一种SCR脱硝精准喷氨控制方法技术

本发明专利技术提供了一种SCR脱硝精准喷氨控制方法，步骤S1，设定烟气处理设备出口NOx浓度目标值；步骤S2，获取烟气处理设备进出口NOx实际浓度值；步骤S3，建立预测模型，运用动态矩阵预测控制算法DMC，根据工业炉窑历史烟气参数建立烟气NOx变化预测模型，预测烟气处理设备进口NOx浓度的变化，计算烟气处理设备进口NOx浓度的预测值；步骤S4，根据步骤S2获取的烟气处理设备进出口NOx实际浓度值对预测值进行误差校正，形成校正后预测值；步骤S5，根据校正后预测值以及烟气处理设备出口NOx浓度目标值计算喷氨量的控制增量；控制增量传输至控制模块；通过建立预测模型，计算喷氨量，有效降低喷氨量与烟气工况变化之间的滞后性。与烟气工况变化之间的滞后性。与烟气工况变化之间的滞后性。

【技术实现步骤摘要】
一种SCR脱硝精准喷氨控制方法


[0001]本专利技术涉及烟气SCR脱硝
，尤其涉及一种SCR脱硝精准喷氨控制方法。

技术介绍

[0002]造成大气污染的氮氧化物主要是指NO和NO2。NO是燃料燃烧时的主要副产物，主要来源于燃烧时燃料中氮元素的氧化及高温空气中N2和O2的反应，烟气中的氮氧化物95％为NO。氮氧化物不仅是导致酸雨形成的主要原因之一，也是造成光化学烟雾的根本原因，其产生的温室效应约是CO2的200～300倍，其污染产生的经济损失和防治所需价值量比SO2约高出33.3％；NOx还可转化为硝酸盐颗粒，在空气中形成PM2.5，增加颗粒物的污染浓度、毒性和酸性。氮氧化物对环境危害严重，为了改善大气环境，必须对氮氧化物的排放进行控制。随着国家对环保的逐渐重视，超低排放等措施开始向非电领域发展，选择性催化还原(SCR)烟气脱硝技术是迄今为止脱除燃煤烟气中NOx最有效的方法之一。SCR脱硝系统是向催化剂上游的烟气中喷入氨气或其它合适的还原剂、利用催化剂将烟气中的NOx转化为氮气和水。在通常的设计中，使用液态无水氨或氨水(氨的水溶液)，无论以何种形式使用氨，首先使氨蒸发，然后氨和稀释空气或烟气混合，最后利用喷氨格栅将其喷入烟气处理设备上游的烟气中。
[0003]而在实际使用过程中，一些可能影响环保指标以及运行成本的棘手现象更加凸显。目前脱硝系统烟气处理设备内烟气速度场、NOx浓度场、烟气温度场、喷氨量分布等不均匀，NOx测量的时变性和滞后性，加上调节氨水量到喷氨格栅内氨气量随之变化之间存在较长的时间间隔，传统氨水PID调节控制依靠NOx目标值与设定值偏差来指导喷氨阀调节开度，喷氨量变化与NOx浓度变化无法同步，上述现象容易导致SCR出口NOx波动剧烈，从而引起环保考核。为避免上述情况的发生，脱硝运行人员只能依靠“过量”喷氨，维持出口氮氧化物不超标，但这种方式会导致出口氨逃逸量大以及运行成本高等问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术的不足，提供了一种SCR脱硝精准喷氨控制方法，包括以下步骤；
[0005]步骤S1，设定烟气处理设备出口NOx浓度目标值；
[0006]步骤S2，获取烟气处理设备进出口NOx实际浓度值；
[0007]步骤S3，计算预测值，运用动态矩阵预测控制算法DMC，根据工业炉窑历史烟气参数建立烟气NOx变化预测模型，预测烟气处理设备进口NOx浓度的变化，计算烟气处理设备进口NOx浓度的预测值；
[0008]步骤S4，校正预测值，根据步骤S2获取的烟气处理设备进出口NOx实际浓度值对预测值进行误差校正，形成校正后预测值；
[0009]步骤S5，计算喷氨量，根据校正后预测值以及烟气处理设备出口NOx浓度目标值计算喷氨量的控制增量，控制增量传输至控制模块，控制模块通过控制信号控制电动调节阀
开度大小；
[0010]进一步的，所述工业炉窑历史烟气参数包括窑炉数据、烟气温度、烟气流量、NOx浓度，历史烟气参数根据k时刻窑炉运行数据进行查找，并调取对应下一时刻的NOx浓度作为预测模型初始值y0(k)。
[0011]进一步的，所述烟气处理设备进口NOx浓度预测值为预测模型在k时刻对未来P个时刻的输出预测值记为y(k)；预测模型在k时刻的输出预测初值记为y0(k)，预测初值y0(k)为工业炉窑历史运行参数对应出口NOx浓度作为预测模型在k时刻的输出预测初值，若历史数据库中没有与上一时刻对应的运行参数，则取上一时刻实际测量值作为下一时刻预测初值y0(k)；y(k)则由预测初值y0(k)与M个连续的输入增量序列Δu(k)及阶跃响应序列组成的动态矩阵A计算得到，其计算表达式为：y(k)＝y0(K)+AΔu(k)；
[0012]其中定义N称为建模时域长度，P称为预测时域长度，M称为控制时域长度；动态矩阵A由阶跃响应序列[a(0),a(1),a(2)
…
a(N
‑
1)]构造得到，其具体构成为：
[0013][0014]进一步的，步骤S4中执行步骤如下，
[0015]在k时刻，校正后预测值记为yN1(k)，取预测输出值的第一个元素，即下一时刻的预测输出值y1(k+1k)与下一时刻被控对象的实际输出值y(k+1)进行比较，得到预测的误差e(k+1)如下：
[0016]e(k+1)＝y(k+1)
‑
y1(k+1|k)
