[发明专利]基于指数预测和时滞预估补偿的脱硝新型串级控制方法

说明书

技术领域：

本发明涉及燃煤电厂污染物排放控制领域，具体涉及一种基于选择催化还原(SCR，SelectiveCatalyticReduction)技术的烟气脱硝装置的优化控制方法。

背景技术：

我国以燃煤电站为主的电力供应格局在未来相当长的时间内不会发生根本性改变，因此燃煤电厂污染物排放问题一直是人们关注的热点。为改善环境质量，防治火电厂大气污染物排放造成的污染，环保部组织对《火电厂大气污染物排放标准》进行了第三次修订，被称为史上最严格的火电排放标准(GB13223－2011)从2014年7月1日起正式执行，意味着现有燃煤锅炉二氧化硫、氮氧化物、烟尘排放标准将从400毫克/立方米、450毫克/立方米、50毫克/立方米，分别提高到200毫克/立方米、100毫克/立方米、30毫克/立方米，重点地区提高到50毫克/立方米、100毫克/立方米、20毫克/立方米。

选择性催化剂还原(SCR，SelectiveCatalyticReduction)法的烟气脱硝技术因其脱硝效率高(可达到90％以上)、对锅炉运行影响较小、装置结构简单、反应条件易于控制、技术成熟、运行可靠、不形成二次污染等优点，是目前国际上应用最为成熟的烟气脱硝技术，也是国内火电机组普遍采用的脱硝技术。该技术中，氨气作为脱硝剂被喷入高温烟气流经的脱硝装置中，在催化剂的作用下将烟气中NO_X还原成为N₂和H₂O,SCR烟气脱硝基本原理图如附图2所示：

相关化学反应如下:

4NO+4NH₃+O₂＝4N₂+6H₂O

6NO+4NH₃＝5N₂+6H₂O

4NH₃+2NO₂+O₂＝3N₂+6H₂O

NO₂+NO+2NH₃＝2N₂+3H₂O

6NO₂+8NH₃＝7N₂+12H₂O

脱硝系统中的喷氨控制系统性能，直接影响到氨气逃逸量和脱硝系统的经济运行指标。喷氨量不足，会造成排放烟气中NO_X浓度高于环保部门限值；喷氨过量不仅会增加运行成本，造成NH₃的二次污染，而且NH₃与烟气中的SO₃反应生成NH₄HSO₄和(NH₄)₂SO4等物质，腐蚀下游设备,并增大系统阻力。

氨气和NO_X存在一定的化学反应时间，而且NO_X测量系统的20米以上的取样距离与预处理过程使得脱硝系统的喷氨量控制系统变为典型的纯延迟大惯性系统。目前常规火电机组脱硝系统的喷氨量控制普遍采用带有前馈信号的单回路PID调节器或串级PID调节器。由于常规PID控制基于当前控制偏差计算获得当前时刻控制输出，对于克服纯延迟大惯性存在先天不足；并且目前大型火电机组入炉煤粉煤质的在线实时测量尚不能实现，风量测量误差大引起的NO_X总量不准问题普遍存在，导致喷氨调节器的前馈信号偏差较大。因此控制系统难以投入自动方式运行，NO_X超标排放或氨逃逸量大等情况普遍存在。

为解决电站脱硝装置喷氨优化控制问题，必须提高NO_X生成量的估计精度，并采用具有针对大滞后对象的控制方法，实现电站脱硝系统的安全、经济控制。

发明内容：

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种基于指数预测和时滞预估补偿的脱硝新型串级控制方法。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案予以实现：

基于指数预测和时滞预估补偿的脱硝新型串级控制方法，包括以下步骤：

1)通过数据分析系统采集二次风门开度值，SCR系统入口NOx浓度，SCR系统入口氧含量，SCR系统出口NOx浓度，SCR系统喷氨阀门开度，SCR系统喷氨流量，机组负荷，总风量，总煤量；将采集的二次风门开度值进行算术平均得到二次风门挡板平均开度；