CN115629581A - 一种基于自动解耦的精准喷氨控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于自动解耦的精准喷氨控制方法和系统，该控制方法包括：获取火电机组脱硝系统当前的运行数据；将获取的运行数据输入至预先建立好的智能解耦算法模型中，得到喷氨控制策略；根据运行数据以及喷氨控制策略，计算当前的氨氮匹配参数，并与专家库中对应机组负荷的氨氮匹配参数进行比较，得到最优喷氨控制策略；对输出的最优喷氨控制策略进行限值检查，输出检查后的喷氨控制策略。该控制方法实现解耦全自动，解决了传统人工测量工作量大、误差大及解耦难度大的问题。

Description

一种基于自动解耦的精准喷氨控制方法和系统

技术领域

本发明涉及自动解耦、智能控制以及精准喷氨的技术领域，尤其涉及一种基于自动解耦的精准喷氨控制方法和系统。

背景技术

随着新能源发电的快速发展，风电、光伏等新能源电站已经成为能源结构调整的选择之一。由于风、光新能源对外界自然条件依赖性较强，这将导致部分区域存在严重的调峰缺口。在此背景下，火电机组需要进一步提高快速变负荷能力，从而平抑新能源电力对电网的冲击。

火电机组负荷的快速升降会造成烟气中NOx浓度发生大幅变化，传统的电厂脱硝SCR(选择性催化还原技术)系统控制策略虽然能起到一定的作用，但在快速性、准确性和经济性上无法满足现场的实际需求。在NOx深度减排和机组深度调峰的背景下，SCR脱硝系统普遍存在过量喷氨、空预器堵塞、无法自动投运、脱硝能耗增加等现象，严重影响了锅炉及脱硝装置安全、稳定和经济运行。究其原因是脱硝系统流场和NOx浓度分布存在复杂的耦合关系，导致喷氨无法实现均衡配比，因此无法实现真正意义上的精准喷氨。

发明内容

为提升火电机组脱硝系统的整体性能，对脱硝系统流场和NOx浓度分布存在复杂的耦合关系进行解耦，解决喷氨不均衡、喷氨过量、空预器堵塞问题，本发明设计出一种基于自动解耦的精准喷氨控制方法和一种基于自动解耦的精准喷氨控制系统，使得火电机组锅炉及脱硝装置实现安全、稳定和经济运行。

本发明的另一目的是提供一种基于自动解耦的精准喷氨控制系统。

本发明的技术方案如下：

一种基于自动解耦的精准喷氨控制方法，包括以下步骤：

1)获取火电机组脱硝系统当前的运行数据，包括DCS系统数据和CEMS系统数据；所述DCS系统数据包括机组负荷、入口NOx浓度、入口氧浓度、烟气量；所述CEMS系统数据包括SCR出口多点NOx浓度、多点氨浓度、多点流速、分区喷氨量；

2)将获取的运行数据输入至预先建立好的智能解耦算法模型中，得到喷氨控制策略，所述喷氨控制策略包括支阀开度、喷嘴密度、喷嘴旋角、耦合系数；

3)根据运行数据以及喷氨控制策略，计算当前的氨氮匹配参数，并与专家库中对应机组负荷、入口NOx浓度的氨氮匹配参数进行比较，得到最优喷氨控制策略；

4)对输出的最优喷氨控制策略进行限值检查，输出检查后的喷氨控制策略。

进一步地，所述智能解耦算法模型的建立方法包括：

获取火电机组脱硝系统的历史运行数据和脱硝反应器设计参数，所述历史运行数据包括DCS系统数据和CEMS系统数据；所述脱硝反应器设计参数包括反应器入口横截面积、变径后水平烟道横截面积、变径后竖直烟道横截面积、催化剂设计厚度、反应器厚度、反应器宽度；

采用CFD数值模拟方法利用历史运行数据建立SCR物理模型，并对所建立的SCR物理模型进行网格划分，进而得到流场分布参数和喷氨格栅参数；

根据流场分布参数和喷氨格栅参数，基于湍流动能k方程和湍流动能耗散率ε组成的k-ε微分模型，对烟气在烟道中的流动特性进行模拟建立三维湍流模型，进而完成解耦算法模型的建立。

