[發明專利]一種基于模型自適應PID的SCR脫硝智能噴氨優化方法及系統

在審

• 申請號: 201810710315.3
• 申請日: 2018-07-02
• 公開（公告）號: CN108628177A
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 孟磊;谷小兵;李廣林;江澄宇;李葉紅;馬務;寧翔;賈英韜
• 申請（專利權）人: 大唐環境產業集團股份有限公司
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理事務所(普通合伙) 11200
• 代理人: 司立彬

本發明公開了一種基于模型自適應PID的SCR脫硝智能噴氨優化方法及系統。本方法為：1)基于燃煤火電機組燃燒系統的運行數據，建立入口氮氧化物濃度模型；利用該模型和當前采集的運行數據，得到入口氮氧化物濃度的預測值；2)根據預測值計算當前工況下噴氨量作為前饋信號發送給SCR脫硝系統；3)將出口氮氧化物濃度的實測值與設定值做偏差后輸入自適應PID控制器，得到噴氨量反饋控制信號并發送給SCR脫硝系統；4)SCR脫硝系統根據該噴氨量前饋信號和噴氨量反饋控制信號控制SCR脫硝反應器的噴氨量。本系統具有響應速率高，投資較小，改造工期短等優點，且可以保證在變工況情況下穩定達標排放。

技術領域

本發明屬于火電脫銷技術領域，涉及一種SCR(選擇性催化還原)脫硝智能噴氨優化方法及系統，尤其涉及一種基于矩陣式測量儀表和模型自適應PID的SCR脫硝智能噴氨優化方法及系統。

背景技術

目前，為了實現氮氧化物超低排放，大部分燃煤火電廠都安裝了SCR脫硝裝置，采用CEMS系統(煙氣在線監測系統)采集入口、出口氮氧化物濃度，然后再進行PID(比例-積分-微分)反饋控制。

PID反饋控制如圖1所示，氨流量計算值為(入口氮氧化物濃度測量值-出口氮氧化物濃度測量值)×煙氣量×氨氮摩爾比，其中氨氮摩爾比基本為固定值，入口氮氧化物濃度，出口氮氧化物濃度，煙氣量通過儀表測量得到。

上述方案存在下述問題：

1.入口、出口氮氧化物濃度采用CEMS系統測量，CEMS系統采樣管線比較長，造成測量純遲延較大，測量值有2-3分鐘延遲；

2.現有CEMS系統采用單點取樣測量，因此導致測量數據不能代表整個截面平均濃度；

3.采用PID控制，PID參數在初始設定好后就不再改變，所以在機組負荷運行工況變化時，脫硝系統調整不及時，容易出現超標排放；

4.為了保證達標排放，電廠運行人員將PID參數的設定值設定得非常低，導致噴氨量過大，控制系統超調量較大，系統響應速率較低。不僅浪費還原劑，還增加了后續設備堵塞的風險。

因此，開發一種SCR智能優化噴氨系統，實現精準噴氨對于SCR脫硝裝置安全經濟運行具有重要意義。

發明內容

針對現有技術中存在的技術問題，本發明的目的在于提供一種基于模型自適應PID的SCR脫硝智能噴氨優化方法及系統。

一種基于模型自適應PID的SCR脫硝智能噴氨優化方法，其步驟包括：

1)基于燃煤火電機組燃燒系統的運行數據，建立入口氮氧化物濃度模型；然后利用該入口氮氧化物濃度模型和當前采集的運行數據，得到入口氮氧化物濃度的預測值；

2)根據入口氮氧化物濃度預測值計算當前運行工況下噴氨量作為前饋信號，將該噴氨量前饋信號發送給SCR脫硝系統；

3)測量燃煤火電機組燃燒系統的出口氮氧化物濃度的實測值，將該實測值與出口氮氧化物濃度設定值做偏差后輸入自適應PID控制器，自適應PID控制器基于該偏差得到噴氨量反饋控制信號并發送給SCR脫硝系統；

4)SCR脫硝系統根據該噴氨量前饋信號和噴氨量反饋控制信號控制SCR脫硝反應器的噴氨量。

進一步的，通過主元分析算法對所述運行數據進行劃分，確定出與入口氮氧化物關聯緊密的參數；然后將確定出的與入口氮氧化物關聯緊密的參數作為訓練數據，采用深度學習算法或者最小二乘支持向量機算法，建立入口氮氧化物濃度模型。

進一步的，所述運行數據包括機組負荷、一次風量、二次風量、總煤量、磨煤機運行臺數。

進一步的，得到所述噴氨量前饋信號的方法為：將所述預測值乘以煙氣量，然后再乘以氨氮摩爾比計算出氨氣量需求量，作為SCR脫硝系統的所述噴氨量前饋信號。