Scr煙氣脫硝系統(tǒng)控制方法及設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明設(shè)及煙氣脫硝技術(shù)領(lǐng)域，特別是設(shè)及一種SCR(Selective Catalytic Reduction,選擇性催化還原法)煙氣脫硝系統(tǒng)控制方法及設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)政策要求的逐年提高，火電機(jī)組排放煙氣中的N0x(氮氧化 物)已納入嚴(yán)格監(jiān)管，SCR的煙氣脫硝技術(shù)因其具有很高的脫硝率、技術(shù)可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且氨 氣逃逸率小等優(yōu)點(diǎn)已成為燃煤電站鍋爐控制NOx排放的主要選擇。
[000：3] SCR是指在催化劑的作用下，利用還原劑(如畑3、液氨、尿素)來(lái)"有選擇性"地與煙 氣中的NOx反應(yīng)并生成無(wú)毒無(wú)污染的化（氮?dú)猓┖鸵?(水），SCR是保障脫硝系統(tǒng)安全連續(xù)運(yùn) 行，滿足脫硝系統(tǒng)性能指標(biāo)的重要組成部分。目前，SCR通過(guò)直接讀取脫硝入口處NOx濃度測(cè) 量值作為計(jì)算噴氨量的一個(gè)重要依據(jù)，然而，NOx濃度測(cè)量傳感器在測(cè)量過(guò)程中存在較長(zhǎng)時(shí) 間的滯后(一般為5~10分鐘），造成了 NOx濃度測(cè)量值偏離較大，不能很好地實(shí)現(xiàn)噴氨量的 準(zhǔn)確設(shè)定，進(jìn)而導(dǎo)致氨逃逸率較高。當(dāng)氨逃逸率過(guò)高時(shí)，剩余的氨會(huì)與煙氣中S〇3和也0反應(yīng) 生成硫酸氨氨(N也HS化），易造成鍋爐后續(xù)設(shè)備(例如空預(yù)器)的積灰、堵塞等問(wèn)題，且過(guò)量的 供氨量還使脫硝系統(tǒng)成本增大。
[0004] 由上可見(jiàn)，目前的SCR煙氣脫硝過(guò)程存在著脫硝入口處濃度測(cè)量信號(hào)滯后，氨 逃逸率較高，脫硝系統(tǒng)成本高，整體脫硝效率較低的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種SCR煙氣脫硝系統(tǒng)控制方法及設(shè)備，W 解決目前的SCR煙氣脫硝過(guò)程存在著脫硝入口處NOx濃度測(cè)量信號(hào)滯后，氨逃逸率較高，脫 硝系統(tǒng)成本高，整體脫硝效率較低的問(wèn)題。
[0006] 為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種SCR煙氣脫硝系統(tǒng)控制方法，包括:根據(jù)鍋爐 運(yùn)行參數(shù)和SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的NOx(氮氧化物）的采樣濃度，使用第一RBF(Radial basis function,徑向基函數(shù))神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)獲得鍋爐燃燒后生成的NOx的預(yù)測(cè)值;根據(jù)所述NOx的預(yù)測(cè) 值和所述SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，使用第二RB巧巾經(jīng)網(wǎng)絡(luò)獲得用于進(jìn)行SCR煙氣脫硝 的各噴氨閥的噴氨量設(shè)定值;使用基于DMC(Dynamic Matrix Control，動(dòng)態(tài)矩陣控制）的噴 氨量控制器，按照各噴氨閥的噴氨量設(shè)定值控制總噴氨量，進(jìn)行SCR煙氣脫硝處理。
[0007] 為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明還提供了一種SCR煙氣脫硝系統(tǒng)控制設(shè)備，包括:第一 RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊，用于根據(jù)鍋爐運(yùn)行參數(shù)和SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的氮氧化物NOx的采樣濃度，使 用第一 RB巧巾經(jīng)網(wǎng)絡(luò)獲得鍋爐燃燒后生成的NOx的預(yù)測(cè)值;第二RB巧巾經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊，用于根據(jù) 所述NOx的預(yù)測(cè)值和所述SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，使用第二RB巧巾經(jīng)網(wǎng)絡(luò)獲得用于進(jìn) 行SCR煙氣脫硝的各噴氨閥的噴氨量設(shè)定值;DMC控制模塊，用于使用基于DMC的噴氨量控制 器，按照各噴氨閥的噴氨量設(shè)定值控制總噴氨量，進(jìn)行SCR煙氣脫硝處理。