进一步地，所述三维湍流模型满足质量守恒、能量守恒和动量守恒要求。

进一步地，所述支阀开度包括SCRA侧的多分区支阀开度和SCRB侧的多分区支阀开度；所述喷嘴密度为喷氨格栅喷嘴数与喷氨区横截面面积的比值；所述喷嘴旋角为喷嘴竖直布置时喷嘴在水平方向的旋角；所述耦合系数为分区之间的关联系数

进一步地，所述氨氮匹配参数包括氨氮摩尔比不均匀偏差系数C_x、氨氮混合系数β及不均匀度RSD。

进一步地，步骤3)中，所述专家库记录有各机组负荷下的氨氮匹配参数和喷氨控制策略；若当前机组负荷、入口NOx浓度下的氨氮匹配参数均小于专家库中对应机组负荷、入口NOx浓度对应的氨氮匹配参数，则将专家库中该机组负荷、入口NOx浓度中的数据替换为当前机组负荷下的氨氮匹配参数和喷氨控制策略，该喷氨控制策略为最优喷氨控制策略出；否则以专家库中该机组负荷对应的喷氨控制策略为最优喷氨控制策略。

进一步地，建立智能解耦算法模型时，先对获取的历史运行数据进行预处理，再进行CFD数值模拟。

进一步地，所述预处理方法采用均值插补法和限值判断法。

进一步地，所述限值检查的具体步骤包括：分别判断最优喷氨控制策略中各项参数是否在设计量程内，若在设计量程内则直接输出最优喷氨控制策略；若不在设计量程内，则按设计量程的高限值或低限值调整最优喷氨控制策略，输出检查后的喷氨控制策略。

一种基于自动解耦的精准喷氨控制系统，包括数据获取模块、智能解耦模块、寻优模块、限制检查模块；

所述数据获取模块，用于获取火电机组脱硝系统当前的运行数据，包括DCS系统数据和CEMS系统数据；所述DCS系统数据包括机组负荷、入口NOx浓度、入口氧浓度、烟气量；所述CEMS系统数据包括SCR出口多点NOx浓度、多点氨浓度、多点流速、分区喷氨量；

所述智能解耦模块，用于将获取的运行数据输入至预先建立好的智能解耦算法模型中，得到喷氨控制策略，所述喷氨控制策略包括支阀开度、喷嘴密度、喷嘴旋角、耦合系数；

所述寻优模块，用于根据运行数据以及喷氨控制策略，计算当前的氨氮匹配参数，并与专家库中对应当前机组负荷的氨氮匹配参数进行比较，得到最优喷氨控制策略；

所述限制检查模块用于对输出的最优喷氨控制策略进行限值检查，输出检查后的喷氨控制策略。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果

1、本发明提出一种基于自动解耦的精准喷氨控制方法和系统，该控制方法和系统对实时的火电机组脱硝系统运行数据进行解耦分析，得到由支阀开度、喷嘴密度、喷嘴旋角、耦合系数组成的喷氨控制策略，再根据专家库进行历史数据寻优并，得到最优的喷氨控制策略，能够实现解耦全自动，解决了传统人工测量工作量大、误差大及解耦难度大的问题。

2、本发明控制方法中的智能解耦算法模型，通过历史数据建立SCR物理模型，得到流场分布参数和喷氨格栅参数，对烟气在烟道中的流动特性进行模拟建立三维湍流模型，从得出射流对于SCR脱硝系统氨氮混合效果的影响，进而完成解耦算法模型的建立，实现精确的解耦控制，有效降低了复杂的耦合现象对脱硝控制的影响，解决喷氨不均衡、喷氨过量、空预器堵塞问题。

