CN117599589A - 一种用于燃气机组scr脱硝系统的喷氨自动控制方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于燃气机组SCR脱硝系统的喷氨自动控制方法和系统。本发明的喷氨自动控制方法,包括如下步骤:S1:获取机组负荷与总烟气量的对应关系、催化剂前NOx浓度、NOx浓度目标设定值,根据氨氮反应公式计算并输出理论喷氨量;S2:获取净烟气NOx浓度,根据净烟气NOx浓度与NOx浓度目标设定值的差值输出氨氮反应公式的修正参数,根据理论喷氨量与修正参数的乘积获得修正喷氨量;S3:获取实际喷氨量,根据实际喷氨量与修正喷氨量的差值输出喷氨调节阀门的控制指令。本发明的喷氨自动控制方法和系统可以解决燃气机组烟气快速变化且NOx组成不确定等问题,能够在燃气机组SCR脱硝系统中稳定投运。
Description
技术领域
本发明涉及火力发电厂燃气机组脱硝技术领域,尤其是涉及一种用于燃气机组SCR脱硝系统的喷氨自动控制方法和系统。
背景技术
燃气轮机的主要污染物为燃烧过程中产生的氮氧化物(NOx)。近年来,大量燃气联合循环机组的新增以及NOx排放标准的日益严格,必然会对燃机脱硝技术提出了更高的要求。燃气轮机发电机组大多采用传统的烟气脱硝(SCR)喷氨控制技术,但是严格的排放指标会使SCR脱硝系统的喷氨控制越来越困难。
与燃煤机组不同,燃机排气中NO2的含量很高。实际运行情况表明,根据燃机工况及燃烧方式的不同,NO2可能会占到烟气总体积NOx含量的50%以上。高的NO2含量可以促进快速SCR反应,进而增加NOx的转化率。此外,燃气轮机尾气中的烟尘和SO2含量极低,几乎可以忽略不计,因此不需要考虑催化剂阻塞和中毒等问题。同时,燃机排气中NOx浓度远低于燃煤机组,燃气机组启停速度快,温度变化梯度大、烟气中NOx成分(NO和NO2的占比)波动大、机组启停期间NOx浓度波动大、负荷快速变动导致的烟气量波动大等问题容易引起喷氨过量及氨逃逸。
因此,开发一种用于燃气机组SCR脱硝系统的喷氨自动控制方法和系统以便快速跟踪燃烧调整导致的NOx快速变化,解决SCR出口NOx波动幅度过大,控制合理的喷氨量,降低氨逃逸率,是现阶段燃气机组SCR脱硝系统急需的解决措施。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于燃气机组SCR脱硝系统的喷氨自动控制方法和系统,该喷氨自动控制方法和系统可以解决燃气机组烟气快速变化且NOx组成不确定等问题,能够在燃气机组SCR脱硝系统中稳定投运。
本发明提供一种用于燃气机组SCR脱硝系统的喷氨自动控制方法,包括如下步骤:
S1:获取机组负荷与总烟气量的对应关系、催化剂前NOx浓度、NOx浓度目标设定值,根据氨氮反应公式计算并输出理论喷氨量;
S2:获取净烟气NOx浓度,根据净烟气NOx浓度与NOx浓度目标设定值的差值输出氨氮反应公式的修正参数,根据理论喷氨量与修正参数的乘积获得修正喷氨量;
S3:获取实际喷氨量,根据实际喷氨量与修正喷氨量的差值输出喷氨调节阀门的控制指令。
具体地,步骤S1中,机组负荷负荷与烟气量的对应关系可从燃气机组的设计说明书获取,燃气机组各负荷段下的烟气量相对固定,两者存在较确定的对应关系;氨氮反应公式为:
F=[f(x1)×(B-C)/1000]×f(x2)
其中,F代表根据氨氮反应公式计算得出的理论喷氨量,单位为kg/h;f(x1)代表机组负荷与总烟气量的折线函数,机组负荷单位为MW,总烟气量单位为Nkm3/h;B代表催化剂前NOx浓度,单位为mg/Nm3;C代表NOx浓度目标设定值,单位为mg/Nm3;f(x2)代表氨氮反应摩尔质量比的折线函数。
