本发明专利技术公开了一种基于先进控制策略的火电机组脱硝系统，包括脱硝系统，所述脱硝系统包括SCR反应器和先进控制系统；所述先进控制系统的硬件结构设置在SCR反应器上；在所述SCR反应器的机组分散控制系统上部署先进控制接口逻辑，所述先进控制接口逻辑与硬件结构电性连接；所述先进控制策略的反馈部分包括自抗扰控制；所述自抗扰控制将对象转化为积分串联标准型，以扩张状态观测器为核心，促使脱硝系统各阶状态与设定值各阶状态的相应偏差趋近于0。本发明专利技术提供一种基于先进控制策略的火电机组脱硝系统，基于适用脱硝系统的ADRC先进控制策略，结合前馈控制设计用于提升火电机组脱硝系统的抗干扰能力，提升脱硝系统的动态运行品质。质。质。
【技术实现步骤摘要】
基于先进控制策略的火电机组脱硝系统
[0001]本专利技术涉及火电机组脱硝系统领域，尤其涉及自抗扰控制领域。
技术介绍
[0002]火电机组脱硝系统是降低机组氮氧化物(Nitrogen oxides，NOx)排放的关键技术手段，火电机组脱硝系统存在的反应速度慢、扰动多、非线性强等控制难点；为了提高燃煤机组脱硝系统的运行品质并尽可能减小NOx浓度的波动范围；通常在火电机组脱硝系统中应用先进控制策略；目前常见的控制策略主要有经典的比例
‑
积分
‑
微分(Proportional
‑
Integral
‑
Derivative，PID)控制、模型预测控制和基于人工智能的控制策略；
[0003]而传统的PID控制器由于其“基于误差消除误差”的反馈结构，其控制性能受到一定的限制；强模型控制策略在模型准确时具有很理想的控制效果，当实际工况偏离模型工况时控制性能会严重下降；由于脱硝反应过程涉及化学反应、烟气流动等复杂过程，其精确数学模型难以建立，且随着负荷的变化脱硝系统的特性变化明显，进一步削弱了强模型控制策略的实用性；基于神经网络、强化学习等人工智能的控制策略存在着工程实践困难，在实际应用时受到较大的限制。因此研究能够较好解决上述控制难点、控制效果突出、易于实现且适用于脱硝系统现场的先进控制策略是十分迫切的。
技术实现思路
[0004]专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种基于先进控制策略的火电机组脱硝系统，基于适用脱硝系统的ADRC先进控制策略，结合前馈控制设计用于提升火电机组脱硝系统的抗干扰能力，提升脱硝系统的动态运行品质。
[0005]技术方案：为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0006]基于先进控制策略的火电机组脱硝系统，包括脱硝系统，所述脱硝系统包括SCR反应器和先进控制系统；所述先进控制系统的硬件结构设置在SCR反应器上；在所述SCR反应器的机组分散控制系统上部署先进控制接口逻辑，所述先进控制接口逻辑与硬件结构电性连接；所述先进控制系统的先进控制策略通过硬件结构实现对SCR反应器的控制；
[0007]所述先进控制策略的反馈部分包括自抗扰控制；所述自抗扰控制将对象转化为积分串联标准型，以扩张状态观测器为核心，促使脱硝系统各阶状态与设定值各阶状态的相应偏差趋近于0。
[0008]进一步的，将烟气与稀释后的氨气在SCR反应器入口处混合后通入到SCR反应器内；所述SCR反应器内的化学反应公式如下：
[0009]4NO+4NH3+O2→
4N2+6H2O
[0010]6NO+4NH3→
5N2+6H2O
[0011]6NO2+8NH3→
7N2+12H2O
[0012]2NO2+4NH3+O2→
3N2+6H2O。
[0013]进一步的，所述SCR反应器的空气流道呈折线型，所述空气流道入口处设置有多个
喷氨阀门；多个所述喷氨阀门通过各自对应的先进控制策略独立控制。
[0014]进一步的，所述空气流道出口处设置有空气预热器；所述空气预热器可通过SCR反应器侧壁上通孔插入空气流道内，所述SCR反应器侧壁上设置有喷淋器，所述喷淋器处在空气预热器正上方，将空气预热器拉出通孔时，可通过喷淋器对空气预热器进行冲洗。
[0015]进一步的，所述先进控制策略的结构采用前馈和反馈两种控制模式；所述前馈的控制模式为：输入变量经过控制率后再通过扩张状态观测器回到控制率，从而实现前馈的过程；所述反馈的控制模式为：输入变量经过控制率后继续经过脱硝过程，然后再通过扩张状态观测器，之后回到控制率，从而实现反馈的过程。
[0016]进一步的，所述自抗扰控制中的扩张状态观测器的数学表达式如下：
[0017][0018]其中β1、β2为扩张状态观测器的参数，b0为补偿后对象的增益估计值；u为控制率；y为被控变量；z1、z2为扩张状态观测器的输出。
[0019]进一步的，所述扩张状态观测器的输出z2可以跟踪系统的总扰动f，然后通过控制率u对总扰动f进行补偿：
