[发明专利]一种基于脱硝反应动力学方程的电站SCR喷氨控制方法

说明书

本发明属于热工自动控制领域，并具体公开了一种基于脱硝反应动力学方程的电站SCR喷氨控制方法，其具体步骤为：将SCR系统等分为n个反应区域并建立模型，对其未知参数进行确定获得实际反应模型，根据当前时刻的工况参数对未来p个时刻进行预测，并通过优化性能指标获得最佳喷氨量变化率，执行下一时刻的喷氨量后重复上述步骤实现滚动优化。本发明通过建立反应模型和优化性能指标，实现了对喷氨流量的在线滚动优化，从而解决SCR系统的大惯性、不确定性问题，提高了SCR喷氨控制的精度、速度以及稳定能力，有效避免NOx排放超标或氨逃逸的问题，因而尤其适用于负荷频繁波动的机组。

技术领域

本发明属于热工自动控制领域，更具体地，涉及一种基于脱硝反应动力学方程的电站SCR喷氨控制方法。

背景技术

为减少氮氧化物的排放，目前燃煤电站主要采用选择性催化还原技术(selectivecatalytic reduction,SCR)进行控制。电站锅炉SCR脱硝系统高效安全运行的关键是进行高速精准的喷氨控制，喷氨量过少会导致出口NOx浓度超标，而喷氨量过大则会导致氨逃逸，增加硫酸氢铵的生成，造成空预器堵塞，危及电厂安全生产。

稳定工况下，电站锅炉SCR脱硝系统内烟气流量、烟气温度及烟气中NOx浓度等参数变化幅度较小，采用传统PID控制即可获得较好的脱硝效果。但随着可再生能源入网比例升高，燃煤机组将承担更多的调峰任务，因此变工况运行的时间会越来越多。机组负荷频繁变动会导致入口NOx浓度、烟气温度、烟气流量频繁且大幅变化，而电站锅炉SCR脱硝系统又具有大惯性的特点，因此现有的喷氨控制方法难以胜任，会导致出口NOx浓度频繁波动，影响机组正常运行。

基于上述缺陷和不足，本领域亟需对现有的电站锅炉SCR脱硝系统的喷氨控制方法做出进一步改进，避免系统大惯性导致的出口NOx浓度频繁波动的问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于脱硝反应动力学方程的电站SCR喷氨控制方法，其中从电站锅炉SCR脱硝系统的化学反应机理出发，建立SCR反应过程的动力学方程模型，并通过逼近法求解模型，实现在线滚动优化控制喷氨量，因而尤其适用于具有大惯性、不确定性的SCR喷氨控制系统。

为实现上述目的，本发明提出了一种基于脱硝反应动力学方程的电站SCR喷氨控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

S1将电站锅炉SCR脱硝系统等分为n个反应区域，基于化学反应动力学方程对每个反应区域内部建立反应模型；

S2对步骤S1建立的反应模型中的未知参数进行确定，并选取最佳参数从而获得实际反应模型；

S3利用该实际反应模型，根据当前时刻的工况参数对未来p个时刻的反应器出口NOx浓度、NH₃逃逸浓度和吸附态NH₃在催化剂上的覆盖率进行预测，并通过上述预测值构建优化性能指标，获得使该优化性能指标取得最小值或达到最大迭代次数的最佳喷氨量变化率，从而确定并执行下一时刻的喷氨量；

S4根据下一时刻的工况参数重复步骤S3，实现滚动优化。

作为进一步优选地，所述步骤S1中划分的各反应区域内部烟气浓度一致，烟气从第1个反应区域进入从第n个反应区域流出。

作为进一步优选地，所述步骤S1建立的反应模型如下：