[發明專利]一種火電機組脫硝系統的全工況達標排放控制方法

有效

• 申請號: 201710778649.X
• 申請日: 2017-09-01
• 公開（公告）號: CN107561941B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 危日光;梁勝瑩;高建強;武旭陽;趙晶
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司 13108
• 代理人: 李羨民;郭紹華

一種火電機組脫硝系統的全工況達標排放控制方法，所述方法在脫硝控制系統中設置主環PID控制器、副環PID控制器和前饋控制器，主環PID控制器根據出口NOx濃度設定值和出口NOx濃度反饋信號計算出噴氨量控制信號；前饋控制器根據吹掃校正NOx濃度、NOx預估濃度、入口NOx濃度和煙氣流量計算噴氨量前饋控制信號；所述副環PID控制器根據噴氨量控制信號、噴氨量前饋控制信號及氨氣流量反饋信號控制噴氨閥門開度。本發明在主環加入增益調度模型、小時均值模型，實現脫硝系統變工況的自動控制；在副環中引入入口濃度吹掃校正模型，實現噴氨量的動態修正，為準確控制噴氨量，實現全過程魯棒性和全工況達標排放提供了技術支持。

技術領域

本發明涉及一種可有效提高火力發電機組脫硝系統全過程魯棒性，并實現全工況達標排放的控制方法，屬于發電技術領域。

背景技術

目前，環境污染已經成為困擾社會發展和人類生命健康的重要因素，隨著電力工業的迅速發展，燃煤發電機組的參數和容量不斷增大，燃煤電廠排放出的NOx對大氣所造成的污染日益嚴重，很多地區出現了光化學煙霧，而且其污染還在不斷加劇。控制氮氧化物排放量已成為污染重點治理工作，實現氮氧化物的超低近零排放是現階段亟須解決的重要課題。

選擇性催化還原法(SCR)脫硝技術廣泛應用于燃煤電廠控制NOx排放量。由于其較高的脫硝效率，SCR脫硝系統是近年來大型火電機組脫硝系統改造的首選類型，而長期以來對SCR脫硝系統的研究主要針對于其物理原理、設備結構和運行方式方面，卻一直忽略了對脫硝自動控制策略的研究，而事實上脫硝系統的自動控制品質與電廠的長期運行成本密切相關。

在工程實踐中，火電廠對噴氨量的控制大部分依靠手動調節閥門開度或傳統PID控制器來實現，控制效果并不理想，部分電廠SCR出口NOx濃度超過國家對大氣污染物的排放限定值，并且不能在實現噴氨量優化控制的同時保證SCR出口NOx濃度穩定在設定值。由于控制策略設計不完善、控制目標不明確、現場測量條件差等問題，部分火電機組的SCR脫硝控制滯后性較大，當SCR入口NO_X濃度測點吹掃時，測點數值處于失真狀態，此時噴氨量不能及時地針對SCR入口NO_X濃度的變化做出相應的調整，導致系統的自動投入率和投入效果均較差，使得整個脫硝系統的運行性能明顯受到影響。因此，如何提高火力發電機組脫硝系統全過程魯棒性，實現全工況達標排放就成為有關專家學者面臨的課題。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術之弊端，提供一種火電機組脫硝系統的全工況達標排放控制方法，以提高脫硝系統的閉環穩定性和抗擾動能力。

本發明所述問題是以下述技術方案解決的：

一種火電機組脫硝系統的全工況達標排放控制方法，所述方法在脫硝控制系統中設置主環PID控制器、副環PID控制器和前饋控制器，所述主環PID控制器根據脫硝反應器的出口NOx濃度設定值和出口NOx濃度反饋信號計算出噴氨量控制信號；所述前饋控制器根據吹掃校正NOx濃度、NOx預估濃度、傳感器測得的脫硝反應器入口NOx濃度和煙氣流量計算噴氨量前饋控制信號；所述副環PID控制器根據噴氨量控制信號、噴氨量前饋控制信號及氨氣流量反饋信號控制噴氨閥門開度。

上述火電機組脫硝系統的全工況達標排放控制方法，所述前饋控制器計算噴氨量前饋控制信號的方法如下：以脫硝反應器入口NOx濃度、煙氣流量的動態校正值及爐內燃燒NOx生成預估模型給出的NOx預估濃度的乘積做為副環PID控制器的前饋信號，在該前饋信號中加入吹掃校正NOx濃度，即得到噴氨量前饋控制信號，所述吹掃校正NOx濃度由入口濃度吹掃校正模型通過對比并行運行的對側SCR的入口NOx濃度的測量值給出，具體方法為：如果B側入口NOx濃度的測點數據處于失真狀態，則利用對側(A側)入口NOx濃度Δt時間內變化值ΔC_NOx,A來預測從吹掃開始時刻起經過Δt時間后B側入口NOx濃度C_NOx,B，具體公式為：

式中，為吹掃前B側入口NOx濃度，Δt為吹掃時間。