3、本发明控制方法将由当前运行数据得到的喷氨控制策略与专家库中数据进行比较，实现历史数据寻优，能够得到最优喷氨控制策略，实现了全工况下精准喷氨的最优控制。

附图说明

图1为本发明控制方法的流程图；

图2为SCRA侧和B侧分区示意图；

图3为SCR入口水平烟道至竖直烟道的仿真图；

图4为SCR喷氨格栅三维网络示意图；

图5为喷嘴旋角示意图；

图6为自动解耦APP主界面截图；

图7为自动解耦APP部分解耦输出参数示意图；

图8为本发明控制系统框图；

图9为加装控制系统后的火电机组脱硝系统原理框图；

图10为加装控制系统后的火电机组脱硝系统的网络连接图；

图11为加装控制系统后的火电机组脱硝系统的喷氨流程图。

具体实施方式

实施例一：

本发明基于自动解耦的精准喷氨控制方法，如图1所示，包括以下步骤：

1)获取火电机组脱硝系统当前的运行数据，包括DCS(DistributedControlSystem)系统数据和CEMS(Continuous Emission MonitoringSystem)系统数据；DCS系统数据包括机组负荷、入口NOx浓度、入口氧浓度、烟气量；CEMS系统数据包括SCR出口多点NOx浓度、多点氨浓度、多点流速、分区喷氨量；

2)将获取的运行数据输入至预先建立好的智能解耦算法模型中，得到喷氨控制策略，喷氨控制策略包括支阀开度、喷嘴密度、喷嘴旋角、耦合系数；其中，支阀开度包括SCRA侧多分区的支阀开度和SCRB侧多分区的支阀开度；喷嘴密度为喷氨格栅喷嘴数与喷氨区横截面面积的比值；喷嘴旋角为喷嘴竖直布置时喷嘴在水平方向的旋角；所述耦合系数为分区之间的关联系数。

3)根据运行数据以及喷氨控制策略，计算当前的氨氮匹配参数，并与专家库中对应机组负荷、入口NOx的氨氮匹配参数进行比较，得到最优喷氨控制策略；

4)对输出的最优喷氨控制策略进行限值检查，输出检查后的喷氨控制策略。

上述精准喷氨控制方法首先通过对实时的火电机组脱硝系统运行数据进行解耦分析，得到由支阀开度、喷嘴密度、喷嘴旋角、耦合系数组成的喷氨控制策略，再根据专家库进行历史数据寻优并，得到最优的喷氨控制策略，能够实现解耦全自动，解决了传统人工测量工作量大、误差大及解耦难度大的问题。

实施例二：

本实施例的进一步可选设计在于：本例中对智能解耦算法模型的建立：

1、获取火电机组脱硝系统的历史运行数据和脱硝反应器设计参数，历史运行数据包括DCS系统数据和CEMS系统数据；脱硝反应器设计参数包括反应器入口横截面积、变径后水平烟道横截面积、变径后竖直烟道横截面积、催化剂设计厚度、反应器厚度、反应器宽度；如图2所示，SCR脱硝系统分为A侧和B侧，将SCRA侧和B侧各取10个区域作为测点，每个区域分别计作A1,A2,A3,...,A10,B1,B2,B3,...,B10。为了提高CFD数值模拟精度，在脱硝反应器A侧和B侧水平烟道入口处和竖直烟道出口处分别从深度和宽度(进深)方向上进一步进行区域划分。

2、采用CFD数值模拟方法，利用历史运行数据通过CFD前处理工具Gambit建立SCR物理模型，建模比例为1：1。

3、再使用TGrid的四面体和六面体的网格法对所建立的SCR物理模型进行网格划分，然后对SCR物理模型的网格进行加密，加密网格的位置选择在导流板和首层催化剂入口处，这样可以仿真结果更加准确，之后得到如图3所示的SCR入口水平烟道至竖直烟道的仿真图和如图4所示的SCR喷氨格栅三维网络图，进而能够得到流场分布参数和喷氨格栅参数(格栅行数、列数和间距)；

根据CFD仿真得出的流场分布参数和喷氨格栅参数，对烟气在烟道中的流动特性进行模拟建立三维湍流模型，三维湍流模型满足质量守恒、能量守恒和动量守恒要求。由此完成解耦算法模型的建立。

结合脱硝系统实际特性，本例所建立的三维湍流模型基于k-ε微分模型，湍流动能k计算方程为：

湍流动能耗散率ε计算方程为：

其中：

ρ为流体密度；

t为时间；

u_i和x_i分别为在i方向上的速度矢量和在i方向上的坐标；

x_j为在j方向上的坐标；

G_k由湍流动能k产生，k由平均速度的梯度引起；

G_b为浮力产生的湍流动能；

Ym为产生于可压缩湍流脉动扩张；

μ为流体动力粘度；

μ_t为流体的相对动力粘度；

C_1ε、C_2ε、C_3ε为经验常数；

σ_k为与湍动能k对应的Prandtl数；

σ_ε为与湍流耗散率ε相对应的Prandtl数；

S_k，S_ε为用户自定义的源项。

求解得出湍流动能k和湍流动能耗散率ε后，使用FLUENT软件将k和ε通过配置界面设置到建模预设参数中，即可完成模型的建立。

解耦算法模型的输入为DCS系统数据和CEMS系统数据，输出为喷氨控制策略中的喷嘴密度、喷嘴旋角和耦合系数，再根据喷嘴密度、喷嘴旋角和耦合系数可计算得到喷氨控制策略中的支阀开度。

