[发明专利]基于自适应模糊PID算法的锅炉烟气脱硝控制方法

说明书

本发明公开了一种基于自适应模糊PID算法的锅炉烟气脱硝控制方法，其实现过程为：采集烟气出口氮氧化物的实际测量值，计算烟气出口氮氧化物的偏差值及其变化率；确定氮氧化物偏差、偏差变化率、比例变化值、积分变化值、微分变化值的隶属度函数；根据模糊控制规则，输出新的模糊集合隶属函数，并据此计算比例变化值、积分变化值、微分变化值，并对PID中对应参数进行实时调整，得到新的PID参数；依据新的PID参数控制喷氨量。本发明采用模糊控制算法来调整PID控制的参数，一方面可以避免出口氮氧化物的含量不定期超标的情况出现；另一方面可以更加合理高效的控制氨气的使用量。

技术领域

本发明属于锅炉脱硝系统技术领域，尤其涉及一种基于自适应模糊PID算法的锅炉烟气脱硝控制方法。

背景技术

目前锅炉烟气处理的SCR脱硝系统，大多采用选择性催化还原法；选择氨气作为还原剂，使锅炉烟气中的氮氧化物与氨气在催化剂的作用下发生氧化还原反应，生成不会对环境产生影响的氮气和水。锅炉烟气氮氧化物控制原理如下：根据锅炉烟气流量(由锅炉负荷定)及进口烟气中氮氧化物、氧气的含量、出口氮氧化物的设定值计算实际需氨量，最终通过控制气动调节阀开度来控制氨气的实时流量，使得烟气出口的氮氧化物含量达到排放标准。

目前大都采用PID(比例-积分-微分)控制喷氨量，但是在SCR脱硝系统运行过程中发现，PID控制下，烟气出口的氮氧化物浓度总是不定期的出现超调，使出口氮氧化物的排放浓度总是会不定期超过50mg/Nm³，甚至达到70mg/Nm³以上；且从系统超调到最终氮氧化物的排放浓度达到环保排放标准的过程时间较长，一般需花费1个多小时的时间。根据环保要求：煤炭化工企业锅炉烟气排放时氮氧化物的排放浓度必须降到50mg/Nm³以下，一旦出现超标排放情况轻则接受环保局罚款，重则需要停产整改。

目前的PID控制下，从超调恢复至控制效果的稳定时间较长，影响脱硝效果。主要有以下原因为：1)脱硝系统是一个参数时变、干扰众多且系统纯时延较大的系统；2)系统对喷氨量的控制使用传统的PID控制算法。PID控制虽然响应速度快，无稳态误差，但超调量较大，震荡周期多，稳定时间较长。超调较大主要是因为系统存在延时，而且传统的参数整定原则以获取对象精确的数学模型为基础，但在处理参数时变、干扰众多的被控对象时，PID控制器的参数不易确定。因此，PID参数的整定方法具有一定的局限性，不能解决动态性能与稳态精度之间的根本矛盾。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提出一种基于自适应模糊PID算法的锅炉烟气脱硝控制方法，本发明采用模糊控制算法来调整PID控制的参数，再结合PID控制算法，一方面可以避免出口氮氧化物的含量不定期超标的情况出现；另一方面可以更加合理高效的控制氨气的使用量。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以解决。

基于自适应模糊PID算法的锅炉烟气脱硝控制方法，包括以下步骤：

步骤1，实时采集锅炉脱硝系统烟气出口氮氧化物的实际测量值，并与设定值进行对比，计算烟气出口氮氧化物的偏差值及该偏差值的变化率；

步骤2，将烟气出口氮氧化物的偏差值和偏差的变化率输入模糊控制器，确定氮氧化物偏差、偏差变化率、比例变化值Δk_p、积分变化值Δk_i、微分变化值Δk_d的隶属度函数；步骤3，根据模糊控制规则，输出新的模糊集合隶属函数，并据此计算比例变化值Δk_p、积分变化值Δk_i、微分变化值Δk_d；

步骤4，采用比例变化值Δk_p、积分变化值Δk_i、微分变化值Δk_d分别对PID中对应的比例参数、积分参数、微分参数进行实时调整，得到新的PID参数；