网格法优化分区控制方法及分区得到的脱硝喷氨子系统技术方案

本发明专利技术属于火电厂SCR烟气脱硝优化控制系统领域，具体涉及一种网格法优化分区控制方法及分区得到的脱硝喷氨子系统。所述网格法优化分区控制方法以主成分分析法作为分区依据，通过计算机组参数的贡献率，将贡献率相近的区域合并为子分区，优化控制所述喷氨子系统的喷氨量。所述喷氨子系统是通过将主成分贡献率在设定范围内的区域连接在一起，按区域增加调节阀门与测点设备，并对应设计了控制方法，形成了SCR脱硝优化控制系统。本发明专利技术的SCR脱硝喷氨子系统设置了若干支管联箱，对若干所述喷氨管道进行分区，分区优化从整体上有针对性地对氮氧化物分布高浓度与低浓度的区域分别进行控制，优化方法适用于不同火力发电机组。

【技术实现步骤摘要】
网格法优化分区控制方法及分区得到的脱硝喷氨子系统
本专利技术属于火电厂SCR烟气脱硝优化控制系统领域，具体涉及一种网格法优化分区控制方法及分区得到的脱硝喷氨子系统。
技术介绍
在SCR系统运行过程中，喷氨量是影响脱硝效率的重要因素。喷氨量过少会导致催化还原反应不充分，造成烟气排放不达标。喷氨量过多会造成氨逃逸量升高，对环境造成二次污染，对下游设备造成腐蚀，此外还会增加运行成本。常规的喷氨控制是根据一定的氨氮摩尔比、SCR入口NOx浓度以及氨逃逸率计算出氨气流量控制器的给定信号，通过氨气流量自动控制实现烟气SCR出口NOx在一定范围之内。这种控制方案存在以下主要问题：一是当机组负荷大幅变化时，锅炉给煤量、送风量均处于动态调整之中，势必引起烟气中NOx的不断变化。由于SCR是一个内含化学反映的大迟延过程，常规PID控制策略难以满足控制要求，造成SCR出口NOx的大幅波动。二是受现场空间限制和安装因素影响，实际运行中SCR入口截面NOx分布偏差较大，为防止烟气出口NOx总排放超标，一般会采取适度增加喷按量的措施，这样不可避免的引起部分区域喷氨过剩，反应器出口氨逃逸超出限值。为了实现喷氨量的精确控制，近年来国内外围绕精确测量、高精度建模、分区控制等方面开展了大量理论研究、技术开发与工程应用工作。在烟气NOx精确检测方面，目前市场上烟气成分分析系统主要采用抽取采样分析的方式测量，一般只对烟道截面单点或两点进行测量，用局部单点测量数据代替整体，无法反映气体分布情况。综上，针对以上缺点，需要提供一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提出一种网格法优化分区控制方法及分区得到的脱硝喷氨子系统。所述喷氨子系统是通过将主成分贡献率在设定范围内的区域连接在一起，按区域增加调节阀门与测点设备，并对应设计了控制方法，形成了SCR脱硝优化控制系统。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种SCR脱硝喷氨子系统，所述喷氨子系统包括：若干用于将氨喷入烟道的喷氨管道；若干用于对若干所述喷氨管道进行分区的的支管联箱；若干控制所述支管联箱的调节阀门；若干用于检测所述支管联箱喷氨量的取样探头；所述支管联箱设置在所述喷氨子系统原有的单侧烟道联箱下游；若干所述喷氨管道设置在所述支管联箱的下游，且每个所述支管联箱与两个以上的喷氨管道连通，与不同支管联箱连通的喷氨管道的个数相同或不同，以此对若干所述喷氨管道进行分区；所述调节阀门安装于所述支管联箱和单侧烟道联箱之间的单一管路上；所述取样探头设置在烟道入口且处于支管联箱对所述喷氨管道分区后的每个区域的几何重心位置。进一步地，所述取样探头与所述支管联箱个数相同。进一步地，所述支管联箱个数大于2，所述取样探头、调节阀门与支管联箱的个数均相同，配合使用，所述支管联箱优选个数为50个。进一步地，所述支管联箱为中空结构的圆柱体、长方体、正方体等。本专利技术还提出一种SCR脱硝系统，所述SCR脱硝系统包括：制氨子系统、喷氨子系统和反应器；所述制氨子系统与喷氨子系统连接；所述反应器设置在烟道中；所述喷氨子系统采用上述的SCR脱硝喷氨子系统。进一步地，所述SCR脱硝系统还包括在烟道保温层与过滤器间的采样管上加装的伴热电缆。本专利技术的主要目的在于提供一种SCR脱硝喷氨子系统的网格法优化分区控制方法，采用所述网格法优化分区控制方法对现有的喷氨子系统进行分区得到上述的喷氨子系统；所述网格法优化分区控制方法以主成分分析法作为分区依据，通过计算机组参数的贡献率，将贡献率相近的区域合并为子分区，优化控制所述喷氨子系统的喷氨量。进一步地，所述网格法优化分区控制方法具体包括如下步骤：S1，选取表征氮氧化物浓度分布的表征值；S2，采用主成分分析计算模型计算得到烟气主成分的贡献率；S3，根据各主成分的贡献率加权，将位置相邻且贡献率差值小于设计值的子区域合并，得到优化的分区结果；S4，根据优化的分区结果划分成氮氧化物分布高浓度与低浓度的n个区域；S5，设置喷氨子系统中支管联箱的个数，以便对n个区域分别进行控制。进一步地，n的值与所述支管联箱的个数相同。进一步地，所述表征值包括反应器入口最小划分单位的：中心点氮氧化物浓度、氮氧化物浓度平均值和氮氧化物浓度分布标准差。进一步地，所述主成分分析计算模型计算过程如下：S2.1，计算第j个区域的第i个表征值xij：其中，1≤i≤m且i、m均为正整数，1≤j≤n且j为正整数，xij表示第j个区域的第i个表征值；表示第j个区域的第i个表征值的标准值；S2.2，设相关性矩阵R，计算特征值aji，设uj＝(aj1,aj2,aj3……)表示第j个区域的特征向量：其中：且c、d为正整数；S2.3，由式(2)计算得到的特征值aji与式(1)计算得到的xij相乘，得主成分值Fj：Fj＝aj1×x1j+aj2×x2j+aj3×x3j……+ajm×xmj式(3)。本专利技术具有如下有益技术效果：(1)本专利技术的SCR脱硝喷氨子系统，每个所述支管联箱与两个以上的喷氨管道连通，取样探头(测点)检测所述支管联箱喷氨量，取样探头(测点)提高了喷氨子系统对于烟道氮氧化物浓度的反应能力；(2)本专利技术的SCR脱硝喷氨子系统中的调节阀门增加了子系统对于局部氮氧化物的控制能力。(3)本专利技术的SCR脱硝喷氨子系统设置了若干支管联箱，对若干所述喷氨管道进行分区，分区优化从整体上有针对性地对氮氧化物分布高浓度与低浓度的区域分别进行控制，优化方法适用于不同火力发电机组。附图说明图1为本专利技术实施例中喷氨子系统的结构示意图。图2为本专利技术实施例中喷氨子系统的测点位置示意图。图3为本专利技术实施例中某厂实际分区样例说明示意图。附图标记说明：1、2、3、4均为喷氨管道。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例及说明书附图，对本专利技术进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。相反，本专利技术涵盖任何由权利要求定义的在本专利技术的精髓和范围上做的替代、修改、等效教学方法以及方案。进一步，为了使公众对本专利技术有更好的了解，在下文对本专利技术的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本专利技术。应当明确，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本专利技术。在本专利技术实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SCR脱硝喷氨子系统的网格法优化分区控制方法，其特征在于，所述网格法优化分区控制方法以主成分分析法作为分区依据，通过计算机组参数的贡献率，将贡献率相近的区域合并为子分区，优化控制喷氨子系统的喷氨量。/n