作为喷氨格栅上补充的设计参数，喷氨控制策略中的喷嘴密度N至关重要，它的计算式为：N＝n/A，n为喷氨格栅喷嘴数，A为喷氨区横截面面积。在SCR脱硝系统的喷氨格栅中，通过改变喷嘴的数量来控制喷氨格栅中N的变化，SCR脱硝系统烟道中NH3与NO的匹配情况会随着N的增大得到有效地改善，充分混合所需的混合距离也会随着N的增大而减小。但是当到一定值时，喷氨格栅已经可以覆盖整个喷氨区域，继续增大N收益不大。

此外喷氨格栅相邻喷嘴之间的射流也存在着相互影响的作用，为了分析喷氨格栅相邻喷嘴之间射流的相互影响，本发明定义喷嘴旋角γ为喷口竖直布置时喷嘴在水平方向的旋角。如图5所示，喷嘴中喷射出的还原剂射流与烟道中烟气流向之间的夹角称作喷嘴旋角γ。当喷氨格栅喷嘴旋角从0变化到其它数值时，喷氨格栅原喷嘴所在位置会发生变化，即由原先的单喷嘴单喷嘴变为单喷嘴双喷嘴呈现“Y”形分布。因而，当喷氨格栅喷嘴旋角发生变化时，无论是喷氨格栅的几何结构还是射流之间的相互作用都会受到影响。当喷嘴旋角γ增大时，喷氨区域横截面处喷嘴的中间区域流场分布变得更加离散，还原剂射流在中心区域中以切圆的形式汇合，形成一道随着烟道方向发展并耗散的气旋，卷吸周围烟气。这样显然会使得烟道中的NH₃与NOx能够更加均匀的混合。

本发明还定义了分区之间的耦合系数Ψ，Ψ为分区之间的关联系数，表示分区之间的相互干扰和影响，Ψ值越大，代表分区喷氨之间的耦合关系越强，反之越弱。当Ψ为0时，表示区域间无耦合关系。

以下以SCRA侧分区1为例，给出该分区的支阀开度的计算方法。设SCRA侧分区1(记为A1)实际喷氨量为M1,根据物料守恒的得出的理论喷氨量为m1,A1与自身、A2,A3,..A10的耦合系数分别为Ψ1，Ψ2，Ψ3，...，Ψ10，分区采样得到的NOx浓度分别为NOx1，NOx2，NOx3，...NOx10。则实际喷氨量：

M1＝m1ψ1+m2ψ2+m3ψ2+...+m10ψ10(ψ|ψ≥0且ψ≤1)

则该分区的支阀开度P1＝kM1，其中P1代表A侧分区1电动调阀开度，k代表电动调阀与喷氨流量的线性系数。

本实施例根据上述智能解耦算法模型的建立过程开发了自动解耦APP，该自动解耦APP的主界面截图如图6所示，该APP可对解耦参数(解耦模式、阀门行数、阀门列数、阀门总数、开度和反应时间)进行配置，同时可以显示解耦参数(A侧NOx、B侧NOx、阀门序号、开始地址、采样个数和运行状态)当输入火电机组脱硝系统当前的运行数据后，以SCRA侧为例，部分解耦输出参数如图7所示。图7中，ID是数据记录条数，Unit是区域编码，Insert_time是数据记录时间，load是机组负荷，no_in_mv是入口NOx浓度，wind_second是风量，AIGRow是分区行数，AIGColumn是分区列数，AIGSUM是分区总数，Coup1是A1区域对自身的耦合系数，Coup2是A1区域与A2区域的耦合系数，Coup3是A1区域与A3区域的耦合系数，Coup4是A1区域与A4区域的耦合系数，Coup5是A1区域与A5区域的耦合系数，Coup6是A1区域与A6区域的耦合系数，Coup7是A1区域与A7区域的耦合系数，Coup8是A1区域与A8区域的耦合系数，Coup9是A1区域与A9区域的耦合系数，Coup10是A1区域与A10区域的耦合系数。

