基于信号重构的烟气脱硝系统前馈控制方法技术方案

本发明专利技术涉及燃煤机组烟气脱硝技术领域，具体为一种基于信号重构的烟气脱硝系统前馈控制方法，主要包括三方面内容：SCR入口NOx信号重构、烟气流量信号重构、喷氨量前馈控制指令的形成，能够有效克服现阶段由于测量信号存在误差导致的喷氨量控制精度差的问题，有效实现喷氨量精准前馈控制，避免SCR出口NOx浓度大幅波动，节约喷氨量的同时满足环保指标；前馈控制逻辑采用重构的SCR入口NOx信号，有效解决了现阶段入口NOx测量信号存在的时滞问题，当机组负荷变化时，能够及时获得入口NOx浓度参数，克服了测量时滞对控制系统造成的影响；前馈控制逻辑采用重构的烟气流量，能够在线获得准确的烟气流量信号，使得喷氨量的控制值满足氨氮摩尔比要求的指标。摩尔比要求的指标。摩尔比要求的指标。

【技术实现步骤摘要】
基于信号重构的烟气脱硝系统前馈控制方法


[0001]本专利技术涉及燃煤机组烟气脱硝
，特别是涉及一种基于信号重构的烟气脱硝系统前馈控制方法。

技术介绍

[0002]燃煤电站普遍采用在烟道尾部位置安装催化剂还原系统(SCR系统)，通过在烟气中喷入还原剂NH3，使NH3和NOx在烟道中充分混合，然后在还原剂的作用下将NOx转化为氮气和水，该方法的关键是准确的控制NH3和NOx摩尔比。
[0003]SCR入口NOx浓度是计算NH3和NOx摩尔比的关键参数之一，现阶段SCR入口NOx浓度的测量需通过烟气排放连续监测系统(CEMS)进行采集、分析后得到测量值，这就导致CEMS测量数据具有较大的时滞性，当NOx浓度波动幅度大且波动速度较快时，必将严重影响NOx的脱除效果。
[0004]此外，烟气流量是计算NH3和NOx摩尔比的另一关键参数，目前很难有满足控制要求的、较为精确的大型烟气流量测量装置，尤其是在进行SCR脱硝改造后，锅炉烟道布置不规则，无法满足一般流量测量装置对管道的要求，烟气流量测量数据的不准确，会导致脱硝控制系统的自动控制效果难以达到性能要求。
[0005]基于此，针对燃煤机组SCR脱硝系统，亟需一套科学、实用的SCR入口NOx浓度和烟气流量的信号重构方法，用于实现喷氨量准确的前馈控制，有效控制燃煤机组NOx的排放量。

