一种适应机组负荷频繁波动的SCR脱硝系统控制方法技术方案

本发明专利技术公开一种适应机组负荷频繁波动的SCR脱硝系统控制方法，采用喷氨量调节SCR脱硝系统出口NOx浓度，SCR脱硝系统出口NOx浓度和出口NOx浓度设定值的偏差经PID计算获得喷氨量指令；喷氨量指令的前馈由三部分组成：其一为基于脱硝系统入口NOx浓度获得的指令；其二为基于SCR反应温度预测值与实际值的偏差所得；其三为基于燃煤机组烟气挡板开度变化所得。同时，SCR反应温度的变化速率作用于喷氨指令，当SCR反应温度的下降速率较大时，限制喷氨量的变化速率过大。量的变化速率过大。量的变化速率过大。

【技术实现步骤摘要】
一种适应机组负荷频繁波动的SCR脱硝系统控制方法


[0001]本专利技术涉及燃煤发电
，具体涉及一种适应机组负荷频繁波动的SCR脱硝系统控制方法。

技术介绍

[0002]燃煤机组是我国能源安全稳定供应的“压舱石”，未来，燃煤机组将承担更多的调峰调频任务，以消纳更多的风能和太阳能。因此燃煤机组将频繁处于较大的变负荷区间和较快的变负荷速率过程，这势必会影响燃煤机组脱硝系统的安全稳定运行，而我国对燃煤机组脱硝系统出口NOx浓度和氨气逃逸率均有严格的规定。
[0003]当前SCR脱硝技术是燃煤电站应用最广泛的脱硝技术，该技术的原理为采用氨气和烟气中的NOx混合，在催化剂的作用下发生氧化还原反应，生成N2和H2O，其要求的反应温度一般为320～400℃。频繁的变负荷使得SCR反应温度频繁变化，从而可能造成SCR系统出口NOx浓度超标或瞬态超标问题。当前的SCR脱硝控制方法并不能较好解决这个问题。

