基于过程数据辨识的SCR脱硝系统稳态效率计算方法技术方案

基于过程数据辨识的SCR脱硝系统稳态效率计算方法，该方法包括以下步骤：获取历史过程数据；利用辨识工具箱得到所需的一阶惯性时间常数和纯延迟时间常数；利用修正公式通过烟囱入口NOx浓度计算出此时还原剂流量下的稳态出口NOx浓度，从而计算出稳态脱硝效率。本发明专利技术可以直接由现场烟囱入口NOx浓度测量数据计算出SCR系统稳态脱硝效率，该测点数据可信度和稳定性好，且该方法不需新增其他测量设备，计算出的稳态脱硝效率对操作人员掌握系统性能、控制系统还原剂流量都有指导意义。

【技术实现步骤摘要】
基于过程数据辨识的SCR脱硝系统稳态效率计算方法
本专利技术属于烟气脱硝
，具体涉及一种基于过程数据辨识的SCR脱硝系统稳态效率计算方法。
技术介绍
煤炭是一种宝贵的化石燃料，但同时也是一种不清洁的能源，可产生粉尘和氮氧化物(NOx)、硫化物(SOx)等大气污染物。目前我国一次能源的主要形式仍然是煤炭，其中超过半数消耗于火电机组，因此火电机组经济、环保运行对整个国民经济的绿色发展具有重要意义。NOx气体是危害大且较难处理的大气污染物，其中燃煤电站锅炉是NOx的重要排放源，随着《火电厂大气污染物排放标准》的正式颁布与实施，燃煤电站面临的减排压力进一步增大。目前，各电站燃煤锅炉除了采用低NOx燃烧设备和炉内燃烧优化等技术措施抑制NOx的生成外，对于燃烧过程中已经生成的NOx普遍采用选择性催化还原法(SCR)脱硝设备进行烟气脱硝。SCR脱硝系统在变工况下运行时，系统呈现出非线性和大滞后的特点，数据库记录下的系统实时数据存在不一致性。例如当系统氨氮摩尔比增大时，按照反应机理，系统脱硝效率应上升，但实时数据往往显示脱硝效率变化很小，甚至出现下降的情况，不利于操作人员对系统性能的监测和对还原剂流量的控制。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中的不足，提供一种基于过程数据辨识的SCR脱硝系统稳态效率计算方法。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于过程数据辨识的SCR脱硝系统稳态效率计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、获取历史过程数据：从对象历史数据库中以一定时间间隔导出需要辨识的数据；步骤二、过程数据辨识：根据导出的数据，利用辨识工具箱得到所需的系统时间常数；步骤三、稳态脱硝效率计算：基于得到的系统时间常数，计算出此时SCR反应器入口条件下对应的稳态出口NOx浓度，从而得到稳态脱硝效率。为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：所述步骤一中，参数包括机组负荷、SCR进口NOx浓度、SCR系统还原剂流量、SCR出口NOx浓度和烟囱入口NOx浓度；条件为机组负荷和SCR系统进口NOx浓度稳定时系统还原剂流量发生阶跃变化；开始时间为还原剂流量开始阶跃时，停止时间为烟囱入口NOx浓度稳定时。所述步骤二中，将还原剂流量阶跃变化数据及对应的SCR出口NOx浓度变化数据导入辨识工具箱，得到出口NOx浓度变化对还原剂流量阶跃的延迟时间常数，传递函数形式如式(1)、(2)所示：Y(s)＝G(s)·U(s)(1)式中：Y(s)为输出变量，U(s)为输入变量，G(s)为传递函数；式中：k为比例系数，T为一阶惯性时间常数，s为拉普拉斯算子，Td为纯延迟时间常数；同样，将SCR出口NOx浓度开始变化数据及对应的烟囱入口NOx浓度变化数据导入辨识工具箱，得到其一阶惯性时间常数和纯延迟时间常数。所述步骤三中，在已知系统动态特性的基础上，对运行数据进行动态修正，利用现场实测烟囱入口NOx浓度计算出此时SCR反应器入口条件下对应的稳态出口NOx浓度，从而得到稳态脱硝效率。所述步骤三具体包括：1)SCR系统出口NOx浓度对还原剂流量的延迟修正：已知出口NOx浓度对还原剂流量的延迟如下式所示：式中：NOx_out′(t)为当前还原剂流量作用下的稳态SCR反应器出口NOx浓度，NOx_out(t)为实际测量得到的SCR反应器出口NOx浓度，T1为出口NOx浓度变化对还原剂流量阶跃的一阶惯性时间常数，Td1为出口NOx浓度变化对还原剂流量阶跃的纯延迟时间常数，t为当前时刻；则：利用(4)式，由实际测量得到的SCR出口NOx浓度计算出此时还原剂流量下对应的稳态SCR反应器出口NOx浓度；2)烟囱入口NOx浓度对SCR系统出口NOx浓度的延迟修正：已知烟囱入口NOx浓度对SCR出口NOx浓度的延迟如下式所示：式中：NOx_out″(t)为实际测量得到的烟囱入口NOx浓度，NOx_out(t)为SCR反应器出口NOx浓度，T2为烟囱入口NOx浓度变化对SCR系统出口NOx浓度变化的一阶惯性时间常数，Td2为烟囱入口NOx浓度变化对SCR系统出口NOx浓度变化的纯延迟时间常数；则：利用(6)式，由实际测量得到的烟囱入口NOx浓度计算出此时对应的稳态SCR出口NOx浓度；结合(6)式及(4)式，利用实测烟囱入口NOx浓度计算出此时还原剂流量下对应的稳态NOx浓度，从而得到此时系统入口条件下的稳态脱硝效率。本专利技术的有益效果是：可以直接由现场烟囱入口NOx浓度测量数据计算出SCR系统稳态脱硝效率，该测点数据可信度和稳定性好，且该方法不需新增其他测量设备，计算出的稳态脱硝效率对操作人员掌握系统性能、控制系统还原剂流量都有指导意义。附图说明图1是稳态脱硝效率计算方法流程图。图2是SCR出口NOx浓度对还原剂流量阶跃的延迟图。图3是烟囱入口NOx浓度对SCR出口NOx浓度阶跃的延迟图。图4是修正前后系统氨氮摩尔比与脱硝效率关系图。具体实施方式现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。为解决动态过程中SCR系统实时数据不一致问题，本专利技术提出了一种基于过程数据辨识的稳态脱硝效率计算方法，如图1所示，该方法包括以下步骤：获取历史过程数据；利用辨识工具箱得到所需的一阶惯性时间常数和纯延迟时间常数；利用修正公式通过烟囱入口NOx浓度计算出此时还原剂流量下的稳态出口NOx浓度，从而计算出稳态脱硝效率。具体步骤如下：一、获取历史过程数据SCR脱硝系统最重要的静态关系为氨氮摩尔比与脱硝效率的关系，在动态过程中导致该静态关系与机理关系不符的主要原因在于系统还原剂流量变化引起SCR反应器出口NOx变化存在延迟，SCR出口NOx变化引起烟囱入口NOx变化也存在延迟，导致利用系统实时测量得到的数据计算出的脱硝效率并不是当前系统还原剂流量下对应的脱硝效率，需要利用SCR系统过程数据辨识出延迟时间常数，再进一步进行修正。从对象历史数据库中以一定时间间隔导出需要辨识的数据。参数包括机组负荷，SCR进口NOx浓度，SCR系统还原剂流量，SCR出口NOx浓度，烟囱入口NOx浓度；条件为机组负荷和SCR系统进口NOx浓度基本稳定时系统还原剂流量发生阶跃变化；开始时间为还原剂流量开始阶跃时，停止时间为烟囱入口NOx浓度稳定时。二、过程数据辨识将还原剂流量阶跃变化数据及对应的SCR出口NOx浓度变化数据导入Matlab辨识工具箱，得到出口NOx浓度变化对还原剂流量阶跃的延迟时间常数，传递函数形式如式(1)、(2)所示：Y(s)＝G(s)·U(s)(1)式中：Y(s)为输出变量，U(s)为输入变量，G(s)为传递函数。式中：k为比例系数，T为一阶惯性时间常数，Td为纯延迟时间常数。同样将SCR出口NOx浓度开始变化数据及对应的烟囱入口NOx浓度变化数据导入辨识工具箱，得到其一阶惯性时间常数和纯延迟时间常数。三、稳态脱硝效率计算在已知系统动态特性的基础上，可以对运行数据进行动态修正，利用现场实测烟囱入口NOx浓度计算出此时SCR反应器入口条件下对应的稳态出口NOx浓度，从而得到稳态脱硝效率。步骤三包括以下步骤：3a)SCR系统出口NOx浓度对还原剂流量的延迟修正已知出口NOx浓度对还原剂流量的延迟如下式所示：式中：NOx_out′(t)为当前还原剂流量作用下的稳态SCR反应器出口NOx浓度，N本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于过程数据辨识的SCR脱硝系统稳态效率计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、获取历史过程数据：从对象历史数据库中以一定时间间隔导出需要辨识的数据；步骤二、过程数据辨识：根据导出的数据，利用辨识工具箱得到所需的系统时间常数；步骤三、稳态脱硝效率计算：基于得到的系统时间常数，计算出此时SCR反应器入口条件下对应的稳态出口NOx浓度，从而得到稳态脱硝效率。

