CN107544288B - 一种脱硝优化控制方法和*** - Google Patents
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Abstract
本发明属于烟气脱硝技术领域，提供了一种脱硝优化控制方法和***，包括以下步骤：S1，获取锅炉燃烧***的燃烧数据；S2，根据所述燃烧数据建立锅炉燃烧模型，根据所述锅炉燃烧模型预估未来产生的氮氧化物量；S3，根据所述氮氧化物量建立氨气控制模型，根据所述氨气控制模型预测阀门的喷氨量；S4，根据所述喷氨量计算并控制阀门的开度。本发明避免了氮氧化物含量测量延迟对控制***的影响，实现了脱硝控制的及时性，通过最佳氨耗率降低了氨逃逸，实现了对出口氮氧化物的精确控制。
Description
技术领域
本发明属于烟气脱硝技术领域，具体涉及一种脱硝优化控制方法和***。
背景技术
现有脱硝控制还是以PID控制为基础，对于供氨自动调节模型，一般先预设一个脱硝效率，然后通过CEMS仪表测量SCR反应器入口NOx浓度，经计算得出所需的氨气流量，与CEMS仪表测量SCR反应器出口NOx浓度进行比较，再通过一个PI调节装置控制供氨调节阀。这种调节方式存在以下问题：
(1)调节计算依据的烟气流量值通过锅炉总风量换算而成(非实测数据)，且考虑烟气均匀分布进入两侧的反应器(实际上两侧反应器内的烟气量不可能均分)，这两点的偏差将导致理论计算在一定程度上失准，直接影响自动调节。
(2)调节计算依据的SCR反应器入口、出口NOx浓度均为CEMS仪表实测值，数据采集存在一定的滞后性(5～10min的延时)，且CEMS仪表测量存在一定程度的误差，对自动调节存在一定的影响。
(3)SCR反应器内烟气流速分布不会很均匀，因此CEMS仪表的取样点未必具备代表性，也对自动调节存在一定的影响。
(4)在锅炉燃烧波动较大时，PID控制无法抑制出口氮氧化物的较大波动。
因而现有的PID控制：脱硝控制严重滞后，并且造成NOx波动剧烈，致使氨逃逸影响。
发明内容
针对以上问题的不足，本发明一种脱硝优化控制方法和***，避免了氮氧化物含量测量延迟对控制***的影响，实现了脱硝控制的及时性，通过最佳氨耗率降低了氨逃逸，实现了对出口氮氧化物的精确控制。
本发明一种脱硝优化控制方法，包括以下步骤：
S1，获取锅炉燃烧***的燃烧数据；
S2，根据所述燃烧数据建立锅炉燃烧模型，根据所述锅炉燃烧模型预估未来产生的氮氧化物量；
S3，根据所述氮氧化物量建立氨气控制模型，根据所述氨气控制模型预测阀门的喷氨量；
S4，根据所述喷氨量计算并控制阀门的开度。
优选地，所述步骤S2还包括通过CEMS仪表测量入口氮氧化物浓度并将所述入口氮氧化物浓度反馈给所述锅炉燃烧模型，对所述锅炉燃烧模型进行修正，使用硬测量结果对软测量的预测结果进行印证和修正，递归出一个较准确和及时的软测量预测结果。
优选地，所述步骤S3还包括通过CEMS仪表测量出口氮氧化物浓度并将所述出口氮氧化物浓度反馈给所述氨气控制模型，对所述氨气控制模型进行修正，提高了预测的精度和脱硝控制的准确性。
优选地，所述氨气控制模型基于最佳氨耗率区域建立，实现了对出口氮氧化物浓度的精确控制，所述最佳氨耗率区域通过对氨耗率的分析计算得到。
优选地，所述氨耗率＝k(入口氮氧化物浓度-出口氮氧化物浓度)×锅炉烟量/氨气流量，所述k为氨/氮氧化物摩尔比；所述氨耗率为反应器氨气的化学反应消耗量与氨气总喷入量的比值，通过对所述氨耗率的分析计算得到所述最佳氨耗率区域，所述氨耗率位于所述最佳氨耗率区域时，氨逃逸最低。
优选地，所述阀门包括左侧阀门和右侧阀门，所述氨耗率包括左侧氨耗率和右侧氨耗率；
所述S3中预测供氨阀门的喷氨量包括预测左侧阀门的喷氨量和右侧阀门的喷氨量，通过分析和配比左侧阀门的喷氨量和右侧阀门的喷氨量，实现左侧氨耗率和右侧氨耗率均衡，降低氨逃逸率。
优选地，所述锅炉燃烧模型和所述氨气控制模型均采用遗传算法进行修正，通过所述遗传算法不断进化模型，使模型不断接近实际***，实现模型的精确化。
