一种基于自动解耦的精准喷氨控制方法和系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于自动解耦的精准喷氨控制方法和系统，该控制方法包括：获取火电机组脱硝系统当前的运行数据；将获取的运行数据输入至预先建立好的智能解耦算法模型中，得到喷氨控制策略；根据运行数据以及喷氨控制策略，计算当前的氨氮匹配参数，并与专家库中对应机组负荷的氨氮匹配参数进行比较，得到最优喷氨控制策略；对输出的最优喷氨控制策略进行限值检查，输出检查后的喷氨控制策略。该控制方法实现解耦全自动，解决了传统人工测量工作量大、误差大及解耦难度大的问题。误差大及解耦难度大的问题。误差大及解耦难度大的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于自动解耦的精准喷氨控制方法和系统


[0001]本专利技术涉及自动解耦、智能控制以及精准喷氨的
，尤其涉及一种基于自动解耦的精准喷氨控制方法和系统。

技术介绍

[0002]随着新能源发电的快速发展，风电、光伏等新能源电站已经成为能源结构调整的选择之一。由于风、光新能源对外界自然条件依赖性较强，这将导致部分区域存在严重的调峰缺口。在此背景下，火电机组需要进一步提高快速变负荷能力，从而平抑新能源电力对电网的冲击。
[0003]火电机组负荷的快速升降会造成烟气中NOx浓度发生大幅变化，传统的电厂脱硝SCR(选择性催化还原技术)系统控制策略虽然能起到一定的作用，但在快速性、准确性和经济性上无法满足现场的实际需求。在NOx深度减排和机组深度调峰的背景下，SCR脱硝系统普遍存在过量喷氨、空预器堵塞、无法自动投运、脱硝能耗增加等现象，严重影响了锅炉及脱硝装置安全、稳定和经济运行。究其原因是脱硝系统流场和NOx浓度分布存在复杂的耦合关系，导致喷氨无法实现均衡配比，因此无法实现真正意义上的精准喷氨。

