CN214552435U - 一种基于CFB锅炉NOx排放浓度预测的SNCR控制*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于CFB锅炉NOx排放浓度预测的SNCR控制***，属于智能发电技术领域，包括外挂式服务器、DCS***以及通讯***；所述外挂服务器内嵌入智能预测***，所述外挂服务器和所述DCS***之间通过通讯***连接；所述智能预测***将数值输入PID控制器，所述PID控制器向氨水泵手操器输出动作信号，所述氨水泵手操器控制变频氨水泵将氨水送入SNCR脱硝装置。本实用新型通过PID控制器控制氨水泵手操器，进而控制变频氨水泵将氨水送入SNCR脱硝装置；所述PID控制器接受智能预测***预测NOx排放浓度的数值，因此可以提前动作，克服传统依靠现场测量带来的延迟；智能预测***嵌入具有记忆与遗忘功能的LSTM神经网络，预测精度高，能够提前3分钟预测。
Description
技术领域
本实用新型属于智能发电技术领域，特别涉及一种基于CFB锅炉NOx排放浓度预测的SNCR控制***。
背景技术
随着国家环保局对火电厂污染物排放的要求日益严格，越来越多的火电机组污染物排放不能达标。为使使污染物排放达到超低排放标准，大部分火电机组都完成了超低排放改造，比如在烟气尾部加装SCR脱销和湿法脱硫装置等。近年来，循环流化床机组因煤种适应度好，负荷调节范围大，污染物原始浓度排放低等优点得到了快速发展。2013年, 世界首台600 MW的超临界循环流化床锅炉在四川白马电厂投入运行，到了2015年, 世界首台350 MW的超临界循环流化床锅炉在山西国金电厂投入运行。到2018年底，我国投入的循环流化床锅炉总装机容量达到了82.3GW，目前正在研发的660MW高效超超临界循环流化床锅炉将很快投入工程建设，预计建成后，将成为世界上排放和能耗水平最低、容量和效率最高的循环流化床锅炉。
循环流化床机组为节省成本加上其天然低NOx浓度排放的优势，脱硝装置通常选择在炉膛顶部加装SNCR装置来进行脱硝。但此方式存在一个较大的缺陷，即NOx测点由于不能耐高温，因此一般选择在脱硫塔入口或者烟囱位置来进行测点安装，导致NOx浓度监测相对靠后，SNCR控制***的测量值存在3~5分钟的迟延，这对SNCR自动控制的投入造成较大影响，因此循环流化床机组脱硝的喷氨量或者尿素量都采用手动控制的方式，这对运行人员的经验和体力是个严峻的考验。而且喷氨泵出力也处于大开大合的控制方式， NOx排放浓度瞬时超标和喷氨过度引起浪费、氨逃逸的情况时有发生。
综上所述，需要设计一种具有预测功能并且能够自动控制喷氨量的SNCR控制***，克服现场测点靠后带来的迟延问题，并以此来优化原SNCR控制***，使SNCR自动投入率提高。
实用新型内容
本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题提供一种基于CFB锅炉NOx排放浓度预测的SNCR控制***，它可以有效克服SNCR浓度测点测量滞后的难题，超前反馈NOx排放浓度并提前动作喷氨量，稳定污染物排放以及降低喷氨用量。
本实用新型包括如下技术方案：一种基于CFB锅炉NOx排放浓度预测的SNCR控制***，包括外挂式服务器、DCS***以及通讯***；所述外挂服务器内嵌入智能预测***，所述外挂服务器和所述DCS***之间通过通讯***连接；所述智能预测***将数值输入PID控制器，所述PID控制器向氨水泵手操器输出动作信号，所述氨水泵手操器控制变频氨水泵将氨水送入SNCR脱硝装置。
优选的，所述DCS***分别连接一次风量计、二次风量计、给煤机、氨水流量计、床温测量***、氧量计以及CEMS连续监测***。
优选的，所述一次风量计和二次风量计均采用WB-1一体化威巴风速测量装置，由一体化传感器、差压变送器组成，可与DCS***或其他计算机***联网，优点是动压信号精确、稳定，不易堵塞。
优选的，所述给煤机采用称重式给煤机，在给锅炉输送燃料的同时可以向DCS***传输给煤量信号。
优选的，所述氨水流量计为电磁流量计，由于氨水具有腐蚀性，选购时需要特定内衬、防腐。
优选的，所述床温测量***由32只热电偶组成，所述床温测量***传输给DCS***的床温为剔除坏点后的平均值。
优选的，所述氧量计为氧化锆式氧量计，安装在空预器入口处，共有两只，向DCS***传输时取两者平均值。
优选的，所述智能预测***嵌入了LSTM神经网络，所述智能预测***根据所述DCS***采集的信息提前3分钟预测NOx排放浓度。
本实用新型具有的优点和积极效果：
1、本实用新型通过PID控制器控制氨水泵手操器，进而控制变频氨水泵将氨水送入SNCR脱硝装置；所述PID控制器接受智能预测***预测NOx排放浓度的数值，因此可以提前动作，克服传统依靠现场测量带来的延迟；同时PID控制器也能够防止智能预测***出现故障或预测出现较大偏差时引起氨水泵动作异常。
2、本实用新型采用智能预测***预测NOx排放浓度，智能预测***嵌入具有记忆与遗忘功能的LSTM神经网络，预测精度高，能够提前3分钟预测NOx排放浓度从而克服现场测点靠后带来的迟延问题，并以此来优化原SNCR控制***，使SNCR自动投入率提高。
