[发明专利]一种锅炉脱硝出口氮氧化物含量的控制系统及方法

说明书

本发明属于火力发电机组烟气脱硝控制技术领域，公开了一种锅炉脱硝出口氮氧化物含量的控制系统及方法，所述控制系统包括：SCR反应器、主PID控制器、副PID控制器和Smith预估器，所述主PID控制器和所述副PID控制器采用串级连接的方式进行控制；所述主PID控制器的输出端与所述Smith预估器的输入端连接，所述Smith预估器的输出端作用于所述主PID控制器的输入端；所述主PID控制器控制SCR反应器的出口氮氧化物浓度，所述副PID控制器控制进入SCR反应器的喷氨流量，能够解决现有脱硝系统大迟延、大惯性的问题。

技术领域

本发明属于火力发电机组烟气脱硝控制技术领域，尤其涉及一种锅炉脱硝出口氮氧化物含量的控制系统及方法。

背景技术

由于锅炉脱硝喷氨控制系统大迟延、大惯性的特点，脱硝出口氮氧化物浓度变化不能及时反映系统所承受的扰动。

目前，大多数常规PID(proportion-integration-differentiation，比例-积分-微分)控制器串级脱硝喷氨控制系统的自动调节品质并不理想，存在超调量较大和调节时间较长的问题。

发明内容

针对现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种锅炉脱硝出口氮氧化物含量的控制系统及方法，能够解决现有脱硝系统大迟延、大惯性的问题。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案予以实现。

技术方案一：

一种锅炉脱硝出口氮氧化物含量的控制系统，所述控制系统包括：SCR反应器、主PID控制器、副PID控制器和Smith预估器，所述主PID控制器和所述副PID控制器采用串级连接的方式进行控制；

所述主PID控制器的输出端与所述Smith预估器的输入端连接，所述Smith预估器的输出端作用于所述主PID控制器的输入端；所述主PID控制器控制锅炉脱硝出口氮氧化物含量，即SCR反应器的出口氮氧化物浓度；所述副PID控制器控制进入SCR反应器的喷氨流量。

技术方案一的特点和进一步的改进为：

(1)所述Smith预估器的补偿模型为其中，G₁(s)为氨气流量到SCR反应器的出口氮氧化物浓度的传递函数，G₂(s)为氨气阀门开度到氨气流量的传递函数，D₂(S)为副PID控制器的传递函数，s表示S域变量，τ表示延时时间，e为指数函数。

(2)所述控制系统还包括加法器、第一减法器、第二减法器和执行器；Smith预估器的输出端与加法器的一个输入端连接，SCR反应器的出口氮氧化物浓度测量值输出端与所述加法器的另一个输入端连接，所述加法器的输出端与第一减法器的一个输入端连接，SCR反应器的出口氮氧化物浓度设定值输出端与所述第一减法器的另一个输入端连接，所述第一减法器的输出端与所述主PID控制器的输入端连接，所述主PID控制器的输出端与所述Smith预估器的输入端连接；

所述主PID控制器的输出端输出氨气流量初始设定值，所述氨气流量初始设定值经过修正得到氨气流量设定值，所述氨气流量设定值输出到第二减法器的一个输入端，氨气流量测量值输出到所述第二减法器的另一个输入端，所述第二减法器的输出端与所述副PID控制器的输入端连接，所述副PID控制器的输出端输出喷氨流量控制指令，所述喷氨流量控制指令用于控制执行器做出相应动作。

(3)所述控制系统还包括求和器、第一修正模块和第二修正模块；所述氨气流量初始设定值经过修正输出到第二减法器的一个输入端，具体为：

所述主PID控制器的输出端还与求和器的第一输入端连接，即所述氨气流量初始设定值输入所述求和器的第一输入端，SCR反应器的入口氮氧化物浓度测量值通过第一修正模块后输入所述求和器的第二输入端，主蒸汽流量通过第二修正模块后输入所述求和器的第三输入端，所述求和器的输出端输出氨气流量设定值；