【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及火力发电厂燃气机组脱硝，尤其是涉及一种用于燃气机组scr脱硝系统的喷氨自动控制方法和系统。
技术介绍
1、燃气轮机的主要污染物为燃烧过程中产生的氮氧化物(nox)。近年来，大量燃气联合循环机组的新增以及nox排放标准的日益严格，必然会对燃机脱硝技术提出了更高的要求。燃气轮机发电机组大多采用传统的烟气脱硝(scr)喷氨控制技术，但是严格的排放指标会使scr脱硝系统的喷氨控制越来越困难。
2、与燃煤机组不同，燃机排气中no2的含量很高。实际运行情况表明，根据燃机工况及燃烧方式的不同，no2可能会占到烟气总体积nox含量的50％以上。高的no2含量可以促进快速scr反应，进而增加nox的转化率。此外，燃气轮机尾气中的烟尘和so2含量极低，几乎可以忽略不计，因此不需要考虑催化剂阻塞和中毒等问题。同时，燃机排气中nox浓度远低于燃煤机组，燃气机组启停速度快，温度变化梯度大、烟气中nox成分(no和no2的占比)波动大、机组启停期间nox浓度波动大、负荷快速变动导致的烟气量波动大等问题容易引起喷氨过量及氨逃逸。
3、因此，开发一种用于燃气机组scr脱硝系统的喷氨自动控制方法和系统以便快速跟踪燃烧调整导致的nox快速变化，解决scr出口nox波动幅度过大，控制合理的喷氨量，降低氨逃逸率，是现阶段燃气机组scr脱硝系统急需的解决措施。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种用于燃气机组scr脱硝系统的喷氨自动控制方法和系统，该喷氨自动控制方法和系统可以
2、本专利技术提供一种用于燃气机组scr脱硝系统的喷氨自动控制方法，包括如下步骤：
3、s1：获取机组负荷与总烟气量的对应关系、催化剂前nox浓度、nox浓度目标设定值，根据氨氮反应公式计算并输出理论喷氨量；
4、s2：获取净烟气nox浓度，根据净烟气nox浓度与nox浓度目标设定值的差值输出氨氮反应公式的修正参数，根据理论喷氨量与修正参数的乘积获得修正喷氨量；
5、s3：获取实际喷氨量，根据实际喷氨量与修正喷氨量的差值输出喷氨调节阀门的控制指令。
6、具体地，步骤s1中，机组负荷负荷与烟气量的对应关系可从燃气机组的设计说明书获取，燃气机组各负荷段下的烟气量相对固定，两者存在较确定的对应关系；氨氮反应公式为：
7、f＝[f(x1)×(b-c)/1000]×f(x2)
8、其中，f代表根据氨氮反应公式计算得出的理论喷氨量，单位为kg/h；f(x1)代表机组负荷与总烟气量的折线函数，机组负荷单位为mw，总烟气量单位为nkm3/h；b代表催化剂前nox浓度，单位为mg/nm3；c代表nox浓度目标设定值，单位为mg/nm3；f(x2)代表氨氮反应摩尔质量比的折线函数。
9、鉴于烟气在烟道中分布不均匀的原因，总烟气量测点反馈数据常见存在较大偏差，燃气机组可使用当前机组负荷(x1)，推算出总烟气量(y1)，使用机组运行历史数据及燃气机组设计说明中的相关内容，找到机组负荷(x1)-总烟气量(y1)的对应关系，设置折线函数y1＝f(x1)。
10、针对燃气机组工况变化时，烟气中nox的各成分(no与no2)占比变化较大的问题，使用机组运行历史数据，分析各负荷段下no与no2的比例，由当前机组负荷(x2)，推算出氨氮反应摩尔比系数(y2)，设置折线函数y2＝f(x2)。
11、针对该问题同时在nox控制目标偏差调节模块中，加入机组负荷(x3)-调节模块比例系数(y3)折线函数，即y3＝f(x3)，并且加入机组负荷(x4)-调节模块积分时间(y4)折线函数，即y4＝f(x4)。以上折线函数均可利用机组运行的历史数据分析得出。