一种脱硝优化控制***，包括：
数据输入模块，获取锅炉燃烧***的燃烧数据；
锅炉燃烧模型模块，根据所述燃烧数据建立锅炉燃烧模型，根据所述锅炉燃烧模型预估未来产生的氮氧化物量；
氨气控制模型模块，根据所述氮氧化物量建立氨气控制模型，根据所述氨气控制模型预测供氨阀门的喷氨量；
控制输出模块，根据所述喷氨量计算并控制喷氨阀门的开度。
由上述方案可知，本发明的有益效果为：避免了氮氧化物含量测量延迟对控制***的影响，实现了脱硝控制的及时性，通过最佳氨耗率降低了氨逃逸，实现了对出口氮氧化物的精确控制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，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。
图1为本实施例中脱硝优化控制方法的流程图；
图2为本实施例中脱硝优化控制***的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的产品，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例：
本发明提供的实施例一种脱硝优化控制方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1，获取锅炉燃烧***的燃烧数据；
S2，根据所述燃烧数据建立锅炉燃烧模型，根据所述锅炉燃烧模型预估未来产生的氮氧化物量；通过CEMS仪表测量入口氮氧化物浓度并将所述入口氮氧化物浓度反馈给所述锅炉燃烧模型，对所述锅炉燃烧模型进行修正，使用硬测量结果对软测量的预测结果进行印证和修正，递归出一个较准确和及时的软测量预测结果。
S3，根据所述氮氧化物量建立氨气控制模型，根据所述氨气控制模型预测阀门的喷氨量；通过CEMS仪表测量出口氮氧化物浓度并将所述出口氮氧化物浓度反馈给所述氨气控制模型，对所述氨气控制模型进行修正，提高了预测的精度和脱硝控制的准确性。
S4，根据所述喷氨量计算并控制阀门的开度。
本实施例中所述锅炉燃烧模型和所述氨气控制模型均采用遗传算法进行修正，通过所述遗传算法不断进化模型，使模型不断接近实际***，实现模型的精确化。
本实施例中所述燃烧数据包括给煤量、锅炉蒸发量、一次风量、氧量等，通过这些数据建立锅炉燃烧模型，判断氮氧化物未来的变化量，根据氮氧化物未来的变化量提前控制脱硝***的喷氨阀门开度，这样就避免了氮氧化物测量延迟的问题。
本实施例通过遗传算法对实际输出和模型输出不断比较并校正，以实现跟踪参考值。采用滚动策略，把长远优化看成近期优化的不断滚动，在局部优化的基础上实现了全局的优化；利用反馈校正，解决了***干扰等不确定问题，实现了脱硝控制的优化，解决了CEMS仪表测量的延迟问题和锅炉燃烧绕动造成脱硝控制扰动问题。
其中S3中的所述氨气控制模型基于最佳氨耗率区域建立，实现了对出口氮氧化物浓度的精确控制，所述最佳氨耗率区域通过对氨耗率的分析计算得到。所述氨耗率＝k(入口氮氧化物浓度-出口氮氧化物浓度)×锅炉烟量/氨气流量，所述k为氨/氮氧化物摩尔比；所述氨耗率为反应器氨气的化学反应消耗量与氨气总喷入量的比值，通过对所述氨耗率的分析计算得到所述最佳氨耗率区域，所述氨耗率位于所述最佳氨耗率区域时，氨逃逸最低。
所述氨耗率包括左侧氨耗率和右侧氨耗率，S3中的所述阀门包括左侧阀门和右侧阀门，所述S3中预测供氨阀门的喷氨量包括预测左侧阀门的喷氨量和右侧阀门的喷氨量，通过分析和配比左侧阀门的喷氨量和右侧阀门的喷氨量，实现左侧氨耗率和右侧氨耗率均衡，降低氨逃逸率。
基于上述方法的一种脱硝优化控制***，如图2所示，包括：
数据输入模块，获取锅炉燃烧***的燃烧数据；
锅炉燃烧模型模块，根据所述燃烧数据建立锅炉燃烧模型，根据所述锅炉燃烧模型预估未来产生的氮氧化物量；