实施例三：

本实施例的进一步可选设计在于：

本例中氨氮匹配参数包括氨氮摩尔比不均匀偏差系数C_x、氨氮混合系数β及不均匀度RSD。

SCR脱硝系统内首层催化剂入口截面处NH3与NOx的匹配效果直接决定了该系统的脱硝效率。在工程中，业内有两个常用参数可以判断氨氮匹配的优劣情况，即氨氮摩尔比不均匀偏差系数C_x和氨氮混合系数β，其中SCRA侧和SCRB侧计算相同，以下以SCRA侧为例，给出该侧的氨氮匹配参数的计算方法。

x_i为计算的氨氮摩尔比的值，NH3_i是在第i个分区处CEMS测量的氨的浓度值，N_i是第i个分区处CEMS测量的NOx的浓度值，n为样本数量，本实施例中指SCRA的分区数量。x₀为氨氮摩尔比平均值。δ_x为氨氮摩尔比标准差；首层催化剂入口处的C_x与β的数值越小，氨氮匹配情况越好。一般工程中对SCR脱硝系统首层催化剂入口处的设计要求为C_x≤5％、β≤5％。

除此之外，SCR出口NOx不均匀度RSD也是衡量精准喷氨好坏的中要因素。

设分区不均匀度为RSD，则

其中，STD表示给定样本的标准偏差，AVE是给定样本的算术平均值；NOx1～NOxN分别对应为分区1～分区N的NOx浓度。

实施例四：

本实施例的进一步可选设计在于：专家库采用SQL数据库并记录有各机组负荷下的氨氮匹配参数和喷氨控制策略；若当前机组负荷、入口NOx浓度下的氨氮匹配参数均小于专家库中对应机组负荷、入口NOx浓度对应的氨氮匹配参数，则将专家库中该机组负荷、入口NOx浓度中的数据替换为当前机组负荷下的氨氮匹配参数和喷氨控制策略，该喷氨控制策略为最优喷氨控制策略出；否则以专家库中该机组负荷对应的喷氨控制策略为最优喷氨控制策略。

实施例五：

本实施例的进一步可选设计在于：实施例二在建立智能解耦算法模型时，先对获取的历史运行数据进行预处理，再进行CFD数值模拟。预处理的目标是保证基本的数据质量，避免因数据丢失或者错误影响后续CFD数值模拟的结果。

预处理方法采用均值插补法和限值判断法。其中，均值插补法是对在时间序列上丢失的少量数据进行补充，限值判断则是根据现场机组运行情况约束了DCS系统数据、CEMS系统数据、反应器参数各个维度数据的上下限值，如遇超限数据，直接作出删除处理。

实施例六：

本实施例的进一步可选设计在于：限值检查的具体步骤包括：分别判断最优喷氨控制策略中各项参数是否在设计量程内，若在设计量程内则直接输出最优喷氨控制策略；若不在设计量程内，则按设计量程的高限值或低限值调整最优喷氨控制策略，输出检查后的喷氨控制策略。上述设计可以避免输出错误控制信号引起系统故障和报警。

实施例七：

一种基于自动解耦的精准喷氨控制系统，如图8所示，包括数据获取模块、智能解耦模块、寻优模块、限制检查模块、喷氨控制模块；

数据获取模块，用于获取火电机组脱硝系统当前的运行数据，包括DCS系统数据和CEMS系统数据；所述DCS系统数据包括机组负荷、入口NOx浓度、入口氧浓度、烟气量；所述CEMS系统数据包括SCR出口多点NOx浓度、多点氨浓度、多点流速、分区喷氨量；

