[發(fā)明專利]煤粉電站鍋爐SCR與SNCR脫硝系統(tǒng)協(xié)同控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710945847.0
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107831651A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉永紅;彭鋼;徐欣航;張洪濤;高志存;殷喆
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)河北能源技術(shù)服務(wù)有限公司;國家電網(wǎng)公司;國網(wǎng)河北節(jié)能服務(wù)有限公司;國網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 石家莊新世紀(jì)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司13100
• 代理人: 侯巍巍

1.一種煤粉電站鍋爐SCR與SNCR脫硝系統(tǒng)協(xié)同控制方法，其特征在于，包括如下控制步驟：

（1）燃燒與SNCR優(yōu)化控制，包括數(shù)據(jù)測量及獲取、數(shù)據(jù)清洗、建立穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)庫、建立規(guī)則庫和預(yù)測模塊；

（2）脫硝噴氨控制優(yōu)化，包括控制結(jié)構(gòu)的優(yōu)化及實現(xiàn)脫硝噴氨控制優(yōu)化的算法。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤粉電站鍋爐SCR與SNCR脫硝系統(tǒng)協(xié)同控制方法，其特征在于，所述控制結(jié)構(gòu)的優(yōu)化包括如下步驟：

SCR出口與煙囪凈煙氣處NOx偏差大的優(yōu)化：將空預(yù)器出口NOx分析儀表的自標(biāo)定周期設(shè)定為2小時，采樣探頭每2小時進(jìn)行一次反吹掃，將分析儀表的標(biāo)定信號引入DCS，標(biāo)定開始后對采樣探頭進(jìn)行反吹掃120秒；

SCR入口NOx測量信號存在遲延的優(yōu)化：入口NOx測測量存在著較大的純滯后，從入口NOx產(chǎn)生的機(jī)理出發(fā)，SCR入口NOx受到鍋爐燃燒的影響，通過數(shù)據(jù)融合實現(xiàn)入口NOx預(yù)測；

所述脫硝噴氨控制優(yōu)化的算法包括如下步驟：

（1）階躍響應(yīng)

確定階躍響應(yīng)的采樣頻率和反應(yīng)總的響應(yīng)過程的采樣點，i=1，2，……，T，……；T為采樣頻率的倒數(shù)；在kT這個時間點，當(dāng)增量起作用后系統(tǒng)輸出可表示為（1）

（1）

根據(jù)預(yù)測控制的原理，總是期望最終趨向于零；可以使以指數(shù)的形式趨向于零；設(shè)定期望衰減因子α，α是一個從0到1的常數(shù)；那么從K時刻起其控制增量可以表示為

ΔU(k)=[1,α,α²,…α^M-1]^TΔu(k)=AΔu(k) （2）

可以用簡化方法表示在t=kT時刻在控制增量的作用下，系統(tǒng)在未來P個時刻的預(yù)測輸出由（3）表示

（3）

為經(jīng)過時間序列后的預(yù)測輸出，是初始時刻被控量的預(yù)測輸出；A為階躍響應(yīng)矩陣，由試驗檢測可知；

（2）滾動優(yōu)化

在采樣時刻t=kT的優(yōu)化性能指標(biāo)J（k），設(shè)定為如公式（4）所示，

（4）

為了使控制量，和被控量盡可能接近，并且使控制輸出能夠控制在合理的振動范圍，控制輸出的最終期望為Δu(k)=0；

在不考慮輸入輸出約束的情況下，在t=kT時刻，均為己知，使J(k)取最小的可通過極值必要條件求得

Δu(k)= (A_u^TQA_u+A_α^TλA_α^T)^-1A_u^TQ[Yr(k+1)-A₀U(k-1)-he(k)](5)

令(A_u^TQA_u+A_α^TλA_α^T)^-1 =D；即為t=kT時刻解得的最優(yōu)控制增量序列，即開環(huán)最優(yōu)解；通過這個額優(yōu)化可以使A_u=AA_α一個列向量，D只是一個純數(shù)值求倒數(shù)的計算，從而減少計算步驟；Q為系數(shù)的矩陣；

（3）反饋校正

在t=kT時刻首先實施中的第一個控制作用

Δu(k)= (A_u^TQA_u+A_α^TλA_α^T)^-1A_u^TQ[Yr(k+1)-A₀U(k-1)-he(k)]（5）

(6)

u(k)為k時刻的控制輸出；

u(k-1)為k時刻的上一刻的控制輸出；

系數(shù)矩陣d^T如公式（7）所示，

（7)

現(xiàn)時誤差e(k+1)，如公式（8）所示，

(8)

y（k+1）為k+1時刻的實際被控量的數(shù)值；

為k+1時刻的實際被控量的估計值；

對現(xiàn)時誤差e(k+1)加權(quán)系數(shù)，h(i =1,2,…,N )得到

（9）

式（9）中為t=(k+1)T時刻經(jīng)誤差校正后所預(yù)測的系統(tǒng)在t=(k+i)T（i=1,…，N）時刻的輸出；為k時刻的實際被控量的估計值；為誤差校正向量，其中，；經(jīng)校正后的的各分量中，除第一項外其余各項分別是t=(k+1)T時刻在尚無等未來控制增量作用時對輸出在t=(k+2)T，…，(k+N)T時刻的預(yù)測值，它們可作為t=(k+1)T時的前N-1個分量，即，，i=1，…，N-1而中的最后一個分量，即t=(k+1)T時刻對i=(k+1+N)T的預(yù)測輸出，可由來近似，即，上述關(guān)系可用向量形式表示

(10)

其中為移位矩陣；

在t=(k+1)T時刻，有，重復(fù)所述t=kT時刻進(jìn)行新的預(yù)測優(yōu)化，進(jìn)而滾動優(yōu)化實現(xiàn)整個控制過程；

所述燃燒與SNCR優(yōu)化控制中，預(yù)測模塊通過對SNCR入口NOx設(shè)定并預(yù)測NOx輸出，最終實現(xiàn)尿素的輸出控制；

對機(jī)組負(fù)荷和總風(fēng)量選擇性結(jié)合預(yù)測模塊中入口NO_X的預(yù)測作乘法，當(dāng)總風(fēng)量測量可信時，人工將總風(fēng)量作為乘法因子；當(dāng)總風(fēng)量測量有問題時，則切換至負(fù)荷因子，以此實現(xiàn)脫硝噴氨的控制優(yōu)化。