氨气控制模型模块，根据所述氮氧化物量建立氨气控制模型，根据所述氨气控制模型预测供氨阀门的喷氨量；
控制输出模块，根据所述喷氨量计算并控制喷氨阀门的开度。
本实施例应用于脱硝的控制***利用原有的DCS控制***，提高***运行可靠性，减少设备投入，便于现场实施，本实施例采用通过与DCS***数据通信实现本***的数据获取和指令输出，保留原DCS***所有操作和运行方式，通过在原有操作员站增设的运行方式选择键，得到自动控制方式在原有控制方式和本***控制方式的切换，而通过本***的控制方式得到更优更精确的控制。本实施中根据本***的精确控制，得到较高合理的反应器脱硝率，脱硝出口NOx排放量低于50mg/m；稳定的反应器出口NOx排放浓度，锅炉负荷变化不大时环保脱硝出口NOX变化幅度小于10±mg/m；启停磨煤机与AGC模式时脱硝出口环保NOX变化幅度小于15±mg/m；及时消除环保氮氧化物浓度测点和反应器出口氮氧化物浓度测点偏差；控制平稳减少氨逃逸量，从而减少氨结晶引起的空预器堵塞，和对大气的污染；减少脱硝氨的消耗量，提高脱硝经济性；实施脱硝***优化控制后，锅炉负荷变动>25％时环保检氮氧化物浓度波动比原有控制***指标减少50％左右。
最后应说明的是：以上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，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (4)
1.一种脱硝优化控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，获取锅炉燃烧***的燃烧数据；
S2，根据所述燃烧数据建立锅炉燃烧模型，根据所述锅炉燃烧模型预估未来产生的氮氧化物量；
S3，根据所述氮氧化物量建立氨气控制模型，根据所述氨气控制模型预测阀门的喷氨量；
S4，根据所述喷氨量计算并控制阀门的开度；
所述步骤S2还包括通过CEMS仪表测量入口氮氧化物浓度并将所述入口氮氧化物浓度反馈给所述锅炉燃烧模型，对所述锅炉燃烧模型进行修正，使用硬测量结果对软测量的预测结果进行印证和修正，递归出一个较准确和及时的软测量预测结果；
所述步骤S3还包括通过CMES仪表测量出口氮氧化物浓度并将所述出口氮氧化物浓度反馈给所述氨气控制模型，对所述氨气控制模型进行修正，提高了预测的精度和脱硝控制的准确性；
所述氨气控制模型基于最佳氨耗率区域建立，实现了对出口氮氧化物浓度的精确控制，所述最佳氨耗率区域通过对氨耗率的分析计算得到；
所述氨耗率＝k(入口氮氧化物浓度-出口氮氧化物浓度)×锅炉烟量/氨气流量，所述k为氨/氮氧化物摩尔比；所述氨耗率为反应器氨气的化学反应消耗量与氨气总喷入量的比值，通过对所述氨耗率的分析计算得到所述最佳氨耗率区域，所述氨耗率位于所述最佳氨耗率区域时，氨逃逸最低。
2.根据权利要求1所述的一种脱硝优化控制方法，其特征在于，所述阀门包括左侧阀门和右侧阀门，所述氨耗率包括左侧氨耗率和右侧氨耗率；
所述S3中预测供氨阀门的喷氨量包括预测左侧阀门的喷氨量和右侧阀门的喷氨量，通过分析和配比左侧阀门的喷氨量和右侧阀门的喷氨量，实现左侧氨耗率和右侧氨耗率均衡，降低氨逃逸率。
3.根据权利要求1所述的一种脱硝优化控制方法，其特征在于，所述锅炉燃烧模型和所述氨气控制模型均采用遗传算法进行修正，通过所述遗传算法不断进化模型，使模型不断接近实际***，实现模型的精确化。
4.根据权利要求1所述方法的一种脱硝优化控制***，其特征在于，包括：
数据输入模块，获取锅炉燃烧***的燃烧数据；
锅炉燃烧模型模块，根据所述燃烧数据建立锅炉燃烧模型，根据所述锅炉燃烧模型预估未来产生的氮氧化物量；
氨气控制模型模块，根据所述氮氧化物量建立氨气控制模型，根据所述氨气控制模型预测供氨阀门的喷氨量；
控制输出模块，根据所述喷氨量计算并控制喷氨阀门的开度。
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