鉴于烟气在烟道中分布不均匀的原因,总烟气量测点反馈数据常见存在较大偏差,燃气机组可使用当前机组负荷(x1),推算出总烟气量(y1),使用机组运行历史数据及燃气机组设计说明中的相关内容,找到机组负荷(x1)-总烟气量(y1)的对应关系,设置折线函数y1=f(x1)。
针对燃气机组工况变化时,烟气中NOx的各成分(NO与NO2)占比变化较大的问题,使用机组运行历史数据,分析各负荷段下NO与NO2的比例,由当前机组负荷(x2),推算出氨氮反应摩尔比系数(y2),设置折线函数y2=f(x2)。
针对该问题同时在NOx控制目标偏差调节模块中,加入机组负荷(x3)-调节模块比例系数(y3)折线函数,即y3=f(x3),并且加入机组负荷(x4)-调节模块积分时间(y4)折线函数,即y4=f(x4)。以上折线函数均可利用机组运行的历史数据分析得出。
步骤S2中,通过筛选历史数据和稳定工况喷氨试验确定各段负荷工况下的氨氮反应摩尔质量比,获得氨氮反应摩尔质量比的折线函数。
在燃气机组中,需要考虑NO和NO2两者与NH3的反应关系,反应方程式如下所示:
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O (1)
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O(NO2/NOx>0.50) (2)
NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O(NO2/NOx≤0.50) (3)
在NO2/NOx≤0.50时,反应方程式为(1)+(3),1mol的NOx消耗1mol的NH3;在NO2/NOx>0.50时,反应方程式为(2)+(3),1mol的NO+1mol的NO2消耗2mol的NH3,1mol的NO2消耗2mol的NH3,NH3的耗量比NO2/NOx≤0.50时要大;另外,经研究发现,在燃气机组中,氨氮反应的摩尔质量比约在0.37-0.74之间。因此,f(x2)的输出范围设置在0.37-0.74之间,通过筛选历史数据和稳定工况喷氨试验,确认各段负荷工况下氨氮反应的摩尔质量比,完成f(x2)折线函数;其中,稳定工况喷氨试验包括:选取特定段的负荷工况,保持负荷不变,增加或减少固定喷氨量并获取净烟气NOx浓度的变化,从而推算氨氮反应的摩尔质量比。
由于理论计算出的理论喷氨量与实际所需的喷氨量仍会存在微小偏差,因此可以采用调节净烟气NOx浓度与NOx浓度目标设定值的差值形成修正参数,将该修正参数乘以理论喷氨量,最终得到已修正的理论喷氨量,即修正喷氨量。
由于不同负荷的工况下,NOx与NH3的反应速度及反应比例是不一样的,因此需要设置变量参数进行调整;具体地,可以设置第一PID控制模块,将净烟气NOx浓度与NOx浓度目标设定值的差值输入第一PID控制模块并输出氨氮反应公式的修正参数,第一PID控制模块的积分时间设置为f(x3),比例系数设置为f(x4);其中,f(x3)代表机组负荷与积分时间的折线函数,f(x4)代表机组负荷与比例系数的折线函数,具体的设置数值可以从稳定工况喷氨试验数据中得到,第一PID控制模块最后的输出结果为氨氮反应公式的整体修正参数,其输出范围设置为0.8-1.2。