12、步骤s2中，通过筛选历史数据和稳定工况喷氨试验确定各段负荷工况下的氨氮反应摩尔质量比，获得氨氮反应摩尔质量比的折线函数。
13、在燃气机组中，需要考虑no和no2两者与nh3的反应关系，反应方程式如下所示：
14、4no+4nh3+o2→4n2+6h2o (1)
15、2no2+4nh3+o2→3n2+6h2o(no2/nox＞0.50) (2)
16、no+no2+2nh3→2n2+3h2o(no2/nox≤0.50) (3)
17、在no2/nox≤0.50时，反应方程式为(1)+(3)，1mol的nox消耗1mol的nh3；在no2/nox＞0.50时，反应方程式为(2)+(3)，1mol的no+1mol的no2消耗2mol的nh3，1mol的no2消耗2mol的nh3，nh3的耗量比no2/nox≤0.50时要大；另外，经研究发现，在燃气机组中，氨氮反应的摩尔质量比约在0.37-0.74之间。因此，f(x2)的输出范围设置在0.37-0.74之间，通过筛选历史数据和稳定工况喷氨试验，确认各段负荷工况下氨氮反应的摩尔质量比，完成f(x2)折线函数；其中，稳定工况喷氨试验包括：选取特定段的负荷工况，保持负荷不变，增加或减少固定喷氨量并获取净烟气nox浓度的变化，从而推算氨氮反应的摩尔质量比。
18、由于理论计算出的理论喷氨量与实际所需的喷氨量仍会存在微小偏差，因此可以采用调节净烟气nox浓度与nox浓度目标设定值的差值形成修正参数，将该修正参数乘以理论喷氨量，最终得到已修正的理论喷氨量，即修正喷氨量。
19、由于不同负荷的工况下，nox与nh3的反应速度及反应比例是不一样的，因此需要设置变量参数进行调整；具体地，可以设置第一pid控制模块，将净烟气nox浓度与nox浓度目标设定值的差值输入第一pid控制模块并输出氨氮反应公式的修正参数，第一pid控制模块的积分时间设置为f(x3)，比例系数设置为f(x4)；其中，f(x3)代表机组负荷与积分时间的折线函数，f(x4)代表机组负荷与比例系数的折线函数，具体的设置数值可以从稳定工况喷氨试验数据中得到，第一pid控制模块最后的输出结果为氨氮反应公式的整体修正参数，其输出范围设置为0.8-1.2。
20、步骤s3中，可以设置第二pid控制模块，将实际喷氨量与修正喷氨量的差值输入第二pid控制模块并输出喷氨调节阀门的控制指令，通过改变喷氨调节阀门的开度使氨气流量的理论计算值(即理论喷氨量)与实际氨气流量的差值为0，该方式可以解决喷氨调节阀门特性中开行程和关行程存在偏差、阀门长期投运后存在磨损等问题。第二pid控制模块的输出为喷氨调节阀门的控制指令。
21、进一步地，在步骤s1之前先判断机组运行参数是否满足喷氨自动投入条件，当满足喷氨自动投入条件时，自动投入喷氨自动控制系统。
22、在燃气机组scr脱硝系统中，喷氨自动投入条件的参数可以包括催化剂前烟气温度、机组运行状态(可用机组负荷或总烟气量体现)等；具体地，在本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于燃气机组SCR脱硝系统的喷氨自动控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的喷氨自动控制方法，其特征在于，氨氮反应公式为：
3.根据权利要求2所述的喷氨自动控制方法，其特征在于，通过筛选历史数据和稳定工况喷氨试验确定各段负荷工况下的氨氮反应摩尔质量比，获得氨氮反应摩尔质量比的折线函数。
4.根据权利要求3所述的喷氨自动控制方法，其特征在于，稳定工况喷氨试验包括：选取特定段的负荷工况，保持负荷不变，增加或减少固定喷氨量并获取净烟气NOx浓度的变化。
