[发明专利]基于多参数预测的SCR脱硝优化控制系统开发及应用方法

说明书

本发明涉及一种基于多参数预测的SCR脱硝优化控制系统开发及应用方法。目前传统的SCR脱硝闭环控制策略，多数设计为固定摩尔比控制方式，该控制策略设计过于简单，仅考虑了对象的静态特性，缺乏自适应机制，常出现由于NOx浓度场的不均匀而造成氨局部过喷，氨逃逸经常呈失控状，而且控制系统的运行过分依赖于所有测点测量值的质量。本发明其特征是：该方法包括如下步骤：采用预测控制与分区测量相互结合，通过小区域及预测控制，实现喷氨量最优控制，减少SCR出口NOx排放量和氨逃逸量，提高SCR的最大脱硝效率，并通过锅炉关键参数的变化，预测SCR入口NOx浓度趋势，降低氨逃逸。本发明用于基于多参数预测的SCR脱硝优化控制系统开发及应用方法。

技术领域：

本发明涉及电力系统脱硝技术领域，具体涉及一种基于多参数预测的SCR脱硝优化控制系统开发及应用方法。

背景技术：

机组超低排放改造后，脱硝系统普遍存在一些问题，比如氨逃逸大，硫酸氢氨导致空预器堵塞，还有喷氨自动调节品质差等问题；SCR系统自动控制的主要对象是喷氨量，由程控的喷氨母管电动门调节，其控制策略常见的有以脱硝出口NOX浓度为反馈信号调节、设定脱硝效率自动跟踪以及自动跟踪脱硝入口NOX浓度等，此调节方式存在的问题在于，实际运行中，脱硝入口烟道NOx浓度分布，烟气流场都是不均匀的，如脱硝入口NOx浓度场密切受锅炉投运的燃烧器组合方式和配风方式等运行方式的影响，而喷氨母管电动门只能调节整个烟道内总体NH3/NOX摩尔比，不能根据实际的NOX浓度场做精细调节；喷氨优化调整试验是降低脱硝系统氨逃逸排放的措施之一，试验中通过对各喷氨支管手动门开度的调整可以调节NH3/NOX摩尔比沿烟道宽度和深度方向上的分布，但对于采用四角切圆、前后墙对冲和“W”型火焰等燃烧组织方式的锅炉来说，其燃烧工况改变时会影响脱硝入口NOx浓度场，进而影响NH3/NOX摩尔比的分布，而喷氨支管手动门不可能随着以上运行方式的改变而进行不断的调节，无法实现自动控制，因此，常出现由于NOx浓度场的不均匀而造成氨局部过喷，氨逃逸经常呈失控状，进而导致空预器堵塞。

目前传统的SCR脱硝闭环控制策略，多数设计为固定摩尔比控制方式，该控制方式下的设定值为氨氮摩尔比或者脱硝效率，控制系统根据当前的烟气流量、SCR入口浓度和设定氨氮摩尔比计算出NH3流量需求，最终通过流量PID改变氨气阀开度来调节NH3实际流量，这种控制方式近似于开环控制，脱硝系统的需求量仅根据静态物理特性计算得出，部分电厂总结固定摩尔比控制方式的不足采取了固定SCR出口NOx浓度控制方式，此时系统设定值为SCR出口NOx浓度，并根据其与实际出口NOx浓度的偏差来动态修正氨氮摩尔比，达到闭环控制NOx出口浓度的效果，该控制策略设计过于简单，仅考虑了对象的静态特性，缺乏自适应机制，而且控制系统的运行过分依赖于所有测点测量值的质量。

发明内容：

本发明的目的是提供一种基于多参数预测的SCR脱硝优化控制系统开发及应用方法，通过锅炉关键参数的变化，预测SCR入口NOx浓度趋势，结合SCR氨逃逸分区测量调整系统及时、合理的控制喷氨量，解决锅炉变工况下的氨逃逸控制，实现氨逃逸的分区测量和及喷氨流量的分区精确控制，减轻或消除局部的氨过喷现象，进一步降低氨逃逸和喷氨流量。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种基于多参数预测的SCR脱硝优化控制系统开发及应用方法，其特征是：该方法包括如下步骤：

采用预测控制与分区测量相互结合，通过小区域及预测控制，实现喷氨量最优控制，减少SCR出口NOx排放量和氨逃逸量，提高SCR的最大脱硝效率，并通过锅炉关键参数的变化，预测SCR入口NOx浓度趋势，降低氨逃逸；

1、SCR氨逃逸分区测量技术

首先人为的将烟道进行分区，分区的数量与脱硝SCR入口喷氨格栅的数量一致，在脱硝SCR出口烟道上升孔安装氨逃逸测量探头，探头测量需要与入口喷氨格栅一一对应，以便反映入口喷氨格栅调门开度是否合适；