步骤S3中,可以设置第二PID控制模块,将实际喷氨量与修正喷氨量的差值输入第二PID控制模块并输出喷氨调节阀门的控制指令,通过改变喷氨调节阀门的开度使氨气流量的理论计算值(即理论喷氨量)与实际氨气流量的差值为0,该方式可以解决喷氨调节阀门特性中开行程和关行程存在偏差、阀门长期投运后存在磨损等问题。第二PID控制模块的输出为喷氨调节阀门的控制指令。
进一步地,在步骤S1之前先判断机组运行参数是否满足喷氨自动投入条件,当满足喷氨自动投入条件时,自动投入喷氨自动控制系统。
在燃气机组SCR脱硝系统中,喷氨自动投入条件的参数可以包括催化剂前烟气温度、机组运行状态(可用机组负荷或总烟气量体现)等;具体地,在设置喷氨自动投入条件时,可以选取催化剂前烟气温度和总烟气量作为参数,其具体设定数值可根据燃气机组的技术参数要求确定,催化剂前烟气温度例如可以设置为大于280℃,总烟气量例如可以设置为大于300t/h。
此外,在喷氨自动控制系统投入期间,若出现不满足喷氨自动投入条件时,自动切除喷氨自动控制系统。在脱硝系统喷氨自动投入期间,需要随时监控催化剂前烟气温度、机组负荷工况等,若出现不满足喷氨自动投入条件,例如当催化剂前烟气温度低于280℃时(具体温度视所使用的催化剂设计要求确定),则自动切除喷氨自动。
针对燃气机组烟气的特性以及脱硝系统的特点,还可以设计如下多个附加模块:
针对燃气机组启机初期及停机前等烟气波动大幅变化的工况,在获取催化剂前NOx浓度之后设置限幅模块,限幅模块设置为机组负荷与催化剂前NOx浓度的折线函数,在特定负荷下,催化剂前NOx浓度的波动范围不超过折线函数设定值,这样可以防止特殊工况下的大幅波动。
针对燃气机组脱硝系统运行期间,可能会出现催化剂前NOx浓度极低的工况,此时第二PID控制模块可能会出现积分饱和问题,因此可以在第二PID控制模块之前设置防积分饱和模块,防积分饱和模块为喷氨调节阀门开度与积分时间的逻辑关系;例如,可以设置当喷氨调节阀门开度小于2%,积分时间为9999秒等。
燃气机组的NOx实时监测系统包括催化剂前NOx浓度监测系统和净烟气NOx浓度监测系统,针对脱硝系统NOx实时监测系统的特点,在经过特定时间段后,监测系统会进入数分钟的吹扫状态,此时NOx测点可能出现大幅波动的现象,因此可以在第二PID控制模块之前设置防吹扫波动模块,防吹扫波动模块获取催化剂前NOx浓度监测系统和净烟气NOx浓度监测系统吹扫的开关量信号,当催化剂前NOx浓度监测系统吹扫信号为1时(即催化剂前NOx浓度监测系统吹扫时)控制理论喷氨量数值保持当前值不变,当净烟气NOx浓度监测系统的吹扫信号为1时(即净烟气NOx浓度监测系统吹扫时)控制第二PID控制模块的输出值保持当前值不变。
本发明还提供一种用于燃气机组SCR脱硝系统的喷氨自动控制系统,用于执行上述喷氨自动控制方法,喷氨自动控制系统包括监测系统、理论喷氨量计算模块、第一PID控制模块和第二PID控制模块,监测系统获取机组负荷、总烟气量、催化剂前NOx浓度、净烟气NOx浓度和实际喷氨量,理论喷氨量计算模块根据氨氮反应公式计算并输出理论喷氨量,第一PID控制模块根据净烟气NOx浓度与NOx浓度目标设定值的差值输出氨氮反应公式的修正参数并根据理论喷氨量与修正参数的乘积获得修正喷氨量,第二PID控制模块根据实际喷氨量与修正喷氨量的差值输出喷氨调节阀门的控制指令。
具体地,第一PID控制模块为净烟气NOx浓度与NOx浓度目标设定值的调差控制模块,第二PID控制模块为实际喷氨量与修正喷氨量的调差控制模块,两个调差控制模块以串级形式连接。此外,喷氨自动控制系统还可以设置上述限幅模块、防积分饱和模块和防吹扫波动模块等。