技术实现思路

[0006]针对上述问题，本专利技术实施例提供了一种基于信号重构的烟气脱硝系统前馈控制方法。
[0007]本专利技术实施的一方面，提供了一种基于信号重构的烟气脱硝系统前馈控制方法，所述方法包括：
[0008]计算SCR入口NOx浓度测量信号的延迟时间；
[0009]确定影响SCR入口NOx浓度的初始特征变量，应用互信息方法确定初始特征变量与SCR入口NOx浓度之间的纯迟延；
[0010]在初始特征变量中加入纯迟延得到中间变量，并利用最大相关最小冗余发从中间变量中筛选出特征变量；
[0011]利用延迟时间和纯迟延对特征变量进行延迟处理得到输入变量；
[0012]将输入变量送入预训练NARX神经网络得到重构后的SCR入口NOx浓度；
[0013]获取总风量的测量值，并利用总风量的测量值与烟气流量之间的函数关系，得到重构后的烟气流量；
[0014]根据NOx脱除原理，利用重构后的SCR入口NOx浓度和烟气流量得到烟气脱硝系统前馈控制所需的喷氨量。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术包括三方面内容：SCR入口NOx信号重构、烟气流量信号重构、喷氨量前馈控制指令的形成，能够有效克服现阶段由于测量信号存在误差导致的喷氨量控制精度差的问题，有效实现喷氨量精准前馈控制，避免SCR出口NOx浓度大幅波动，节约喷氨量的同时满足环保指标；本专利技术的前馈控制逻辑采用重构的SCR入口NOx信号，有效解决了现阶段入口NOx测量信号存在的时滞问题，当机组负荷变化时，能够及时获得入口NOx浓度参数，克服了测量时滞对控制系统造成的影响；本专利技术的前馈控制逻辑采用重构的烟气流量，机组运行过程中，能够在线获得准确的烟气流量信号，使得喷氨量的控制值满足氨氮摩尔比要求的指标，避免了因喷氨量过大或过小导致的SCR出口NOx大幅波动现象。
[0016]可选的，计算SCR入口NOx浓度测量信号的延迟时间的过程，包括：
[0017]获取预定时间段内烟气中氧量数据；
[0018]获取预定时间段内SCR入口NOx浓度数据；
[0019]对获取的氧量数据嵌入不同的纯延迟时间，得到重构后的氧量数据；
[0020]分别计算重构后的氧量数据与获取的SCR入口NOx浓度数据之间的person相关系数，计算式如下：
[0021][0022]其中，X表示重构后的氧量数据的时间序列，即O2(t
‑
t
d
)，t
d
表示嵌入的纯延迟时间；Y表示SCR入口NOx浓度数据的时间序列，即NO
x
(t)；cov(X,Y)表示序列X,Y的协方差；δ
X
表示序列X的标准差，δ
Y
表示序列Y的标准差；
[0023]相关系数ρ(X,Y)最大时，重构后的氧量数据O2(t
‑
t
d
)中嵌入的纯延迟时间t
d
作为SCR入口NOx浓度测量信号的延迟时间。
[0024]可选的，确定影响SCR入口NOx浓度的初始特征变量，应用互信息方法确定初始特征变量与SCR入口NOx浓度之间的纯迟延的过程，包括：
[0025]确定影响SCR入口NOx浓度的初始特征变量，初始特征变量包括：机组一次风煤比、氧量、机组负荷、总风量、总煤量、总风煤比、SOFA风门开度、二次风门开度、一次风温度；
[0026]将初始特征变量定义为X＝[x1(t),x2(t),
…
,x
n
(t)]，相应的输出变量为相应时刻实际测量到的SCR入口NOx浓度数据，定义为c＝c(t)，其中，n表示初始特征变量个数，t表示取值的时间；
[0027]对初始特征变量嵌入时间延迟τ＝(τ1,τ2,
…
τ
d
)进行相空间重构，得到嵌入延迟后的向量[x
i
(t
‑
τ1),x
i
(t
‑
τ2),
…
,x
i
(t
‑
τ
d
)]；
[0028]分别计算互信息MI(x
i
(t
‑
τ1),c(t)),
…
MI(x
i
(t
‑
τ
d
),c(t))的值，并且在得到的互信息的值最大时对应的时间延迟τ
h
∈[τ1,τ2,
…
,τ
d
]，则为初始特征变量与SCR入口NOx浓度之间的纯迟延。
[0029]可选的，在初始特征变量中加入纯迟延得到中间变量，并利用最大相关最小冗余发从中间变量中筛选出特征变量的过程，包括：
[0030]加入纯迟延得到的中间变量定义为XD＝[x1(t
‑
τ
h1
),x1(t
‑
τ
h2
),
…
,x
n
(t
‑
τ
hn
)]；
[0031]利用最大相关最小冗余发从中间变量中筛选出特征变量，特征变量集合计作f＝[x
p1
(t
‑
τ
p1
),x
p2
(t
‑
τ
p2
),
…
,x
pm
(t
‑
τ
pm...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于信号重构的烟气脱硝系统前馈控制方法，其特征在于，所述方法包括：计算SCR入口NOx浓度测量信号的延迟时间；确定影响SCR入口NOx浓度的初始特征变量，应用互信息方法确定初始特征变量与SCR入口NOx浓度之间的纯迟延；在初始特征变量中加入纯迟延得到中间变量，并利用最大相关最小冗余发从中间变量中筛选出特征变量；利用延迟时间和纯迟延对特征变量进行延迟处理得到输入变量；将输入变量送入预训练NARX神经网络得到重构后的SCR入口NOx浓度；获取总风量的测量值，并利用总风量的测量值与烟气流量之间的函数关系，得到重构后的烟气流量；根据NOx脱除原理，利用重构后的SCR入口NOx浓度和烟气流量得到烟气脱硝系统前馈控制所需的喷氨量。2.如权利要求1所述的基于信号重构的烟气脱硝系统前馈控制方法，其特征在于，计算SCR入口NOx浓度测量信号的延迟时间的过程，包括：获取预定时间段内烟气中氧量数据；获取预定时间段内SCR入口NOx浓度数据；对获取的氧量数据嵌入不同的纯延迟时间，得到重构后的氧量数据；分别计算重构后的氧量数据与获取的SCR入口NOx浓度数据之间的person相关系数，计算式如下：其中，X表示重构后的氧量数据的时间序列，即O2(t
‑
t
d
)，t
d
表示嵌入的纯延迟时间；Y表示SCR入口NOx浓度数据的时间序列，即NO
x
(t)；cov(X,Y)表示序列X,Y的协方差；δ
X
表示序列X的标准差，δ
Y
表示序列Y的标准差；相关系数ρ(X,Y)最大时，重构后的氧量数据O2(t
‑
t
d
)中嵌入的纯延迟时间t
d
作为SCR入口NOx浓度测量信号的延迟时间。3.如权利要求2所述的基于信号重构的烟气脱硝系统前馈控制方法，其特征在于，确定影响SCR入口NOx浓度的初始特征变量，应用互信息方法确定初始特征变量与SCR入口NOx浓度之间的纯迟延的过程，包括：确定影响SCR入口NOx浓度的初始特征变量，初始特征变量包括：机组一次风煤比、氧量、机组负荷、总风量、总煤量、总风煤比、SOFA风门开度、二次风门开度、一次风温度；将初始特征变量定义为X＝[x1(t),x2(t),
…
,x
n
(t)]，相应的输出变量为相应时刻实际测量到的SCR入口NOx浓度数据，定义为c＝c(t)，其中，n表示初始特征变量个数，t表示取值的时间；对初始特征变量嵌入时间延迟τ＝(τ1,τ2,
…
τ
d
)进行相空间重构，得到嵌入延迟后的向量[x
i
(t
‑
τ1),x
i
(t
‑
τ2),
…
,x
i
(t
‑
τ
d
)]；分别计算互信息MI(x
i
(t
‑
τ1),c(t)),
…
MI(x
i
(t
‑
τ
d
),c(t))的值，并且在得到的互信息的值最大时对应的时间延迟τ
h
∈[τ1,τ2,
…
,τ
d
]，则为初始特征变量与SCR入口NOx浓度之间的纯迟延。
4.如权利要求3所述的基于信号重构的烟气脱硝系统前馈控制方法，其特征在于，在初始特征变量中加入纯迟延得到中间变量，并利用最大相关最小冗余...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁晓君，李文科，马涛，周晓勇，马青，杨勇，王力，
申请(专利权)人：国能中卫热电有限公司，
类型：发明
国别省市：