5.根据权利要求1所述的喷氨自动控制方法，其特征在于，将净烟气NOx浓度与NOx浓度目标设定值的差值输入第一PID控制模块并输出氨氮反应公式的修正参数，第一PID控制模块的积分时间设置为f(x3)，比例系数设置为f(x4)；其中，f(x3)代表机组负荷与积分时间的折线函数，f(x4)代表机组负荷与比例系数的折线函数。
6.根据权利要求1所述的喷氨自动控制方法，其特征在于，将实际喷氨量与修正喷氨量的差值输入第二PID控制模块并输出喷氨调节阀门的控制指
7.根据权利要求1所述的喷氨自动控制方法，其特征在于，在步骤S1之前先判断燃气运行参数是否满足喷氨自动投入条件，当满足喷氨自动投入条件时，自动投入喷氨自动控制系统；在喷氨自动控制系统投入期间，若出现不满足喷氨自动投入条件时，自动切除喷氨自动控制系统；其中，喷氨自动投入条件的参数包括催化剂前烟气温度和总烟气量。
8.根据权利要求1所述的喷氨自动控制方法，其特征在于，在获取催化剂前NOx浓度之后设置限幅模块，限幅模块设置为机组负荷与催化剂前NOx浓度的折线函数。
9.根据权利要求6所述的喷氨自动控制方法，其特征在于，在第二PID控制模块之前设置防积分饱和模块，防积分饱和模块为喷氨调节阀门开度与积分时间的逻辑关系。
10.一种用于燃气机组SCR脱硝系统的喷氨自动控制系统，其特征在于，用于执行权利要求1-9任一所述的喷氨自动控制方法，喷氨自动控制系统包括监测系统、理论喷氨量计算模块、第一PID控制模块和第二PID控制模块，监测系统获取机组负荷、总烟气量、催化剂前NOx浓度、净烟气NOx浓度和实际喷氨量，理论喷氨量计算模块根据氨氮反应公式计算并输出理论喷氨量，第一PID控制模块根据净烟气NOx浓度与NOx浓度目标设定值的差值输出氨氮反应公式的修正参数并根据理论喷氨量与修正参数的乘积获得修正喷氨量，第二PID控制模块根据实际喷氨量与修正喷氨量的差值输出喷氨调节阀门的控制指令。
...【技术特征摘要】
1.一种用于燃气机组scr脱硝系统的喷氨自动控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的喷氨自动控制方法，其特征在于，氨氮反应公式为：
3.根据权利要求2所述的喷氨自动控制方法，其特征在于，通过筛选历史数据和稳定工况喷氨试验确定各段负荷工况下的氨氮反应摩尔质量比，获得氨氮反应摩尔质量比的折线函数。
4.根据权利要求3所述的喷氨自动控制方法，其特征在于，稳定工况喷氨试验包括：选取特定段的负荷工况，保持负荷不变，增加或减少固定喷氨量并获取净烟气nox浓度的变化。
5.根据权利要求1所述的喷氨自动控制方法，其特征在于，将净烟气nox浓度与nox浓度目标设定值的差值输入第一pid控制模块并输出氨氮反应公式的修正参数，第一pid控制模块的积分时间设置为f(x3)，比例系数设置为f(x4)；其中，f(x3)代表机组负荷与积分时间的折线函数，f(x4)代表机组负荷与比例系数的折线函数。
6.根据权利要求1所述的喷氨自动控制方法，其特征在于，将实际喷氨量与修正喷氨量的差值输入第二pid控制模块并输出喷氨调节阀门的控制指令，在第二pid控制模块之前设置防吹扫波动模块，防吹扫波动模块获取催化剂前nox浓度监测系统和净烟气nox浓度监测系统吹扫的开关量信号，当催化剂前nox浓度监测系统吹扫信号为1时控制理论喷氨量数值保持当前值不变，当净烟气nox浓度监测系统的吹扫信号为1时控制第二pid控...
【专利技术属性】
技术研发人员：郝正，王永林，孔祥山，张锡乾，杨彭飞，卫平波，魏立超，王凯亮，魏超，郭长仕，梁瑞祥，赵利，赵伟华，张林宝，
申请(专利权)人：中国华电科工集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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