本发明的喷氨自动控制方法和系统对燃气机组负荷变动快,变动频繁(在AGC工况下尤其严重),但是在相同的机组负荷下,总烟气量及燃烧温度相对固定(相同工况下,NOx中NO与NO2的占比基本相同)的特点,通过机组运行历史数据,分析得到机组负荷与烟气中NOx浓度等参数的关系,从而利用经过修正的氨氮摩尔比反应公式计算出脱硝系统需要的氨气量。
在本发明的喷氨自动控制方法和系统核心参数是由氨氮反应公式得出的理论喷氨量,通过设置多个与机组负荷相关的折线函数,因此能够在工况变化时第一时间对喷氨量进行相应调整,基本没有延迟时间,而传统的脱硝系统串级调整方式主要是依赖净烟气NOx浓度的反馈数据,因此本发明比传统的串级调整方式要超前60-120秒;另外,针对燃气机组烟气特性设计的氨氮反应公式很好地解决了燃气机组烟气快速变化且NOx组成成分不确定等问题,能够在燃气机组SCR脱硝系统中稳定投运。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,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为用于燃气机组SCR脱硝系统的喷氨自动控制方法的步骤示意图;
图2为用于燃气机组SCR脱硝系统的喷氨自动控制方法中氨氮反应公式的结构示意图;
图3为用于燃气机组SCR脱硝系统的喷氨自动控制系统的整体流程示意图。
具体实施方式
应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,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1
如图1所示,本实施例的用于燃气机组SCR脱硝系统的喷氨自动控制方法,步骤如下:
步骤一:判断机组运行参数是否满足喷氨自动投入条件,当满足条件时,自动投入喷氨自动控制系统(简称为喷氨控制系统)。
具体地,在燃气机组SCR脱硝系统中,喷氨自动投入条件包括催化剂前烟气温度、机组运行状态,机组运行状态可以采用负荷或总烟气量体现。在本实施例中,设置喷氨自动投入条件时,选取催化剂前烟气温度和总烟气量作为参数,其具体设定数值可根据燃气机组的技术参数要求确定,本实施例的催化剂前烟气温度设置为大于280℃,总烟气量设置为大于300t/h。
在喷氨自动控制系统的DCS画面中,可以选择设置特定按钮(按钮名称例如为“喷氨自动系统投/切”)或者选择喷氨调节阀门的控制面板来实现喷氨自动控制系统投入自动的操作。
步骤二:获取机组负荷与烟气量的对应关系,获取催化剂前NOx浓度、净烟气NOx浓度、NOx浓度目标设定值,完成氨氮反应基本公式(简称为氨氮反应公式)。
具体地,机组负荷与烟气量的对应关系常见于燃气机组的设计说明书,燃气机组各负荷段下的烟气量相对固定,两者存在较确定的对应关系;氨氮反应公式的结构见图2,该公式表示如下:
F=[f(x1)×(B-C)/1000]×f(x2)
其中,F代表根据氨氮反应公式计算得出的理论喷氨量(未修正),单位为kg/h;f(x1)代表机组负荷与总烟气量的折线函数,机组负荷单位为MW,总烟气量单位为Nkm3/h;B代表催化剂前NOx浓度,单位为mg/Nm3;C代表NOx浓度目标设定值,单位为mg/Nm3;f(x2)代表氨氮反应摩尔质量比的折线函数,其具体实施方法见步骤三。
步骤三:通过历史数据筛选,获取各负荷段反应器入口NOx浓度的变化范围,计算出氨氮反应公式中氨氮摩尔质量比的修正参数。
具体地,燃气机组与燃煤机组最大的不同在于,燃煤机组的烟气中NOx气体里NO2占比不超5%,而燃气机组的烟气中NOx气体里NO2占比可超过50%,随着燃烧工况的变化,NO2所占比例会随之变化。在燃煤机组中,只需要考虑NO与NH3的反应关系即可,在燃气机组中需要考虑NO和NO2两者与NH3的反应关系,反应方程式如下所示:
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O (1)
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O(NO2/NOx>0.50) (2)
NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O(NO2/NOx≤0.50) (3)
在NO2/NOx≤0.50时,反应方程式为(1)+(3),1mol的NOx消耗1mol的NH3;在NO2/NOx>0.50时,反应方程式为(2)+(3),1mol的NO+1mol的NO2消耗2mol的NH3,1mol的NO2消耗2mol的NH3,NH3的耗量比NO2/NOx≤0.50时要大;另外,经研究发现,在燃气机组中,氨氮反应的摩尔质量比约在0.37-0.74之间。因此,f(x2)的输出范围设置在0.37-0.74之间,通过筛选历史数据和稳定工况喷氨试验,确认各段负荷工况下氨氮反应的摩尔质量比,完成f(x2)折线函数。
通过历史数据的筛选和稳定工况喷氨试验,确认各段负荷工况下氨氮反应的摩尔质量比,完成f(x2)折线函数。
具体地,稳定工况喷氨试验是指选取特定负荷段,保持负荷不变,增加或减少固定喷氨量,查看净烟气NOx的变化,从而推算氨氮反应的摩尔质量比。
步骤四:将净烟气NOx浓度与NOx浓度目标设定值相减,输入PID控制器(即第一PID控制模块PID01),其输出作为氨氮反应公式的整体修正参数α,最终得到当前工况下,所需氨气的理论计算值,即理论喷氨量计算值F(已修正),亦即修正喷氨量。
具体地,理论计算出的理论喷氨量与实际所需喷氨量仍会有微小偏差,可以采用调节净烟气NOx浓度与NOx浓度目标设定值的差值,形成修正参数α,将修正参数α乘以理论喷氨量,最后得到理论喷氨量计算值F(已修正)。
由于不同负荷的工况下,NOx与NH3的反应速度及反应比例是不一样的,因此需要设置变量参数进行调整,在第一PID控制模块PID01中积分时间设置为f(x3),比例系数设置为f(x4),f(x3)代表机组负荷与积分时间的折线函数,f(x4)代表机组负荷与比例系数的折线函数,具体的设置数值可以从稳定工况喷氨试验数据中得到,PID01最后的输出结果为氨氮反应公式的整体修正参数α,其输出范围设置为0.8-1.2。
步骤五:氨气流量的理论喷氨量计算值F(已修正)与实际氨气流量的差值输入阀门控制PID调节模块(即第二PID控制模块PID02),最后输出喷氨调节阀门指令。
具体地,设置氨气流量调差调节模块,即第二PID控制模块PID02,通过改变喷氨调节阀门的开度使修正喷氨量与实际氨气流量的差值为0,该方式可以解决喷氨调节阀门特性中开行程和关行程存在偏差、阀门长期投运后存在磨损等问题。第二PID控制模块PID02的输出为喷氨调节阀门的控制指令。
步骤六:喷氨自动控制系统投入期间,若出现不满足喷氨系统投入条件,则自动切除喷氨控制系统。
具体地,在脱硝系统喷氨自动投入期间,需要随时监控催化剂前烟气温度、机组负荷工况等,若出现不满足喷氨自动投入条件,例如当催化剂前烟气温度低于280℃时(具体温度视所使用的催化剂设计要求确定),则自动切除喷氨自动。
整体的燃气机组SCR脱硝系统喷氨自动控制的实施流程见图3。在本实施例中,针对燃气机组烟气的特性以及脱硝系统的特点,设计如下多个附加模块:
针对燃气机组启机初期及停机前等烟气波动大幅变化的工况,在获取催化剂前NOx浓度之后设置限幅模块,限幅模块设置为机组负荷与催化剂前NOx浓度的折线函数,在特定负荷下,催化剂前NOx浓度的波动范围不超过折线函数设定值,这样可以防止特殊工况下的大幅波动。
针对燃气机组脱硝系统运行期间,可能会出现催化剂前NOx浓度极低的工况,此时第二PID控制模块可能会出现积分饱和问题,因此可以在第二PID控制模块之前设置防积分饱和模块,防积分饱和模块为喷氨调节阀门开度与积分时间的逻辑关系;例如,可以设置当喷氨调节阀门开度小于2%,积分时间为9999秒等。
燃气机组的NOx实时监测系统包括催化剂前NOx浓度监测系统和净烟气NOx浓度监测系统,针对脱硝系统NOx实时监测系统的特点,在经过特定时间段后,监测系统会进入数分钟的吹扫状态,此时NOx测点可能出现大幅波动的现象,因此可以在第二PID控制模块之前设置防吹扫波动模块,防吹扫波动模块获取催化剂前NOx浓度监测系统和净烟气NOx浓度监测系统吹扫的开关量信号,当催化剂前NOx浓度监测系统吹扫信号为1时(即催化剂前NOx浓度监测系统吹扫时)控制理论喷氨量数值保持当前值不变,当净烟气NOx浓度监测系统的吹扫信号为1时(即净烟气NOx浓度监测系统吹扫时)控制第二PID控制模块的输出值保持当前值不变。
本实施例的燃气机组SCR脱硝系统的喷氨自动控制系统用于执行上述喷氨自动控制方法,喷氨自动控制系统包括监测系统、理论喷氨量计算模块、第一PID控制模块和第二PID控制模块,监测系统获取机组负荷、总烟气量、催化剂前NOx浓度、净烟气NOx浓度和实际喷氨量,理论喷氨量计算模块根据氨氮反应公式计算并输出理论喷氨量,第一PID控制模块根据净烟气NOx浓度与NOx浓度目标设定值的差值输出氨氮反应公式的修正参数并根据理论喷氨量与修正参数的乘积获得修正喷氨量,第二PID控制模块根据实际喷氨量与修正喷氨量的差值输出喷氨调节阀门的控制指令。
具体地,第一PID控制模块为净烟气NOx浓度与NOx浓度目标设定值的调差控制模块,第二PID控制模块为实际喷氨量与修正喷氨量的调差控制模块,两个调差控制模块以串级形式连接。此外,喷氨自动控制系统还可以设置上述限幅模块、防积分饱和模块和防吹扫波动模块等。
本实施例的喷氨自动控制方法和系统对燃气机组负荷变动快,变动频繁(在AGC工况下尤其严重),但是在相同的机组负荷下,总烟气量及燃烧温度相对固定(相同工况下,NOx中NO与NO2的占比基本相同)的特点,通过机组运行历史数据,分析得到机组负荷与烟气中NOx浓度等参数的关系,从而利用经过修正的氨氮摩尔比反应公式计算出脱硝系统需要的氨气量。
在本实施例的喷氨自动控制方法和系统核心参数是由氨氮反应公式得出的理论喷氨量,通过设置多个与机组负荷相关的折线函数,因此能够在工况变化时第一时间对喷氨量进行相应调整,基本没有延迟时间,而传统的脱硝系统串级调整方式主要是依赖净烟气NOx浓度的反馈数据,因此本实施例比传统的串级调整方式要超前60-120秒;另外,针对燃气机组烟气特性设计的氨氮反应公式很好地解决了燃气机组烟气快速变化且NOx组成成分不确定等问题,能够在燃气机组SCR脱硝系统中稳定投运。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种用于燃气机组SCR脱硝系统的喷氨自动控制方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1:获取机组负荷与总烟气量的对应关系、催化剂前NOx浓度、NOx浓度目标设定值,根据氨氮反应公式计算并输出理论喷氨量;