技术实现思路

[0004]为提升火电机组脱硝系统的整体性能，对脱硝系统流场和NOx浓度分布存在复杂的耦合关系进行解耦，解决喷氨不均衡、喷氨过量、空预器堵塞问题，本专利技术设计出一种基于自动解耦的精准喷氨控制方法和一种基于自动解耦的精准喷氨控制系统，使得火电机组锅炉及脱硝装置实现安全、稳定和经济运行。
[0005]本专利技术的另一目的是提供一种基于自动解耦的精准喷氨控制系统。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种基于自动解耦的精准喷氨控制方法，包括以下步骤：
[0008]1)获取火电机组脱硝系统当前的运行数据，包括DCS系统数据和CEMS系统数据；所述DCS系统数据包括机组负荷、入口NOx浓度、入口氧浓度、烟气量；所述CEMS系统数据包括SCR出口多点NOx浓度、多点氨浓度、多点流速、分区喷氨量；
[0009]2)将获取的运行数据输入至预先建立好的智能解耦算法模型中，得到喷氨控制策略，所述喷氨控制策略包括支阀开度、喷嘴密度、喷嘴旋角、耦合系数；
[0010]3)根据运行数据以及喷氨控制策略，计算当前的氨氮匹配参数，并与专家库中对应机组负荷、入口NOx浓度的氨氮匹配参数进行比较，得到最优喷氨控制策略；
[0011]4)对输出的最优喷氨控制策略进行限值检查，输出检查后的喷氨控制策略。
[0012]进一步地，所述智能解耦算法模型的建立方法包括：
[0013]获取火电机组脱硝系统的历史运行数据和脱硝反应器设计参数，所述历史运行数据包括DCS系统数据和CEMS系统数据；所述脱硝反应器设计参数包括反应器入口横截面积、变径后水平烟道横截面积、变径后竖直烟道横截面积、催化剂设计厚度、反应器厚度、反应
器宽度；
[0014]采用CFD数值模拟方法利用历史运行数据建立SCR物理模型，并对所建立的SCR物理模型进行网格划分，进而得到流场分布参数和喷氨格栅参数；
[0015]根据流场分布参数和喷氨格栅参数，基于湍流动能k方程和湍流动能耗散率ε组成的k
‑
ε微分模型，对烟气在烟道中的流动特性进行模拟建立三维湍流模型，进而完成解耦算法模型的建立。
[0016]进一步地，所述三维湍流模型满足质量守恒、能量守恒和动量守恒要求。
[0017]进一步地，所述支阀开度包括SCRA侧的多分区支阀开度和SCRB侧的多分区支阀开度；所述喷嘴密度为喷氨格栅喷嘴数与喷氨区横截面面积的比值；所述喷嘴旋角为喷嘴竖直布置时喷嘴在水平方向的旋角；所述耦合系数为分区之间的关联系数
[0018]进一步地，所述氨氮匹配参数包括氨氮摩尔比不均匀偏差系数C
x
、氨氮混合系数β及不均匀度RSD。
[0019]进一步地，步骤3)中，所述专家库记录有各机组负荷下的氨氮匹配参数和喷氨控制策略；若当前机组负荷、入口NOx浓度下的氨氮匹配参数均小于专家库中对应机组负荷、入口NOx浓度对应的氨氮匹配参数，则将专家库中该机组负荷、入口NOx浓度中的数据替换为当前机组负荷下的氨氮匹配参数和喷氨控制策略，该喷氨控制策略为最优喷氨控制策略出；否则以专家库中该机组负荷对应的喷氨控制策略为最优喷氨控制策略。
[0020]进一步地，建立智能解耦算法模型时，先对获取的历史运行数据进行预处理，再进行CFD数值模拟。
[0021]进一步地，所述预处理方法采用均值插补法和限值判断法。
[0022]进一步地，所述限值检查的具体步骤包括：分别判断最优喷氨控制策略中各项参数是否在设计量程内，若在设计量程内则直接输出最优喷氨控制策略；若不在设计量程内，则按设计量程的高限值或低限值调整最优喷氨控制策略，输出检查后的喷氨控制策略。
[0023]一种基于自动解耦的精准喷氨控制系统，包括数据获取模块、智能解耦模块、寻优模块、限制检查模块；
[0024]所述数据获取模块，用于获取火电机组脱硝系统当前的运行数据，包括DCS系统数据和CEMS系统数据；所述DCS系统数据包括机组负荷、入口NOx浓度、入口氧浓度、烟气量；所述CEMS系统数据包括SCR出口多点NOx浓度、多点氨浓度、多点流速、分区喷氨量；
[0025]所述智能解耦模块，用于将获取的运行数据输入至预先建立好的智能解耦算法模型中，得到喷氨控制策略，所述喷氨控制策略包括支阀开度、喷嘴密度、喷嘴旋角、耦合系数；
[0026]所述寻优模块，用于根据运行数据以及喷氨控制策略，计算当前的氨氮匹配参数，并与专家库中对应当前机组负荷的氨氮匹配参数进行比较，得到最优喷氨控制策略；
[0027]所述限制检查模块用于对输出的最优喷氨控制策略进行限值检查，输出检查后的喷氨控制策略。
[0028]本专利技术相比于现有技术具有如下有益效果
[0029]1、本专利技术提出一种基于自动解耦的精准喷氨控制方法和系统，该控制方法和系统对实时的火电机组脱硝系统运行数据进行解耦分析，得到由支阀开度、喷嘴密度、喷嘴旋角、耦合系数组成的喷氨控制策略，再根据专家库进行历史数据寻优并，得到最优的喷氨控
制策略，能够实现解耦全自动，解决了传统人工测量工作量大、误差大及解耦难度大的问题。
[0030]2、本专利技术控制方法中的智能解耦算法模型，通过历史数据建立SCR物理模型，得到流场分布参数和喷氨格栅参数，对烟气在烟道中的流动特性进行模拟建立三维湍流模型，从得出射流对于SCR脱硝系统氨氮混合效果的影响，进而完成解耦算法模型的建立，实现精确的解耦控制，有效降低了复杂的耦合现象对脱硝控制的影响，解决喷氨不均衡、喷氨过量、空预器堵塞问题。
[0031]3、本专利技术控制方法将由当前运行数据得到的喷氨控制策略与专家库中数据进行比较，实现历史数据寻优，能够得到最优喷氨控制策略，实现了全工况下精准喷氨的最优控制。
附图说明
[0032]图1为本专利技术控制方法的流程图；
[0033]图2为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于自动解耦的精准喷氨控制方法，其特征在于：包括以下步骤：1)获取火电机组脱硝系统当前的运行数据，包括DCS系统数据和CEMS系统数据；所述DCS系统数据包括机组负荷、入口NOx浓度、入口氧浓度、烟气量；所述CEMS系统数据包括SCR出口多点NOx浓度、多点氨浓度、多点流速、分区喷氨量；2)将获取的运行数据输入至预先建立好的智能解耦算法模型中，得到喷氨控制策略，所述喷氨控制策略包括支阀开度、喷嘴密度、喷嘴旋角、耦合系数；3)根据运行数据以及喷氨控制策略，计算当前的氨氮匹配参数，并与专家库中对应机组负荷、入口NOx浓度的氨氮匹配参数进行比较，得到最优喷氨控制策略；4)对输出的最优喷氨控制策略进行限值检查，输出检查后的喷氨控制策略。2.根据权利要求1所述的基于自动解耦的精准喷氨控制方法，其特征在于：所述智能解耦算法模型的建立方法包括：获取火电机组脱硝系统的历史运行数据和脱硝反应器设计参数，所述历史运行数据包括DCS系统数据和CEMS系统数据；所述脱硝反应器设计参数包括反应器入口横截面积、变径后水平烟道横截面积、变径后竖直烟道横截面积、催化剂设计厚度、反应器厚度、反应器宽度；采用CFD数值模拟方法利用历史运行数据建立SCR物理模型，并对所建立的SCR物理模型进行网格划分，进而得到流场分布参数和喷氨格栅参数；根据流场分布参数和喷氨格栅参数，基于湍流动能k方程和湍流动能耗散率ε组成的k
‑
ε微分模型，对烟气在烟道中的流动特性进行模拟建立三维湍流模型，进而完成解耦算法模型的建立。3.根据权利要求2所述的基于自动解耦的精准喷氨控制方法，其特征在于：所述三维湍流模型满足质量守恒、能量守恒和动量守恒要求。4.根据权利要求1所述的基于自动解耦的精准喷氨控制方法，其特征在于：所述支阀开度包括SCRA侧的多分区支阀开度和SCRB侧的多分区支阀开度；所述喷嘴密度为喷氨格栅喷嘴数与喷氨区横截面面积的比值；所述喷嘴旋角为喷嘴竖直布置时喷嘴在水平方向的旋角；所述耦合系数为分区之间的关联系数。5.根据权利要求1所述的基于自动解耦的精准喷氨控制方法，其特征在于：所述氨氮匹配参数包括氨氮摩尔比不均匀...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾本康，李鹏，骆宏飞，周传明，张斌，汤光华，苗丰，程恩路，
申请(专利权)人：南京国电环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：