[000引本發(fā)明提供的SCR煙氣脫硝系統(tǒng)控制方案中，通過(guò)第一RB巧申經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，建立鍋爐燃 燒可調(diào)輸入變量(包括鍋爐運(yùn)行參數(shù)和SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的NOx的采樣濃度)與脫硝入口處 NOx濃度之間的非線性預(yù)測(cè)模型，從而預(yù)測(cè)脫硝入口處NOx濃度，為噴氨量的準(zhǔn)確計(jì)算奠定 基礎(chǔ);采用第二RB巧巾經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，建立脫硝系統(tǒng)輸入輸出優(yōu)化模型，將NOx的預(yù)測(cè)值和SCR煙氣 脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)等作為網(wǎng)絡(luò)輸入，將噴氨量、脫硝效率作為網(wǎng)絡(luò)輸出來(lái)訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 獲得優(yōu)化模型，通過(guò)該模型準(zhǔn)確獲取噴氨量及分布比例，合理調(diào)整N曲的濃度場(chǎng)，減少N出的 逃逸率，降低脫硝系統(tǒng)成本，提高脫硝效率。此外，本方案還基于DMC控制噴氨量，W解決傳 統(tǒng)PID控制器（P;ropo;rtion Integration Differentiation,比例-積分-微分控制器）不能 實(shí)現(xiàn)變工況下噴氨量的準(zhǔn)確控制的問(wèn)題。本方案的DMC控制噴氨量與PID控制器相似，根據(jù) 設(shè)定值和過(guò)程變量之間的偏差和偏差變化率決定如何最好的控制過(guò)程，但與傳統(tǒng)PID控制 器不同的是，它通過(guò)前N個(gè)采樣值來(lái)分析偏差和偏差變化率來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，使控制器可W觀察 到過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性，其基于大量歷史數(shù)據(jù)趨勢(shì)指導(dǎo)控制，可實(shí)現(xiàn)對(duì)脫硝系統(tǒng)噴氨量的大滯 后、強(qiáng)非線性等特點(diǎn)的比較精確控制，保證優(yōu)化策略實(shí)施。
[0009] 可見(jiàn)，本發(fā)明通過(guò)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)脫硝入口 NOx濃度，控制進(jìn)入脫硝系統(tǒng)的煙氣溫度，優(yōu) 化噴氨總量和噴氨閥口的噴氨量，達(dá)到了提高反應(yīng)器中催化劑活性和調(diào)整N曲的濃度場(chǎng)分 布均勻性，有效解決了電廠鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行脫硝效率低的問(wèn)題。該方案可有效提高脫硝效 率，降低SCR脫硝系統(tǒng)出口 N曲逃逸率，避免鍋爐后續(xù)設(shè)備(例如空預(yù)器）的積灰、堵塞，降低 NOx排放，提高鍋爐脫硝系統(tǒng)的安全性、可靠性、和經(jīng)濟(jì)性。
【附圖說(shuō)明】
[0010] 下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明所設(shè)及的SCR煙氣脫硝系統(tǒng)控制方法及設(shè)備進(jìn)行說(shuō)明。當(dāng) 結(jié)合附圖考慮時(shí)，通過(guò)參照下面的詳細(xì)描述，能夠更完整更好地理解本發(fā)明W及容易得知 其中許多伴隨的優(yōu)點(diǎn)，但此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng) 的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限 定，其中：
[0011] 圖1是本實(shí)施例中的一種SCR煙氣脫硝系統(tǒng)控制方法的步驟流程圖；