【技术特征摘要】
20191024 CN 20191101848221.一种SCR脱硝喷氨子系统的网格法优化分区控制方法，其特征在于，所述网格法优化分区控制方法以主成分分析法作为分区依据，通过计算机组参数的贡献率，将贡献率相近的区域合并为子分区，优化控制喷氨子系统的喷氨量。


2.根据权利要求1所述的一种SCR脱硝喷氨子系统的网格法优化分区控制方法，其特征在于，所述网格法优化分区控制方法具体包括如下步骤：
S1，选取表征氮氧化物浓度分布的表征值；
S2，采用主成分分析计算模型计算得到烟气主成分的贡献率；
S3，根据各主成分的贡献率加权，将位置相邻且贡献率差值小于设计值的子区域合并，得到优化的分区结果；
S4，根据优化的分区结果划分成氮氧化物分布高浓度与低浓度的n个区域；
S5，设置喷氨子系统中支管联箱的个数，以便对n个区域分别进行控制。


3.根据权利要求2所述的一种SCR脱硝喷氨子系统的网格法优化分区控制方法，其特征在于，n的值与所述支管联箱的个数相同。


4.根据权利要求2所述的一种SCR脱硝喷氨子系统的网格法优化分区控制方法，其特征在于，所述主成分分析计算模型的计算过程如下：
S2.1，计算第j个区域的第i个表征值xij：



其中，1≤i≤m且i、m均为正整数，1≤j≤n且j为正整数，xij表示第j个区域的第i个表征值，表示第j个区域的第i个表征值的标准值，
S2.2，设相关性矩阵R，计算特征值aji，设uj＝(aj1,aj2,aj3……)表示第j个区域的特征向量：



其中：1≤c≤n,1≤d≤n，且c、d为正整数；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永江，张叔禹，张国斌，纪煜，郭瑞君，辛晓钢，张谦，杜荣华，殷建华，党少佳，周磊，李荣丽，
申请(专利权)人：内蒙古电力集团有限责任公司内蒙古电力科学研究院分公司，北方联合电力有限责任公司包头第三热电厂，
类型：发明
国别省市：内蒙;15