3、本实用新型可以稳定循环流化床锅炉NOx排放浓度，降低喷氨量，且只需要添加一个外挂式服务器，不需要增加现场运行设备，改造简单，成本低。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图中，1、外挂式服务器；2、智能预测***；3、一次风量计；4、二次风量计；5、给煤机；6、氨水流量计；7、床温测量***；8氧量计；9、CEMS连续监测***；10、DCS***；11、通讯***；12、PID控制器；13、氨水泵手操器；14、变频氨水泵；15、SNCR脱硝装置。
具体实施方式
为能进一步公开本实用新型的实用新型内容、特点及功效，特例举以下实例并结合附图详细说明如下。
实施例：参阅附图1，一种基于CFB锅炉NOx排放浓度预测的SNCR控制***，包括外挂式服务器1、DCS***10以及通讯***11；所述外挂服务器1内嵌入智能预测***2，所述外挂服务器1和所述DCS***10之间通过通讯***11连接；所述智能预测***2嵌入了LSTM神经网络，所述智能预测***2根据所述DCS***10采集的信息提前3分钟预测NOx排放浓度。所述智能预测***2将数值输入PID控制器12，所述PID控制器12向氨水泵手操器13输出动作信号，所述氨水泵手操器13控制变频氨水泵14将氨水送入SNCR脱硝装置15。
所述DCS***10分别连接一次风量计3、二次风量计4、给煤机5、氨水流量计6、床温测量***7、氧量计8以及CEMS连续监测***9。
所述一次风量计3和二次风量计4均采用WB-1一体化威巴风速测量装置，由一体化传感器、差压变送器组成，可与DCS***10或其他计算机***联网，优点是动压信号精确、稳定，不易堵塞；所述给煤机5采用称重式给煤机，在给锅炉输送燃料的同时可以向DCS***10传输给煤量信号；所述氨水流量计6为电磁流量计，由于氨水具有腐蚀性，选购时需要特定内衬、防腐；所述床温测量***7由32只热电偶组成，所述床温测量***传7输给DCS***10的床温为剔除坏点后的平均值；所述氧量计8为氧化锆式氧量计，安装在空预器入口处，共有两只，向DCS***10传输时取两者平均值。
工作原理：由于测点滞后以及测量原因，SNCR控制***的反馈不能及时反应当前SNCR出口NOx浓度值，因此其控制品质较差。以NOx排放浓度上升为例， 测点反馈NOx浓度上升时，其实际上升时间在3min之前，但此时SNCR控制***才开始动作增加喷氨量，待其进行反应后得到的实际NOx浓度仍需3min后才能再次被测点监测到，在这3min内NOx排放浓度则不受当前喷氨量的控制，这会造成NOx浓度排放超标，而若在这3min内可能存在NOx浓度下降的情况，这时又会造成喷氨量过高，引起浪费，同时过多的喷氨量会造成氨逃逸，引发二次污染，且会加剧空预器腐蚀。而利用模型预测的结果可以提前计算出所需要增加的喷氨量，提前对变频氨水泵14进行动作，达到稳定NOx排放和降低喷氨量的效果。
本实用新型采用LSTM神经网络智能预测***2，通过采集DCS***10中的历史运行数据（一次风量、二次风量、给煤量、氨水流量、床温、空预器入口氧量以及烟气流量）来对模型进行训练，然后利用当前模型的输入值来预测3min后NOx的排放浓度，并将数值输送给PID控制器12，PID控制器12控制氨水泵手操器13提前动作使得变频氨水泵将14氨水送入SNCR脱硝装置15，以此来优化SNCR控制***。
尽管上面对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式。这些均属于本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于CFB锅炉NOx排放浓度预测的SNCR控制***，包括外挂式服务器、DCS***以及通讯***，所述外挂服务器内嵌入智能预测***，其特征在于：所述外挂服务器和所述DCS***之间通过通讯***连接；所述智能预测***将数值输入PID控制器，所述PID控制器向氨水泵手操器输出动作信号，所述氨水泵手操器控制变频氨水泵将氨水送入SNCR脱硝装置；所述DCS***分别连接一次风量计、二次风量计、给煤机、氨水流量计、床温测量***、氧量计以及CEMS连续监测***。
2.根据权利要求1所述的基于CFB锅炉NOx排放浓度预测的SNCR控制***，其特征在于：所述一次风量计和二次风量计均采用WB-1一体化威巴风速测量装置，由一体化传感器、差压变送器组成，可与DCS***或其他计算机***联网。
3.根据权利要求1所述的基于CFB锅炉NOx排放浓度预测的SNCR控制***，其特征在于：所述给煤机采用称重式给煤机，在给锅炉输送燃料的同时可以向DCS***传输给煤量信号。
4.根据权利要求1所述的基于CFB锅炉NOx排放浓度预测的SNCR控制***，其特征在于：所述氨水流量计为电磁流量计。
5.根据权利要求1所述的基于CFB锅炉NOx排放浓度预测的SNCR控制***，其特征在于：所述床温测量***由32只热电偶组成，所述床温测量***传输给DCS***的床温为剔除坏点后的平均值。
6.根据权利要求1所述的基于CFB锅炉NOx排放浓度预测的SNCR控制***，其特征在于：所述氧量计为氧化锆式氧量计，安装在空预器入口处。
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2020
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