基于大数据技术的垃圾焚烧脱硝反应动态控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于大数据技术的垃圾焚烧脱硝反应动态控制方法，包括：专用服务器采集焚烧炉的工况数据，并将工况数据中的有效数据进行统一标准化处理；专用服务器标识每种工况下最佳氨逃逸量的工作参数，并在出现比最佳氨逃逸量更小的的氨逃逸量时，将该更小的氨逃逸量的工作参数替换原最佳氨逃逸量的工作参数；专用服务器将最佳工作参数上传至通用服务器；根据焚烧炉实时运行时炉膛内部的温度和出口处氨的逃逸量，调取最佳氨逃逸量下的工作参数，根据最佳工作参数调整喷嘴的工作参数、还原剂种类和还原剂浓度，以实现垃圾焚烧炉出口NO

【技术实现步骤摘要】
基于大数据技术的垃圾焚烧脱硝反应动态控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及垃圾焚烧电厂SNCR烟气脱硝
，特别涉及基于大数据技术的垃圾焚烧脱硝反应动态控制方法及系统。

技术介绍

[0002]垃圾焚烧发电是目前最有效的垃圾处理途径，但是焚烧过程中会产生NO
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等有害气体，直接排放会造成大气环境的二次污染，所以需要对烟气进行脱硝处理。选择性非催化还原方法(Selective Non
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Catalytic Reduction，SNCR)无需催化剂且脱硝装置结构简单，目前国内新建或改造的垃圾焚烧电厂普遍采用这种脱硝方法。
[0003]SNCR脱硝原理为：在最佳反应温度窗口(850℃～1050℃)区域向炉膛中喷入一定浓度的还原剂溶液(尿素或氨水)，溶液快速受热分解出NH3与烟气中NO
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反应生成N2和H2O，从而减少出口烟气中的NO
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含量以满足当地大气污染物排放标准。脱硝过程中若还原剂喷射过少则不能满足NO
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的控制目标，过多则会造成氨逃逸量增加，多余的NH3与SO3反应生成NH4HSO4容易造成下游设备的腐蚀、管道堵塞，降低其使用寿命，同时还会带来大气污染、还原剂浪费等问题。
[0004]目前SNCR脱硝过程控制主要通过集散控制系统(DCS)实现，利用烟气排放连续监测系统(CEMS)监测焚烧炉出口NO
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浓度值并得到其与目标值之间的偏差，然后采用PID控制来调节还原剂阀门开度。这种自动控制方法具有时间滞后特性，在焚烧工况变动时难以及时准确调节还原剂流量，造成NO
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浓度波动明显，而且忽略了NH3逃逸的危害。另一方面，由于垃圾成分变化大、热值不稳定，引起不同时间炉膛不同位置处的温度变化，所以最佳反应温度窗口也在一定位置范围内变化，影响脱硝效率。现有行业一般是根据现场的工作状况结合工作经验，进行人工调整喷头的工作状态，有可能操纵不及时导致NOx的超标排放，而且是不能调节方向的固定式喷头。如倪进飞等在中国专利技术公开专利“垃圾焚烧的监控方法及装置”中提供的垃圾焚烧的监控方法，可以根据炉内的工况，预测出口处的氨逃逸量，但其仍存在滞后与延时问题。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供的一种基于大数据技术的垃圾焚烧脱硝反应动态控制方法，可以对垃圾焚烧炉出口NO
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和NH3浓度进行实时控制，既有较强的适应性和兼容性，能够很好的适用于垃圾焚烧炉这类非线性系统的污染物控制，又与工程实践经验相结合便于人员理解和操作。还可以根据焚烧炉实时运行时炉膛内部的温度和出口处氨的逃逸量，通过与原有服务器的数据对比及时调节SNCR脱硝控制系统的工作参数，合理调节喷嘴工作状态、还原剂种类和浓度以及压缩空气流量，由此实现NO
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和NH3的达标排放，提高控制系统的响应速度和抗干扰能力。
[0006]为了实现本专利技术目的，本专利技术提供的一种基于大数据技术的垃圾焚烧脱硝反应动态控制方法，包括以下步骤：
[0007]S1：专用服务器采集焚烧炉的工况数据，并将工况数据中的有效数据进行统一标准化处理；专用服务器标识每种工况下最佳氨逃逸量的工作参数，并在出现比最佳氨逃逸量更小的的氨逃逸量时，将该更小的氨逃逸量的工作参数替换原最佳氨逃逸量的工作参数；专用服务器将最佳工作参数上传至通用服务器；
[0008]S2：根据焚烧炉实时运行时炉膛内部的温度和出口处氨的逃逸量，调取通用服务器中与之对应的SNCR系统最佳氨逃逸量下的工作参数，根据所调取的SNCR系统工作参数调整喷嘴的工作参数、还原剂种类和还原剂浓度，达到还原剂和烟气充分反应的目的，以实现垃圾焚烧炉出口NO