[0012] 圖2是本實(shí)施例中的一種SCR煙氣脫硝系統(tǒng)控制方法的原理圖；
[OOK]圖3是本實(shí)施例中的一種基于DMC控制的脫銷(xiāo)系統(tǒng)的控制過(guò)程示意圖；
[0014] 圖4是本實(shí)施例中的一種DMC控制器的原理圖；
[0015] 圖5是本實(shí)施例中的一種SCR煙氣脫硝系統(tǒng)控制設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖；
[0016] 圖6是本實(shí)施例中的另一種SCR煙氣脫硝系統(tǒng)控制設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚。下面將對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行 清楚完整的描述，顯然所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例?；?本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其 他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0018] SCR脫硝是在合適的工作溫度(290-430攝氏度)范圍內(nèi)且有氧參與的條件下，還原 劑在催化劑作用下有選擇性地將煙氣中的NOx還原為無(wú)毒無(wú)污染的化和出0的過(guò)程。對(duì)SCR脫 硝系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與運(yùn)行的關(guān)鍵在于如何盡可能保證反應(yīng)器內(nèi)煙氣的流動(dòng)場(chǎng)、溫度場(chǎng)及反 應(yīng)物的濃度場(chǎng)均勻分布，W確保設(shè)計(jì)要求的脫硝效率并降低氨氣逃逸量。由于SCR脫硝系統(tǒng) 的設(shè)備結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜且體型巨大，難W對(duì)已投入運(yùn)行的SCR脫硝系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)研究或采用 常規(guī)搭建試驗(yàn)臺(tái)的方法進(jìn)行研究。但隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們可W利用計(jì)算機(jī)工具對(duì) SCR脫硝系統(tǒng)進(jìn)行研究，進(jìn)一步來(lái)優(yōu)化改善SCR脫硝系統(tǒng)，W為SCR脫硝的還原反應(yīng)提供最有 利的條件，從而提局煙氣脫硝效率。
[0019] 為此，本發(fā)明在保證下游設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，對(duì)SCR脫硝系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu) 化，W使其有較高的脫硝效率。SCR脫硝系統(tǒng)的優(yōu)化性能指標(biāo)主要包括兩個(gè):脫硝效率和氨 氣逃逸率。因此，本發(fā)明中：（一)建立鍋爐燃燒可調(diào)輸入變量與脫硝入口處NOx濃度之間的 非線性預(yù)測(cè)模型，即第一RB巧巾經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，W克服入口處NOx現(xiàn)慢值嚴(yán)重滯后的問(wèn)題；（二)在滿 足脫硝反應(yīng)條件和脫硝效率的前提下，建立脫硝系統(tǒng)輸入輸出優(yōu)化模型，即第二RB巧巾經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)，通過(guò)該模型準(zhǔn)確獲取噴氨量及分布比例，合理調(diào)整N出的濃度場(chǎng)，避免過(guò)量N出逃逸；（Ξ) 鑒于傳統(tǒng)PID不能實(shí)現(xiàn)變工況下噴氨量的準(zhǔn)確控制，本發(fā)明提出一種新的基于數(shù)據(jù)模型，即 DMC的控制算法，可實(shí)現(xiàn)對(duì)脫硝系統(tǒng)噴氨量的大滯后、強(qiáng)非線性等特點(diǎn)的比較精確的控制， 能夠保證優(yōu)化策略的實(shí)施。其中，第一部分屬于外部?jī)?yōu)化，即對(duì)脫硝系統(tǒng)的輸入進(jìn)行控制與 優(yōu)化;后兩部分為脫硝系統(tǒng)內(nèi)部?jī)?yōu)化，即對(duì)脫硝設(shè)備本身的優(yōu)化，使脫硝設(shè)備工作在最佳工 作點(diǎn)附近。
[0020] W下，對(duì)本發(fā)明的