技术实现思路
：
[0004]为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种适应机组负荷频繁波动的SCR脱硝系统控制方法，将脱硝反应温度的变化引入脱硝控制策略中，从而解决频繁变负荷过程中由于脱硝温度波动而引起的脱硝出口NOx浓度超标或瞬态超标的问题。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种适应机组负荷频繁波动的SCR脱硝系统控制方法，采用喷氨量调节SCR脱硝系统出口NOx浓度，SCR脱硝系统出口NOx浓度和出口NOx浓度设定值的偏差经PID计算获得喷氨量指令；
[0007]喷氨量指令的前馈由三部分组成，其一为基于SCR脱硝系统入口NOx浓度获得的指令：
[0008][0009]式中，Fdd1为喷氨量指令的前馈1，mol m
‑3；E
NO
为SCR选择还原反应的活化能，J
·
mol
‑1；E
ox
为催化剂已吸附NH3自身的氧化还原反应的活化能，J
·
mol
‑1；R为理想气体常数，单位J
·
mol
‑1·
K
‑1；T1为SCR脱硝反应温度，K；C
NO
‑
in
为SCR脱硝系统入口NOx浓度，mol m
‑3；C
NO
‑
out
为SCR脱硝系统出口NOx浓度，mol m
‑3；为SCR脱硝系统出口NH3浓度，mol m
‑3；为催化剂已吸附NH3自身的氧化还原反应的指前因子，单位m3·
mol
‑1·
s
‑1；为SCR选择还原反应的的指前因子，单位m3·
mol
‑1·
s
‑1；γ是修正系数，为常数；
[0010]其二为基于SCR反应温度预测值与实际值的偏差所得：
[0011]Fdd2＝k1·
(AIG(x1，x2，x3，x4，x5)
‑
T)
[0012]式中，Fdd2为喷氨量指令的前馈2，mol m
‑3；x1为机组负荷率；x2为烟气挡板开度；x3为给水温度，℃；x4为低温再热器入口温度，℃；x5为中间点温度，℃；AIG为智能算法，根据燃
煤机组历史运行数据，由x1，x2，x3，x4x5预测SCR脱硝反应温度；T为SCR实际脱硝反应温度，℃；k1为调节系数，根据实际运行情况进行调节；
[0013]其三为基于燃煤机组烟气挡板开度变化所得：
[0014]Fdd3＝k2·
Δv
[0015]式中，Fdd3为喷氨量指令的前馈3，mol m
‑3；Δv为燃煤机组烟气挡板开度的变化率；k2为调节系数，根据实际运行情况进行调节。
[0016]优选的，SCR反应温度的变化速率作用于喷氨指令，当SCR脱硝反应温度的变化速率v1＜N时，设置喷氨量指令的变化速率v2＜M：其中N取
‑
0.1～
‑
0.2；M取0.05～0.1。
[0017]优选的，Fdd1的表达式中，SCR脱硝反应温度T1取定值，取值范围为603.15～633.15K。
[0018]优选的，Fdd1的表达式中，C
NO
‑
out
取定值，取值范围为0.0014～0.0018molm
‑3。
[0019]优选的，Fdd1的表达式中，取定值，取值范围为0.0001～0.0002molm
‑3。
[0020]优选的，Fdd1的表达式中，γ的取值范围为1.4～1.8。
[0021]优选的，Fdd2的表达式中，采用智能算法AIG预测SCR脱硝反应温度的过程中，考虑各参数对SCR脱硝反应温度变化的迟滞时间Δt，具体计算如下：
[0022][0023]式中，Δt为各参数对SCR脱硝反应温度变化的迟滞时间，s；k3，k4，k5为计算系数，根据燃煤电站历史运行数据获得。
[0024]优选的，Fdd2的表达式中，采用智能算法AIG预测SCR脱硝反应温度的过程中，智能算法AIG采用BP神经网络算法、LSTM神经网络算法、卷积神经网络算法或随机森林算法。
[0025]优选的，Fdd2的表达式中，在燃煤机组变负荷过程中，当燃煤机组负荷变化到目标指令时，k1＝0；即喷氨量指令的前馈2退出控制逻辑。
[0026]和现有技术相比较，本专利技术将SCR脱硝反应温度引入脱硝控制方法，解决了在频繁变负荷过程中SCR脱硝反应温度波动造成的脱硝系统出口NOx浓度控制难度大的问题，可有效解决变负荷过程中机组脱硝系统NOx出口难度瞬态超标的问题。
附图说明
[0027]图1为本专利技术的控制方法图。
[0028]图2为在75％THA降低到50％THA负荷时，采用本专利技术的脱硝控制方法下，SCR系统出口NOx浓度的变化，并与常规SCR脱硝控制方法比较。
具体实施方式
[0029]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细说明。
[0030]如图1所示，本专利技术提出一种适应机组负荷频繁波动的SCR脱硝系统控制方法。
[0031]控制目标为SCR脱硝系统出口NOx浓度：SCR脱硝系统出口NOx浓度和出口NOx浓度设定值的偏差(Δ1)经PID计算获得喷氨量指令，喷氨量指令的前馈由三部分组成，其一为基于SCR脱硝系统入口NOx浓度获得的指令：
[0032][0033]式中，Fdd1为喷氨量指令的前馈1，mol m
‑3；E
NO
为SCR选择还原反应的活化能，J
·
mol
‑1；E
ox
为催化剂已吸附NH3自身的氧化还原反应的活化能，J
·
mol
‑1；R为理想气体常数，单位J
·
mol
‑1·
K
‑1；T1为SCR脱硝反应温本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适应机组负荷频繁波动的SCR脱硝系统控制方法，其特征在于：采用喷氨量调节SCR脱硝系统出口NOx浓度，SCR脱硝系统出口NOx浓度和出口NOx浓度设定值的偏差经PID计算获得喷氨量指令；喷氨量指令的前馈由三部分组成，其一为基于SCR脱硝系统入口NOx浓度获得的指令：式中，Fdd1为喷氨量指令的前馈1，mol m
‑3；E
NO
为SCR选择还原反应的活化能，J
·
mol
‑1；E
ox
为催化剂已吸附NH3自身的氧化还原反应的活化能，J
·
mol
‑1；R为理想气体常数，单位J
·
mol
‑1·
K
‑1；T1为SCR脱硝反应温度，K；C
NO
‑
in
为SCR脱硝系统入口NOx浓度，mol m
‑3；C
NO
‑
out
为SCR脱硝系统出口NOx浓度，mol m
‑3；为SCR脱硝系统出口NH3浓度，mol m
‑3；为催化剂已吸附NH3自身的氧化还原反应的指前因子，单位m3·
mol
‑1·
s
‑1；为SCR选择还原反应的的指前因子，单位m3·
mol
‑1·
s
‑1；γ是修正系数，为常数；其二为基于SCR反应温度预测值与实际值的偏差所得：Fdd2＝k1·
(AIG(x1，x2，x3，x4，x5)
‑
T)式中，Fdd2为喷氨量指令的前馈2，mol m
‑3；x1为机组负荷率；x2为烟气挡板开度；x3为给水温度，℃；x4为低温再热器入口温度，℃；x5为中间点温度，℃；AIG为智能算法，根据燃煤机组历史运行数据，由x1，x2，x3，x4x5预测SCR脱硝反应温度；T为SCR实际脱硝反应温度，℃；k1为调节系数，根据实际运行情况进行调节；其三为基于燃煤机组烟气挡板开度变化所得：Fdd3＝k2·
Δv式中，Fdd3为喷氨量指令...

【专利技术属性】
技术研发人员：高伟，严俊杰，刘明，尹俊杰，赵永亮，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：