喷氨控制系统技术方案

本发明专利技术涉及火电厂的燃煤锅炉的脱硝领域，具体涉及一种锅炉脱硝系统的喷氨控制系统，主要用于提高脱硝出口的NO

Ammonia injection control system

The invention relates to the denitration field of a coal-fired boiler in a thermal power plant, in particular to an ammonia spraying control system of a boiler denitration system, which is mainly used to improve the NO of the denitration outlet

【技术实现步骤摘要】
喷氨控制系统
本专利技术涉及火电厂的燃煤锅炉的脱硝领域，尤其涉及一种喷氨控制系统。
技术介绍
由于火电厂锅炉系统燃烧效率和NOx是一对矛盾体，锅炉的出力需要达到一定的效率，导致NOX排放总是不能达到令人满意的水平。因此锅炉需要配置有烟气脱硝系统以进一步降低NOX的排放。目前的脱硝方法主要包括选择性催化还原法(SCR)、非选择性催化还原法(SNCR)以及在二者基础上发展起来的SNCR/SCR联合烟气脱硝技术。以SCR脱硝装置为例，其主要包括SCR脱硝系统和氨的储存和制备系统。其中，氨的储存和制备系统设备集中布置于远离锅炉房和SCR脱硝系统的氨站区域，液氨槽车经厂区公路进入氨站区域的卸料点，由氨的制备系统提供的气氨沿厂区综合管架的气氨管道进入SCR区域。气氨经过与空气混合稀释后，通过注射系统注入到SCR脱硝系统的入口烟道中，氨和空气的混合物与入口烟道的烟气充分混合后进入SCR脱硝反应器，在催化剂的作用下对烟气进行脱硝反应。不过，SCR脱硝装置普遍存在的现象之一为：SCR脱硝反应器的烟道支撑及导流板由于调节过于频繁容易出现不同程度的磨损，而且SCR脱硝反应器下游的空气预热器也容易出现不同程度的压降偏差和堵塞现象。分析其原因得出，是由于现有的SCR脱硝系统中关于喷氨量的控制主要采用的是固定摩尔比的定值控制或串级PID控制器反馈控制相结合的机制，使得控制过程中对于喷氨量的调节过于频繁、波动大，因此造成控制的执行机构磨损较严重。此外，由于控制效果欠佳，造成控制结果对应的氨气过量，不仅增加了脱硝成本，而且氨逃逸率往往过高，这会导致剩余的氨气会与烟气中的SO3和H2O反应生成NH4HSO4，进而导致锅炉后续空预期出现压降、积灰和堵塞等现象。此外，目前通常采用全部数据建立全局SVM预测模型的方式来对脱硝系统的脱硝入口处的NOX进行预测。图5D示出全局SVM预测模型的仿真测试结果。可以看出，全局SVM预测模型并不能针对全局工况达到较为满意的预测精度。分析其原因，由于考虑到火电厂的锅炉在不同的负荷状态下的NOX浓度与输入参量变化相对复杂，如具有多阶段、多模态性的特点，全局预测模型要么可能只能准确地描述出某一或某几个模态之间的对应关系，导致锅炉在其余模态下误差较大(即不能针对每个模态均达到期望的预测精度)。抑或是，全局预测模型虽然涵盖了所有阶段的变化特性，但对每个模态都不能精准地预测(即针对每个模态均达不到期望的预测精度)。
技术实现思路
技术问题有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题是，如何提高喷氨量的控制精度。解决方案为了解决上述技术问题，根据本专利技术的提供了一种锅炉脱硝系统的喷氨控制系统，主要用于提高脱硝出口的NOX浓度的控制精度。该喷氨控制系统包括：多模态预测模型，其用于预测脱硝入口的NOX浓度；控制部，其用于根据预测出的所述脱硝入口的NOX浓度，计算待补偿的喷氨量；以及执行机构，其用于根据所述控制部的指令使脱硝系统获得待补偿的喷氨量。对于上述锅炉脱硝系统的喷氨控制系统，在一种可能的实现方式中，所述多模态预测模型具有与锅炉机组的工况相对应的多个子模型，并且通过SIS系统采集锅炉机组的当前工况，根据所述当前工况完成所述多个子模型的切换。对于上述锅炉脱硝系统的喷氨控制系统，在一种可能的实现方式中，所述控制部包括：第一控制部，其用于计算出第一部分的喷氨量；以及第二控制部，其用于计算出第二部分的喷氨量。对于上述锅炉脱硝系统的喷氨控制系统，在一种可能的实现方式中，所述第一控制部包括：前馈控制单元，其用于：基于脱硝入口的NOX浓度的预测值，计算出前馈喷氨补偿量；以及超驰控制单元，其用于：基于锅炉机组升降负荷的变化，计算出超驰喷氨补偿量。对于上述锅炉脱硝系统的喷氨控制系统，在一种可能的实现方式中，所述前馈喷氨补偿量的计算方式为：前馈喷氨补偿量＝(脱硝入口的NOX浓度的预测值-需要转化的NOX的量)×折算的标态烟气流量×β(01)其中，β为补偿参数。对于上述锅炉脱硝系统的喷氨控制系统，在一种可能的实现方式中，所述超驰喷氨补偿量的计算方式为：超驰喷氨补偿量＝折算烟气流量/μ4(02)其中，μ4为补偿量调节阈值。对于上述锅炉脱硝系统的喷氨控制系统，在一种可能的实现方式中，所述第二控制部为反馈控制单元，所述反馈控制单元为改进型串级MFAC控制器。对于上述锅炉脱硝系统的喷氨控制系统，在一种可能的实现方式中，所述改进型串级MFAC控制器包括主MFAC控制器和副MFAC控制器，其中，所述主MFAC控制器的输入为连续N个时刻的喷氨量的给定值和测量值之间的偏差以及偏差之间的偏差变化率，输出则为给所述副MFAC控制器的喷氨量的设定值；其中，所述副MFAC控制器的输入为所述喷氨量的设定值与测量值之间的偏差以及偏差之间的偏差变化率，输出则为给执行机构的脱硝系统的喷氨阀的开度。对于上述锅炉脱硝系统的喷氨控制系统，在一种可能的实现方式中，所述改进型串级MFAC控制器设置为与锅炉的脱硝系统原有的PID控制器相并联的方式，进而使构成可以相互切换的双路反馈控制单元。对于上述锅炉脱硝系统的喷氨控制系统，在一种可能的实现方式中，所述多模态预测模型为基于SVM建立的脱硝入口的NOX浓度的多模态预测模型。有益效果本专利技术的喷氨控制系统通过基于SVM(SupportVectorMachine，支持向量机)建立脱硝入口处的NOX浓度的多模态预测模型，在锅炉的燃烧系统处于不同负荷状态时，通过多模态预测模型中的子模型之间的切换，克服了目前NOX浓度的测量值普遍存在的严重滞后的问题，保证了预测精度。以及通过采用(前馈+超驰+反馈)相结合的喷氨控制机制，实现了对喷氨量的精确控制。具体而言，通过基于预测的脱硝入口处的NOX浓度进行计算前馈喷氨补偿量，提高了前馈补偿的准确性；通过引入超驰喷氨补偿量，尤其在升降负荷时的偏差偏离较大的情形下能够快速减小误差，如在快速变负荷(升降负荷)及磨煤机启停切换的情形下，NOX排放浓度会出现瞬时偏离很大的情形，此时通过超驰喷氨补偿量使偏差迅速缩小。通过采用改进型串级MFAC控制器代替原有的串级PID控制器，将连续N个时刻的喷氨量的给定值和测量值之间的偏差和偏差之间的偏差变化率作为MFAC控制器的输入，提高了与脱硝出口的NOX浓度相对应的喷氨补偿量的控制精度。根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本专利技术的其它特征及方面将变得清楚。附图说明包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本专利技术的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本专利技术的原理。图1示出本专利技术一个实施例的喷氨控制系统的结构框图。图2A示出本专利技术一个实施例的喷氨控制系统的多模态SVM预测模型的总体原理框图；以及图2B示出本专利技术一个实施例的喷氨控制系统的多模态SVM预测模型中的单个子模型(以SVM高负荷预测模型)的原理框图。图3示出本专利技术一个实施例的喷氨控制系统的前馈控制单元的逻辑框图。图中，SUB代表“减法”，ADD代表“加法”，MUL代表“乘法”。图4A示出本专利技术一个实施例的喷氨控制系统的超驰控制单元的逻辑框图一(NOX浓度变化)；以及图4B示出本专利技术一个实施例的喷氨控制系统的超驰控制单元的逻辑框图二(超驰喷氨补偿量)。图5A示出本专利技术一个实施例的喷氨控制系统的6台磨煤机对应工况本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种喷氨控制系统，用于提高脱硝出口的NO

