目标值，从而简化了烟囱排放口NOx浓度的自动控制，使得控制系统的稳定性显著增强，从而真正实现自动控制烟囱侧的NOx浓度。
附图说明
图1为本发明实施例的计算SCR出口NOx浓度控制目标值方法的流程示意图；
图2为本发明实施例的计算SCR出口NOx浓度控制目标值方法的原理图；
图3为本发明实施例的总排口烟囱侧NOx浓度均值目标值扰动的控制效果截图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
需要说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
实施例
由于绝大多数情况下，SCR出口NOx浓度显示值与烟囱侧的NOx浓度，即政府监控点的显示值根本不一致，而且还存在较大的时间差；所以本实施例根据在电负荷基本稳定的情况下，SCR出口NOx浓度显示值与烟囱侧的NOx浓度的平均值的比例关系基本不变这一确定的关系，结合静态转换与动态修正，可以计算出相对稳定的SCR出口NOx浓度控制目标值。
本实施例采用的实现方法如下：
计算SCR出口NOx浓度小时均值与烟囱侧NOx浓度小时均值，并计算二者的比值；
根据烟囱侧NOx浓度小时均值和烟囱侧NOx浓度控制目标值，利用比例微分控制器计算烟囱侧NOx浓度的动态修正值；所述烟囱侧NOx浓度的动态修正值的计算公式为：
其中y(s)表示烟囱侧NOx浓度的动态修正值；e(s)表示烟囱侧NOx浓度小时均值与烟囱侧NOx浓度控制目标值之间的差值，kp表示比例微分控制器的比例系数，kd表示微分的放大倍数，本实施例为0.4，Td表示微分的时间常数，为360s。
对烟囱侧NOx控制目标值与烟囱侧NOx浓度的动态修正值求和后乘以SCR出口NOx浓度小时均值与烟囱侧NOx浓度小时均值的比值，得到SCR出口NOx浓度控制目标值。
参照图2所示，本实施例利用SCR脱硝出口NOx浓度小时均值与烟囱侧NOx浓度小时均值之比推算SCR脱硝出口NOx浓度控制目标值的步骤如下：
1、采用除法器计算出SCR出口NOx浓度小时均值与烟囱侧NOx浓度小时均值之比。
除法器1两输入端分别输入SCR出口NOx浓度小时均值A与烟囱侧NOx浓度小时均值B两个信号，并按照SCR出口NOx浓度小时均值除以烟囱侧NOx浓度小时均值的方式进行计算，得到二者的比值。本实施例中SCR出口NOx浓度小时均值为当前时刻前一小时内SCR 出口NOx浓度数据的平均值，所述烟囱侧NOx浓度小时均值为当前时刻前一小时内烟囱侧 NOx浓度数据的平均值。
2、采用PID控制器计算烟囱侧NOx浓度动态修正值，即偏离烟囱侧NOx浓度小时均值定值所期望改变的大小。在本实施例中，将烟囱侧NOx浓度小时均值与烟囱侧NOx浓度控制目标值求取差值，该差值经PID控制器2的比例微分功能，换算成烟囱侧NOx浓度动态修正值。烟囱侧NOx浓度动态修正值的特点就是：烟囱侧NOx浓度小时均值稳定在烟囱侧NOx 浓度小时均值定值时，输出为0。引入比例微分控制器的目的，是为了加快调节速度，而且修正不会无限放大。
3.采用加法器3计算烟囱侧NOx浓度瞬时控制目标值。加法器3的两个输入信号c和d， c代表PID控制器2输出的烟囱侧NOx浓度动态修正值，该值只有在烟囱侧NOx浓度小时均值与烟囱侧NOx浓度控制目标值之间存在动态偏差时才发挥作用，d代表烟囱侧NOx浓度小时均值目标值，是烟囱侧NOx浓度均值静态控制目标值，加法器输出二者的和，相当于计算得出动态的烟囱NOx浓度控制目标值。
4.采用乘法器4将烟囱侧NOx浓度瞬时控制目标值目标值换算成SCR出口NOx浓度瞬时控制目标值。乘法器4的两个输入信号分别是烟囱侧NOx浓度瞬时控制目标值和SCR出口NOx浓度小时均值与烟囱侧NOx浓度小时均值之比，计算出SCR出口NOx浓度瞬时控制目标值。简化脱硝喷氨自动控制过程，真正实现烟囱排放口NOx浓度的自动控制。
图3为应用本实施例方法后，某电厂运行人员改变烟囱侧NOx浓度小时均值的控制目标值后的实际控制效果截图。在整点时刻(环保局验收时间点)，误差控制在0.5mg/Nm3之内。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种计算SCR脱硝出口NOx浓度控制系统的定值的方法，其特征在于：
计算SCR出口NOx浓度小时均值与烟囱侧NOx浓度小时均值，并计算二者的比值，记为x；
根据烟囱侧NOx浓度小时均值和烟囱侧NOx浓度控制目标值，利用比例微分控制器计算烟囱侧NOx浓度的动态修正值，记为y；
对烟囱侧NOx控制目标值与y求和后乘以x，得到SCR出口NOx浓度控制目标值。
2.根据权利要求1所述计算SCR脱硝出口NOx浓度控制系统的定值的方法，其特征在于：所述烟囱侧NOx浓度的动态修正值的计算公式为：
其中y(s)表示烟囱侧NOx浓度的动态修正值；e(s)表示烟囱侧NOx浓度小时均值与烟囱侧NOx浓度控制目标值之间的差值，kp表示比例微分控制器的比例系数，kd表示微分的放大倍数，Td表示微分的时间常数。
3.根据权利要求2所述计算SCR脱硝出口NOx浓度控制系统的定值的方法，其特征在于：所述SCR出口NOx浓度小时均值为当前时刻前一小时内SCR出口NOx浓度数据的平均值。
4.根据权利要求2所述计算SCR脱硝出口NOx浓度控制系统的定值的方法，其特征在于：所述烟囱侧NOx浓度小时均值为当前时刻前一小时内烟囱侧NOx浓度数据的平均值。
5.根据权利要求2所述计算SCR脱硝出口NOx浓度控制系统的定值的方法，其特征在于：所述微分的放大倍数为0.4。
6.根据权利要求5所述计算SCR脱硝出口NOx浓度控制系统的定值的方法，其特征在于：所述微分的时间常数为360s。
7.根据权利要求2所述计算SCR脱硝出口NOx浓度控制系统的定值的方法，其特征在于：所述SCR出口NOx浓度小时均值与烟囱侧NOx浓度小时均值的比值通过除法器实现。
8.根据权利要求7所述计算SCR脱硝出口NOx浓度控制系统的定值的方法，其特征在于：所述烟囱侧NOx浓度的动态修正值通过PID控制器计算得到，所述烟囱侧NOx浓度小时均值和烟囱侧NOx浓度控制目标值的差值输入PID控制器，PID控制器输出值为烟囱侧NOx浓度的动态修正值。
9.根据权利要求8所述计算SCR脱硝出口NOx浓度控制系统的定值的方法，其特征在于：所述SCR出口NOx浓度控制目标值通过加法器和乘法器计算得到，所述PID控制器的输出值和烟囱侧NOx浓度控制目标值分别输入加法器，加法器输出值为修正后的烟囱侧NOx浓度控制目标值。
10.根据权利要求9所述计算SCR脱硝出口NOx浓度控制系统的定值的方法，其特征在于：将加法器输出值和除法器输出值分别输入乘法器，乘法器输出值为SCR出口NOx浓度控制目标值。
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