智能解耦模块，用于将获取的运行数据输入至预先建立好的智能解耦算法模型中，得到喷氨控制策略，喷氨控制策略包括支阀开度、喷嘴密度、喷嘴旋角、耦合系数；

寻优模块，用于根据运行数据以及喷氨控制策略，计算当前的氨氮匹配参数，并与专家库中对应当前机组负荷的氨氮匹配参数进行比较，得到最优喷氨控制策略；

限制检查模块用于对输出的最优喷氨控制策略进行限值检查，输出检查后的喷氨控制策略。

实施例八：

本例采用本发明的控制方法和控制系统对某火电机组脱硝系统进行喷氨控制，加装控制系统后的火电机组脱硝系统原理框图如图9所示，主要包括DCS系统、CEMS系统、PLC控制器1、智能解耦算法服务器、SCRA侧支路阀门1-N、A侧可调节喷嘴、SCRB侧支路阀门1-N、B侧可调节喷嘴和PLC控制器2。

CEMS系统和DCS系统分别与PLC控制器1相连；A侧可调节喷嘴和B侧可调节喷嘴分布部分在SCRA和SCRB的喷氨格栅上，SCRA和SCRB的喷嘴分别与SCRA侧支路阀门1-N和SCRB侧支路阀门1-N相连；SCRA侧支路电动阀1-N和SCRB侧支路电动阀1-N分别与PLC控制器2相连，PLC控制器1和PLC控制器2分别与智能解耦算法服务器相连。

加装控制系统后的火电机组脱硝系统的网络连接图如图10所示，其中CEMS系统包括多个采样点位(点位1～点位N)，从而实现对脱硝烟道的NOx以及流速的多点精确侧量，CEMS系统采集的SCR出口多点NOx浓度、多点氨浓度、多点流速、分区喷氨量是用于解耦计算的依据之一。CEMS系统与PLC控制器1通过RS485进行通信。DCS系统将采集到的机组负荷、入口NOx浓度、入口氧浓度、烟气量通过MODBUS方式传输到PLC控制器1。PLC控制器1将从DCS系统、CEMS系统获取的运行数据汇总通过TCP方式发送给智能解耦算法服务器。智能解耦算法服务器对获取到的运行数据进行解耦分析实时计算出SCRA侧支阀开度和B侧支阀开度等喷氨控制策略并通过MODBUS方式发送至PLC控制器2，PLC控制器2控制各电动调阀的开关并将各阀门状态反馈至智能解耦算法服务器。

如图11所示，本实施例中加装控制系统后的火电机组脱硝系统的喷氨流程包括如下步骤：

系统上电后，进行初始化操作，包括DCS系统初始化、CEMS系统初始化、PLC控制器初始化。初始化完成后，智能解耦算法服务器对各模块进行通信状态的检查和确认，如果通信异常，系统将会进行重新初始化操作。如果通信正常，各系统采集数据，并将采集到的DCS系统数据(机组负荷、入口NOx浓度、入口氧浓度、烟气量)和CEMS系统数据(SCR出口多点NOx浓度、多点氨浓度、多点流速、分区喷氨量)发送至至PLC控制器1，PLC控制器1对数据进行汇总打包转发至智能解耦算法服务器。智能解耦算法服务器接收到数据包后先进行数据校验，如果数据异常，则重新获取运行数据，直到获取的运行数据全部正确。当运行数据确认无误后，智能解耦算法服务器根据获取到的多维度数据进行解耦计算，输出喷氨控制策略，再根据根据运行数据以及喷氨控制策略，计算当前的氨氮匹配参数，并与专家库中对应当前机组负荷的氨氮匹配参数进行比较，得到最优喷氨控制策略；对解耦控制的最优喷氨控制策略进行限值检查，输出检查后的喷氨控制策略并存储至SQL。

Claims (10)

1.一种基于自动解耦的精准喷氨控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)获取火电机组脱硝系统当前的运行数据，包括DCS系统数据和CEMS系统数据；所述DCS系统数据包括机组负荷、入口NOx浓度、入口氧浓度、烟气量；所述CEMS系统数据包括SCR出口多点NOx浓度、多点氨浓度、多点流速、分区喷氨量；