【技术特征摘要】
1.一种基于过程数据辨识的SCR脱硝系统稳态效率计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、获取历史过程数据：从对象历史数据库中以一定时间间隔导出需要辨识的数据；步骤二、过程数据辨识：根据导出的数据，利用辨识工具箱得到所需的系统时间常数；步骤三、稳态脱硝效率计算：基于得到的系统时间常数，计算出此时SCR反应器入口条件下对应的稳态出口NOx浓度，从而得到稳态脱硝效率。2.如权利要求1所述的一种基于过程数据辨识的SCR脱硝系统稳态效率计算方法，其特征在于：所述步骤一中，参数包括机组负荷、SCR进口NOx浓度、SCR系统还原剂流量、SCR出口NOx浓度和烟囱入口NOx浓度；条件为机组负荷和SCR系统进口NOx浓度稳定时系统还原剂流量发生阶跃变化；开始时间为还原剂流量开始阶跃时，停止时间为烟囱入口NOx浓度稳定时。3.如权利要求2所述的一种基于过程数据辨识的SCR脱硝系统稳态效率计算方法，其特征在于：所述步骤二中，将还原剂流量阶跃变化数据及对应的SCR出口NOx浓度变化数据导入辨识工具箱，得到出口NOx浓度变化对还原剂流量阶跃的延迟时间常数，传递函数形式如式(1)、(2)所示：Y(s)＝G(s)·U(s)(1)式中：Y(s)为输出变量，U(s)为输入变量，G(s)为传递函数；式中：k为比例系数，T为一阶惯性时间常数，s为拉普拉斯算子，Td为纯延迟时间常数；同样，将SCR出口NOx浓度开始变化数据及对应的烟囱入口NOx浓度变化数据导入辨识工具箱，得到其一阶惯性时间常数和纯延迟时间常数。4.如权利要求3所述的一种基于过程数据辨识的SCR脱硝系统稳态效率计算方法，其特征在于：所述步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：李逗，帅云峰，华伟，王卫群，司风琪，
申请(专利权)人：江苏方天电力技术有限公司，东南大学，国网江苏省电力有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32