[0020][0021]其中ω
c
为控制率的带宽，为可调参数；r为输入变量；将β1和β2通过扩张状态观测器的带宽进行简化：
[0022][0023]此时，自抗扰控制需要整定的参数为ω
c
、ω
o
和b0。
[0024]进一步的，将改进后的先进控制策略投入脱硝系统内，并将SCR反应器出口处的NOx浓度设定值由39.23mg/m3改为59.23mg/m3，得出实验数据以及曲线图；将得出的实验数据和曲线图与原实验数据和原曲线图进行对比；以此得出先进控制策略投入前的SCR反应器入口浓度波动范围要小于APC投入后，投入先进控制策略后SCR反应器出口浓度波动范围明显减少。
[0025]有益效果：本专利技术的先进控制策略能够加快脱硝系统对于外部扰动的响应速度，在经历更大范围的入口氮氧化物浓度波动的工况下，明显降低了出口氮氧化物浓度波动范围，并且降低了平均氨逃逸浓度，显示了很好的应用效果；后续通过对先进控制策略的参数进一步优化，提高先进控制策略长期运行的效果。
附图说明
[0026]附图1为脱硝系统结构图；
[0027]附图2为先进控制策略结构图；
[0028]附图3为硬件结构图；
[0029]附图4为B侧喷氨设定值扰动试验曲线图；
[0030]附图5为19日APC投切前后B侧运行数据曲线图；
[0031]附图6为19日APC投切前后B侧运行数据曲线图。
具体实施方式
[0032]下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。
[0033]如附图1
‑
6：基于先进控制策略的火电机组脱硝系统，包括脱硝系统，所述脱硝系统包括SCR反应器和先进控制系统；所述先进控制系统的硬件结构设置在SCR反应器上；在所述SCR反应器的机组分散控制系统上部署先进控制接口逻辑，所述先进控制接口逻辑与硬件结构电性连接；所述先进控制系统的先进控制策略通过硬件结构实现对SCR反应器的控制；
[0034]所述先进控制策略的反馈部分包括自抗扰控制；所述自抗扰控制将对象转化为积分串联标准型，以扩张状态观测器为核心，促使脱硝系统各阶状态与设定值各阶状态的相应偏差趋近于0。
[0035]将烟气与稀释后的氨气在SCR反应器入口处混合后通入到SCR反应器内；所述SCR反应器内的化学反应公式如下：
[0036]4NO+4NH3+O2→
4N2+6H2O
[0037]6NO+4NH3→
5N2+6H2O
[0038]6NO2+8NH3→
7N2+12H2O
[0039]2NO2+4NH3+O2→
3N2+6H2O。
[0040]根据反应过程是否采用催化剂，脱硝系统的反应一般分为选择性催化还原脱本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于先进控制策略的火电机组脱硝系统，其特征在于：包括脱硝系统，所述脱硝系统包括SCR反应器和先进控制系统；所述先进控制系统的硬件结构设置在SCR反应器上；在所述SCR反应器的机组分散控制系统上部署先进控制接口逻辑，所述先进控制接口逻辑与硬件结构电性连接；所述先进控制系统的先进控制策略通过硬件结构实现对SCR反应器的控制；所述先进控制策略的反馈部分包括自抗扰控制；所述自抗扰控制将对象转化为积分串联标准型，以扩张状态观测器为核心，促使脱硝系统各阶状态与设定值各阶状态的相应偏差趋近于0。2.根据权利要求1所述的基于先进控制策略的火电机组脱硝系统，其特征在于：将烟气与稀释后的氨气在SCR反应器入口处混合后通入到SCR反应器内；所述SCR反应器内的化学反应公式如下：4NO+4NH3+O2→
4N2+6H2O6NO+4NH3→
5N2+6H2O6NO2+8NH3→
7N2+12H2O2NO2+4NH3+O2→
3N2+6H2O。3.根据权利要求2所述的基于先进控制策略的火电机组脱硝系统，其特征在于：所述SCR反应器的空气流道呈折线型，所述空气流道入口处设置有多个喷氨阀门；多个所述喷氨阀门通过各自对应的先进控制策略独立控制。4.根据权利要求3所述的基于先进控制策略的火电机组脱硝系统，其特征在于：所述空气流道出口处设置有空气预热器；所述空气预热器可通过SCR反应器侧壁上通孔插入空气流道内，所述SCR反应器侧壁上设置有喷淋器，所述喷淋器处在空气预热器正上方，将空气预热器拉出通孔时，可通过喷淋器对空气预热器进行冲洗。5.根据权利要求4所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：李聪，栗志雷，杨頔，董行，王朋，谢广煜，曹洪雨，孔正男，张学民，刘微，潘博，王雷，王祥龙，
申请(专利权)人：华润电力锦州有限公司，
类型：发明
国别省市：
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