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和NH3浓度的实时动态控制；并将每一次运行的工况参数自动存储在专用服务器中，由此建立或扩展数据库。
[0009]优选地，运行过程中将会储存大量的数据信息，通过给系统设置一个氨逃逸量的达标值，将储存的数据分为有效的和无效的两类，同时将无效的数据进行覆盖，将有效数据进行统一标准化处理，使整合后的数据能够被大数据平台所使用。
[0010]优选地，随着运行时间的增加，每种工况下可能对应着不同喷头运行状况、还原剂浓度以及氨的逃逸量，通用服务系统自动标识每种工况下最佳氨逃逸量的工作参数，当某种工况下出现更理想的效果，系统将自动覆盖原有的最佳工作参数，实现将氨逃逸量控制到最佳值。
[0011]优选地，当储存系统中不存在某种工况下的有效工作参数，系统会自动发出人工调试的信号，根据炉内温度动态分布模型，进行人工调试，对应工作参数自动储存。
[0012]优选的，步骤S1中将每一次的运行数据自动存储在服务器中，需要采集的数据包括：焚烧炉内的温度、烟气停留时间、垃圾负荷、炉膛压力、氨的逃逸量、喷嘴的工作参数(是否喷射、喷射方向、喷射速度、喷射流量)、还原剂的种类、还原剂的浓度。温度可通过焚烧炉内的温度监控系统获取，氨的逃逸量可通过氨逃逸量监测系统获取，喷嘴的工作参数可通过喷嘴控制系统获取，还原剂种类可通过人工设定或者仪器辨识，还原剂浓度可通过可编程控制器设定的时间比例自动计算获取，垃圾负荷、烟气停留时间、炉膛压力可通过炉内实际工况测试系统获取。
[0013]优选的，步骤S1对数据进行整合，主要将不同工况下的有效数据转化为标准化数据，以便与其他服务器构建统一的数据库。通过设置焚烧炉出口NO
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和NH3浓度的达标值，将采集的数据进行筛选，无效的数据会被自动覆盖，有效数据进行统一标准化处理，使整合后的数据能够被大数据平台所使用。
[0014]优选的，步骤S1对数据进行优化，在实际运行中，同一种工况下系统可能出现不同种的工作状况，由此焚烧炉出口处氨的逃逸量也可能不一样，储存系统将氨逃逸量最小值下的工作参数标识为最佳值，当某种工况下出现更理想的效果，系统将自动覆盖原有的最佳工作参数，实现将氨逃逸量控制到最佳值。
[0015]优选的，服务器分为专用服务器和通用服务器两种，专用服务器一般适用于某个公司，通用服务器适用于整个行业。数据采集、整合和优化是在专用服务器内完成，进一步将最佳数据及有效数据上传至通用服务器，以供整个行业采纳使用。通用服务器整合储存整个行业的有效数据，并完成数据采集和挖掘工作，通过大数据技术等方式对数据进行分类，并将同类别工况的数据信息存储以便各专用服务器调取使用。
[0016]优选的，所述步骤S2中通过炉膛内部的实际工况与数据库中已有的工况参数匹
配，调取相适应的SCNR系统工作参数，自动调节各层喷嘴是否工作、喷射方向、喷射速度、喷射时间等，以及通过调节可编程控制器控制还原剂和蒸馏水的比例调制与实际工况相适应浓度的还原剂。
[0017]优选的，所述步骤S2中喷嘴层数的布置是在设计阶段根据CFD模拟的流场特性进行选定，一般为固定式多层可调节喷嘴。当垃圾负荷量变化时，每层喷嘴不一定均处于SNCR脱硝最佳反应温度窗口中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于大数据技术的垃圾焚烧脱硝反应动态控制方法，其特征在于，包含以下步骤：S1：专用服务器采集焚烧炉的工况数据，并将工况数据中的有效数据进行统一标准化处理；专用服务器标识每种工况下最佳氨逃逸量的工作参数，并在出现比最佳氨逃逸量更小的的氨逃逸量时，将该更小的氨逃逸量的工作参数替换原最佳氨逃逸量的工作参数；专用服务器将最佳工作参数上传至通用服务器；S2：根据焚烧炉实时运行时炉膛内部的温度和出口处氨的逃逸量，调取通用服务器中与之对应的SNCR系统最佳氨逃逸量下的工作参数，根据所调取的SNCR系统工作参数调整喷嘴的工作参数、还原剂种类和还原剂浓度，以实现垃圾焚烧炉出口NO
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和NH3浓度的实时动态控制；并将每一次运行的工况参数自动存储在专用服务器中。2.根据权利要求1所述的一种基于大数据技术的垃圾焚烧脱硝反应动态控制方法，其特征在于，步骤S1中，设置一个氨逃逸量的达标值，专用服务器基于达标值将运行过程中储存数据信息划分为有效数据和无效数据，同时将无效的数据进行覆盖，将有效数据进行统一标准化处理，并整合成计算机语言，使整合后的数据能够被大数据平台所使用。3.根据权利要求1所述的一种基于大数据技术的垃圾焚烧脱硝反应动态控制方法，其特征在于，步骤S1中，将最佳氨逃逸量设置为氨逃逸量的最小值。4.根据权利要求1所述的一种基于大数据技术的垃圾焚烧脱硝反应动态控制方法，其特征在于，所述工况参数包括焚烧炉内的温度、烟气停留时间、垃圾负荷、炉膛压力、氨的逃逸量、喷...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗小平，樊鹏，李世珍，倪进飞，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：