[0017]对误差e(k+1)加权得到加权误差序列用于修正烟气处理设备进口NOx浓度预测值y(k)，形成校正后预测值y
cor
(k+1)，其计算表达式如下：
[0018]y
cor
(k+1)y＝yN1(k)+he(k+1)
[0019]其中y
cor
(k+1)为下一时刻修正后的模型输出预测值；h为N维误差加权序列。
[0020]进一步的，步骤S5中计算方法为，k时刻喷氨量的计算表达式为：
[0021][0022]其中表示烟气处理设备所需氨水量在k+1时刻相对于k时刻的增量，C
进(k+1)
表示烟气处理设备进口在k+1时刻NOx浓度预测值，C
进(k)
表示烟气处理设备进口在k时刻的NOx浓度值，Q
烟
表示烟气干基标况流量，C表示氨水浓度，分别表示NH3和NO
x
的摩尔质量；计算出喷氨量控制增量后反馈给氨水调节阀，调节阀门开度。
[0023]进一步的，执行步骤S5后执行S6，记录喷氨量以及烟气处理设备进出口端NOx的实时数据反馈至预测模型中，作为对应炉窑运行工况条件下，预测模型在k时刻烟气处理设备入口NOx浓度输出预测初值y0(k)，根据烟气处理设备进出口端NOx的实时数值变化优化喷氨量；烟气处理设备进出口端NOx的实时数据包括分析仪记录的烟气量、烟气温度、NOx浓度数值。
[0024]进一步的，烟气处理设备为SCR脱硝设备、预测模型为DMC预测控制系统；控制模块
为DCS控制系统。
[0025]进一步的，监测模块包括分别设置在烟气处理设备进口处以及出口处的烟气取样探管，烟气取样探管在烟气迎风面设置多个取样孔，烟气取样探管输出端连接有多点取样烟气混合罐，多点取样烟气混合罐输出端连接有分析仪。
[0026]进一步的，电动调节阀输入端连接有氨水槽，电动调节阀输出端连接有氨水蒸发器，氨水蒸发器输出端连接有喷氨格栅，喷氨格栅输出端延伸至烟气处理设备进口烟道内，电动调节阀与氨水槽之间设置有氨水泵，氨水泵旁路设置有手动调节阀。
[0027]本专利技术的有益效果：
[0028]1、本专利技术的SCR脱硝精准喷氨控制系统，通过窑炉运行参数进行建模，DMC预测控制系统计算烟气处理设备进出口NOx浓度预测值，提前预测NOx浓度，并通过烟气处理设备进出口实际NOx浓度修正DMC预测值误差，精准计算出喷氨量以及喷氨控制增量变化。通过建立预测模型，计算喷氨量，有效降低喷氨量与烟气工况变化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SCR脱硝精准喷氨控制方法，其特征在于，包括以下步骤；步骤S1，设定烟气处理设备出口NOx浓度目标值；步骤S2，获取烟气处理设备进出口NOx实际浓度值步骤S3，计算预测值，运用动态矩阵预测控制算法DMC，根据工业炉窑历史烟气参数建立烟气NOx变化预测模型，预测烟气处理设备进口NOx浓度的变化，计算烟气处理设备进口NOx浓度的预测值；步骤S4，校正预测值，根据步骤S2获取的烟气处理设备进出口NOx实际浓度值对预测值进行误差校正，形成校正后预测值；步骤S5，计算喷氨量，根据校正后预测值以及烟气处理设备出口NOx浓度目标值计算喷氨量的控制增量，控制增量传输至控制模块，控制模块通过控制信号控制电动调节阀开度大小。2.根据权利要求1所述的一种SCR脱硝精准喷氨控制方法，其特征在于，所述工业炉窑历史烟气参数包括窑炉数据、烟气温度、烟气流量、NOx浓度，历史烟气参数根据k时刻窑炉运行数据进行查找，并调取对应下一时刻的NOx浓度作为预测模型初始值y0(k)。3.根据权利要求2所述的一种SCR脱硝精准喷氨控制方法，其特征在于，所述烟气处理设备进口NOx浓度预测值为预测模型在k时刻对未来P个时刻的输出预测值记为y(k)；预测模型在k时刻的输出预测初值记为y0(k)，预测初值y0(k)为工业炉窑历史运行参数对应出口NOx浓度作为预测模型在k时刻的输出预测初值，若历史数据库中没有与上一时刻对应的运行参数，则取上一时刻实际测量值作为下一时刻预测初值y0(k)；y(k)则由预测初值y0(k)与M个连续的输入增量序列Δu(k)及阶跃响应序列组成的动态矩阵A计算得到，其计算表达式为：y(k)＝y0(K)+AΔu(k)；其中定义N称为建模时域长度，P称为预测时域长度，M称为控制时域长度；动态矩阵A由阶跃响应序列[a(0)，a(1)，a(2)
…
a(N
‑
1)]构造得到，其具体构成为：4.根据权利要求3所述的一种SCR脱硝精准喷氨控制方法，其特征在于，所述步骤S4中执行校正预测值步骤如下，在k时刻，校正后预测值记为yN1(k)，取预测输出值的第一个元素，即下一时刻的预测输出值y1(k+1|k)与下一时刻被控对象的实际输出值y(k+1)进行比较，得到预测的误差e(k+1)如下：e(k+1)＝y(k+1)
‑
y1(k+1|k)对误差e(k+1)加权得到加权误差序列用于修正烟气处理设备进口NOx浓度预测值y(k)，形成校正后预测值y
cor
(k+1)，其计算表达式如下：y
cor
(k+1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑勇，潘显仨，李显宝，
申请(专利权)人：安徽方信立华环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：