【技术特征摘要】
1.一种喷氨控制系统，用于提高脱硝出口的NOX浓度的控制精度，其特征在于，该喷氨控制系统包括：多模态预测模型，其用于预测脱硝入口的NOX浓度；控制部，其用于根据预测出的所述脱硝入口的NOX浓度，计算待补偿的喷氨量；以及执行机构，其用于根据所述控制部的指令使脱硝系统获得待补偿的喷氨量。2.根据权利要求1所述的喷氨控制系统，其特征在于，所述多模态预测模型具有与锅炉机组的工况相对应的多个子模型，并且通过SIS系统采集锅炉机组的当前工况，根据所述当前工况完成所述多个子模型的切换。3.根据权利要求1所述的喷氨控制系统，其特征在于，所述控制部包括：第一控制部，其用于计算出第一部分的喷氨量；以及第二控制部，其用于计算出第二部分的喷氨量。4.根据权利要求3所述的喷氨控制系统，其特征在于，所述第一控制部包括：前馈控制单元，其用于：基于脱硝入口的NOX浓度的预测值，计算出前馈喷氨补偿量；以及超驰控制单元，其用于：基于锅炉机组升降负荷的变化，计算出超驰喷氨补偿量。5.根据权利要求4所述的喷氨控制系统，其特征在于，所述前馈喷氨补偿量的计算方式为：前馈喷氨补偿量＝(脱硝入口的NOX浓度的预测值-需要转化的NOX的量)×折算的标态烟气流量×β(...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹金和，齐咏生，李引龙，李智林，
申请(专利权)人：内蒙古瑞特优化科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15