S2:获取净烟气NOx浓度,根据净烟气NOx浓度与NOx浓度目标设定值的差值输出氨氮反应公式的修正参数,根据理论喷氨量与修正参数的乘积获得修正喷氨量;
S3:获取实际喷氨量,根据实际喷氨量与修正喷氨量的差值输出喷氨调节阀门的控制指令。
2.根据权利要求1所述的喷氨自动控制方法,其特征在于,氨氮反应公式为:
F=[f(x1)×(B-C)/1000]×f(x2)
其中,F代表根据氨氮反应公式计算得出的理论喷氨量,单位为kg/h;f(x1)代表机组负荷与总烟气量的折线函数,机组负荷单位为MW,总烟气量单位为Nkm3/h;B代表催化剂前NOx浓度,单位为mg/Nm3;C代表NOx浓度目标设定值,单位为mg/Nm3;f(x2)代表氨氮反应摩尔质量比的折线函数。
3.根据权利要求2所述的喷氨自动控制方法,其特征在于,通过筛选历史数据和稳定工况喷氨试验确定各段负荷工况下的氨氮反应摩尔质量比,获得氨氮反应摩尔质量比的折线函数。
4.根据权利要求3所述的喷氨自动控制方法,其特征在于,稳定工况喷氨试验包括:选取特定段的负荷工况,保持负荷不变,增加或减少固定喷氨量并获取净烟气NOx浓度的变化。
5.根据权利要求1所述的喷氨自动控制方法,其特征在于,将净烟气NOx浓度与NOx浓度目标设定值的差值输入第一PID控制模块并输出氨氮反应公式的修正参数,第一PID控制模块的积分时间设置为f(x3),比例系数设置为f(x4);其中,f(x3)代表机组负荷与积分时间的折线函数,f(x4)代表机组负荷与比例系数的折线函数。
6.根据权利要求1所述的喷氨自动控制方法,其特征在于,将实际喷氨量与修正喷氨量的差值输入第二PID控制模块并输出喷氨调节阀门的控制指令,在第二PID控制模块之前设置防吹扫波动模块,防吹扫波动模块获取催化剂前NOx浓度监测系统和净烟气NOx浓度监测系统吹扫的开关量信号,当催化剂前NOx浓度监测系统吹扫信号为1时控制理论喷氨量数值保持当前值不变,当净烟气NOx浓度监测系统的吹扫信号为1时控制第二PID控制模块的输出值保持当前值不变。
7.根据权利要求1所述的喷氨自动控制方法,其特征在于,在步骤S1之前先判断燃气运行参数是否满足喷氨自动投入条件,当满足喷氨自动投入条件时,自动投入喷氨自动控制系统;在喷氨自动控制系统投入期间,若出现不满足喷氨自动投入条件时,自动切除喷氨自动控制系统;其中,喷氨自动投入条件的参数包括催化剂前烟气温度和总烟气量。
8.根据权利要求1所述的喷氨自动控制方法,其特征在于,在获取催化剂前NOx浓度之后设置限幅模块,限幅模块设置为机组负荷与催化剂前NOx浓度的折线函数。
9.根据权利要求6所述的喷氨自动控制方法,其特征在于,在第二PID控制模块之前设置防积分饱和模块,防积分饱和模块为喷氨调节阀门开度与积分时间的逻辑关系。
10.一种用于燃气机组SCR脱硝系统的喷氨自动控制系统,其特征在于,用于执行权利要求1-9任一所述的喷氨自动控制方法,喷氨自动控制系统包括监测系统、理论喷氨量计算模块、第一PID控制模块和第二PID控制模块,监测系统获取机组负荷、总烟气量、催化剂前NOx浓度、净烟气NOx浓度和实际喷氨量,理论喷氨量计算模块根据氨氮反应公式计算并输出理论喷氨量,第一PID控制模块根据净烟气NOx浓度与NOx浓度目标设定值的差值输出氨氮反应公式的修正参数并根据理论喷氨量与修正参数的乘积获得修正喷氨量,第二PID控制模块根据实际喷氨量与修正喷氨量的差值输出喷氨调节阀门的控制指令。
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