2)将获取的运行数据输入至预先建立好的智能解耦算法模型中，得到喷氨控制策略，所述喷氨控制策略包括支阀开度、喷嘴密度、喷嘴旋角、耦合系数；

3)根据运行数据以及喷氨控制策略，计算当前的氨氮匹配参数，并与专家库中对应机组负荷、入口NOx浓度的氨氮匹配参数进行比较，得到最优喷氨控制策略；

4)对输出的最优喷氨控制策略进行限值检查，输出检查后的喷氨控制策略。

2.根据权利要求1所述的基于自动解耦的精准喷氨控制方法，其特征在于：所述智能解耦算法模型的建立方法包括：

获取火电机组脱硝系统的历史运行数据和脱硝反应器设计参数，所述历史运行数据包括DCS系统数据和CEMS系统数据；所述脱硝反应器设计参数包括反应器入口横截面积、变径后水平烟道横截面积、变径后竖直烟道横截面积、催化剂设计厚度、反应器厚度、反应器宽度；

采用CFD数值模拟方法利用历史运行数据建立SCR物理模型，并对所建立的SCR物理模型进行网格划分，进而得到流场分布参数和喷氨格栅参数；

根据流场分布参数和喷氨格栅参数，基于湍流动能k方程和湍流动能耗散率ε组成的k-ε微分模型，对烟气在烟道中的流动特性进行模拟建立三维湍流模型，进而完成解耦算法模型的建立。

3.根据权利要求2所述的基于自动解耦的精准喷氨控制方法，其特征在于：所述三维湍流模型满足质量守恒、能量守恒和动量守恒要求。

4.根据权利要求1所述的基于自动解耦的精准喷氨控制方法，其特征在于：所述支阀开度包括SCRA侧的多分区支阀开度和SCRB侧的多分区支阀开度；所述喷嘴密度为喷氨格栅喷嘴数与喷氨区横截面面积的比值；所述喷嘴旋角为喷嘴竖直布置时喷嘴在水平方向的旋角；所述耦合系数为分区之间的关联系数。

5.根据权利要求1所述的基于自动解耦的精准喷氨控制方法，其特征在于：所述氨氮匹配参数包括氨氮摩尔比不均匀偏差系数C_x、氨氮混合系数β及不均匀度RSD。

6.根据权利要求1所述的基于自动解耦的精准喷氨控制方法，其特征在于：步骤3)中，所述专家库记录有各机组负荷下的氨氮匹配参数和喷氨控制策略；若当前机组负荷、入口NOx浓度下的氨氮匹配参数均小于专家库中对应机组负荷、入口NOx浓度对应的氨氮匹配参数，则将专家库中该机组负荷、入口NOx浓度中的数据替换为当前机组负荷下的氨氮匹配参数和喷氨控制策略，该喷氨控制策略为最优喷氨控制策略出；否则以专家库中该机组负荷对应的喷氨控制策略为最优喷氨控制策略。

7.根据权利要求2所述的基于自动解耦的精准喷氨控制方法，其特征在于：建立智能解耦算法模型时，先对获取的历史运行数据进行预处理，再进行CFD数值模拟。

8.根据权利要求7所述的基于自动解耦的精准喷氨控制方法，其特征在于：所述预处理方法采用均值插补法和限值判断法。

9.根据权利要求1所述的基于自动解耦的精准喷氨控制方法，其特征在于：所述限值检查的具体步骤包括：分别判断最优喷氨控制策略中各项参数是否在设计量程内，若在设计量程内则直接输出最优喷氨控制策略；若不在设计量程内，则按设计量程的高限值或低限值调整最优喷氨控制策略，输出检查后的喷氨控制策略。

10.一种基于自动解耦的精准喷氨控制系统，其特征在于：包括数据获取模块、智能解耦模块、寻优模块、限制检查模块；

所述数据获取模块，用于获取火电机组脱硝系统当前的运行数据，包括DCS系统数据和CEMS系统数据；所述DCS系统数据包括机组负荷、入口NOx浓度、入口氧浓度、烟气量；所述CEMS系统数据包括SCR出口多点NOx浓度、多点氨浓度、多点流速、分区喷氨量；

所述智能解耦模块，用于将获取的运行数据输入至预先建立好的智能解耦算法模型中，得到喷氨控制策略，所述喷氨控制策略包括支阀开度、喷嘴密度、喷嘴旋角、耦合系数；

所述寻优模块，用于根据运行数据以及喷氨控制策略，计算当前的氨氮匹配参数，并与专家库中对应当前机组负荷的氨氮匹配参数进行比较，得到最优喷氨控制策略；

所述限制检查模块用于对输出的最优喷氨控制策略进行限值检查，输出检查后的喷氨控制策略。

Images