[发明专利]适合全负荷的智能喷氨控制系统

说明书

本发明涉及一种适合全负荷的智能喷氨控制系统，包括基于烟气脱硝装置CFD流场与气固两相传质反应耦合模型部分和基于预测控制的烟气脱硝装置喷氨量的计算部分，将烟气负荷划分多个子区间，利用CFD创建SCR装置在不同负荷下的CFD流场模型库；从流场库中选取匹配当前负荷的CFD流场模型，根据不同分区的烟气负载，实时调节各分区喷氨支管的开度；利用MIMO非线性模型辨识方法进行喷氨系统模型辨识，在反馈回路上加入预测控制模块，利用预测控制的滚动优化与在线校正特性，保证系统的稳定运行及性能达标。本发明结合了数据库、分区控制与智能控制技术，在燃煤烟气全负荷下能够有效的达到减少能耗，降低成本，提高经济效益等目的。

技术领域

本发明属于能源环境工程控制技术领域，涉及一种火电厂燃气脱硝系统预测控制及运行优化系统，具体地说是涉及一种适合全负荷的智能喷氨控制系统。

背景技术

随着我国工业技术的发展，火电厂的烟气排放总量越来越大，对环境的污染也日益严重，在遭受频发的雾霾与酸雨后，人们对于火电厂烟气污染物的减排日益重视起来。环境保护部与国家质量监督检验检疫总局在2011年发布了火电厂大气污染物排放标准(GB13223-2011)，当时已属于全世界最严格的标准，而且国务院常务会议已明确2020年燃煤电厂全面实现超低排放，超低排放需要燃煤电厂主要污染物排放接近或达到天然气燃气轮机的排放标准。这给火电厂的污染物减排设立了巨大的挑战。

火电厂烟气中有一类主要的污染物为氮氧化物，通常情况下通过选择性催化还原(Selective catalytic Reduction，SCR)的方法对氮氧化物进行有效的脱除。SCR是当前诸多领域的主流脱硝方法，它的基本原理是让火电厂烟气中的氮氧化物选择性的进行催化还原反应，生成无毒无害的氮气和水蒸气。

在火电厂中，多利用氨水作为氮氧化物的催化还原剂，在催化还原的反应过程中，氨水的喷淋量非常重要，它供给了和氮氧化物进行催化还原反应的氨量，氨量过少则会造成催化还原反应不够充分，烟气氮氧化物含量过高，不符合排放标准，氨量过多则会造成经济性的浪费，逃逸的氨会造成大气的二次污染，而且过多的氨量会加剧氨逃逸的程度，而逃逸的氨会造成催化剂中毒，有损催化剂的活性。

当前火电厂SCR喷氨控制系统运行方面仍存在一系列的问题：

1、传统的PID控制无法处理脱硝过程中信号的延迟与非线性特性，控制效果仍有可以优化的部分；

2、现有的喷氨系统只考虑了喷氨总量而没有考虑氮氧化物在烟道内分布的特征，没有将氨气与氮氧化物混合状态考虑进去，脱硝效率达不到用户需求，仍需进一步提高。

发明内容

本发明针对火电厂脱硝控制中信号的延迟与非线性以及喷氨量分布不合乎氮氧化物浓度分布的特点，提供了一种可以准确控制SCR装置喷氨量与喷氨分布的适合全负荷的智能喷氨控制系统。

一种适合全负荷的智能喷氨控制系统，所述系统包括基于烟气脱硝装置CFD流场与气固两相传质反应耦合模型部分和基于预测控制的烟气脱硝装置喷氨量的计算部分，通过喷氨总量与喷氨分布优化NOx与NH₃的混合程度，提高脱硝效率。

作为优选，所述的适合全负荷的智能喷氨控制系统，具体包括下述步骤：

步骤(1)：基于烟气脱硝装置CFD流场与气固两相传质反应耦合模型，创建SCR装置在烟气不同负荷区间下的流场模型库，获取烟道内各分区的喷氨开度；

步骤(2)：基于预测控制计算烟气脱硝装置的喷氨总量；

步骤(3)：通过各分区的喷氨开度与喷氨总量的组合，得到各分区的喷氨量，通过喷氨调节系统调节实时喷氨量，提高脱硝效率。

作为优选，步骤(1)中，获得各分区喷氨开度的方法具体包括以下几个步骤：