[發(fā)明專利]基于機(jī)理與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的SCR脫硝噴氨控制方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011022116.7
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN111921377B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁照威;孟磊;谷小兵;李本鋒;曹書濤;馬務(wù);李葉紅
• 申請（專利權(quán)）人: 大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號: B01D53/90
• 分類號: B01D53/90;B01D53/56;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 北京八月瓜知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11543
• 代理人: 李斌

1.一種基于機(jī)理與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的SCR脫硝噴氨控制方法，其特征在于，包括：

獲取選擇性催化還原SCR脫硝反應(yīng)器的運(yùn)行數(shù)據(jù)；

基于預(yù)先建立的機(jī)理模型根據(jù)所述運(yùn)行數(shù)據(jù)得到所述SCR脫硝反應(yīng)器出口的氮氧化物濃度的第一預(yù)測值；

將時(shí)間序列數(shù)據(jù)以及NOx濃度歷史數(shù)值作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)，建立LSTM出口NOx預(yù)測模型，并采用網(wǎng)格搜索和十折交叉驗(yàn)證得到最優(yōu)的LSTM預(yù)測模型，基于最優(yōu)的LSTM預(yù)測模型，根據(jù)所述運(yùn)行數(shù)據(jù)計(jì)算得到出口 NOx濃度第二預(yù)測值；其中，建立LSTM出口NOx預(yù)測模型，并采用網(wǎng)格搜索和十折交叉驗(yàn)證得到最優(yōu)的LSTM預(yù)測模型包括，確定LSTM出口NOx預(yù)測模型權(quán)重矩陣和偏置的取值范圍；根據(jù)參數(shù)取值范圍，給定一組參數(shù)，建立LSTM出口NOx預(yù)測模型，遍歷所有參數(shù)組合，根據(jù)不同參數(shù)組合模式下的十折交叉驗(yàn)證計(jì)算精度，選擇精度最優(yōu)的參數(shù)，得到最優(yōu)的LSTM預(yù)測模型；

基于反饋校正原理，利用所述第二預(yù)測值對所述第一預(yù)測值進(jìn)行校正，得到校正后的氮氧化物濃度值；通過如下公式利用所述第二預(yù)測值對所述第一預(yù)測值進(jìn)行校正：

y=y_p+w（y_p-y_r）；

其中，y表示校正后的氮氧化物濃度，y_p表示第二預(yù)測值，y_r表示第一預(yù)測值，w為預(yù)先設(shè)置的系數(shù)；

計(jì)算校正后的氮氧化物濃度值與所述SCR脫硝反應(yīng)器中設(shè)定的氮氧化物濃度值之間的差值；

根據(jù)所述差值控制SCR脫硝反應(yīng)器的噴氨量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述SCR脫硝反應(yīng)器出口氮氧化物濃度的影響因素至少包括以下一種：

燃煤機(jī)組負(fù)荷、總風(fēng)量、總煤量、SCR脫硝反應(yīng)器入口氮氧化物濃度、噴氨量以及磨煤機(jī)給煤量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，建立所述機(jī)理模型，包括：

根據(jù)所述運(yùn)行數(shù)據(jù)確定Langmuir等溫吸附方程以及Eley-Rideal機(jī)理方程中參數(shù)，得到所述機(jī)理模型，其中，所述參數(shù)至少包括以下一種：

催化劑吸附能力、吸附速率指數(shù)系數(shù)、解吸附速率指數(shù)系數(shù)、脫硝反應(yīng)速率常數(shù)的指前系數(shù)、氨氣氧化速率常數(shù)、初始解吸附活化能以及脫硝反應(yīng)活化能。

4.一種基于機(jī)理與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的SCR脫硝噴氨控制方法系統(tǒng)，其特征在于，包括：

獲取模塊，被配置為獲取選擇性催化還原SCR脫硝反應(yīng)器的運(yùn)行數(shù)據(jù)；

第一預(yù)測模塊，被配置為基于預(yù)先建立的機(jī)理模型根據(jù)所述運(yùn)行數(shù)據(jù)得到所述SCR脫硝反應(yīng)器出口的氮氧化物濃度的第一預(yù)測值；

第二預(yù)測模塊，被配置為將時(shí)間序列數(shù)據(jù)以及NOx濃度歷史數(shù)值作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)，建立LSTM出口NOx預(yù)測模型，并采用網(wǎng)格搜索和十折交叉驗(yàn)證得到最優(yōu)的LSTM預(yù)測模型，基于最優(yōu)的LSTM預(yù)測模型，根據(jù)所述運(yùn)行數(shù)據(jù)計(jì)算得到出口 NOx濃度第二預(yù)測值；其中，建立LSTM出口NOx預(yù)測模型，并采用網(wǎng)格搜索和十折交叉驗(yàn)證得到最優(yōu)的LSTM預(yù)測模型包括，確定LSTM出口NOx預(yù)測模型權(quán)重矩陣和偏置的取值范圍；根據(jù)參數(shù)取值范圍，給定一組參數(shù)，建立LSTM出口NOx預(yù)測模型，遍歷所有參數(shù)組合，根據(jù)不同參數(shù)組合模式下的十折交叉驗(yàn)證計(jì)算精度，選擇精度最優(yōu)的參數(shù)，得到最優(yōu)的LSTM預(yù)測模型；

校正模塊，被配置為基于反饋校正原理，利用所述第二預(yù)測值對所述第一預(yù)測值進(jìn)行校正，得到校正后的氮氧化物濃度值；

計(jì)算模塊，被配置為利用所述第二預(yù)測值對所述第一預(yù)測值進(jìn)行校正，得到校正后的氮氧化物濃度值之后，計(jì)算校正后的氮氧化物濃度值與所述SCR脫硝反應(yīng)器中設(shè)定的氮氧化物濃度值之間的差值；

控制模塊，被配置為根據(jù)所述差值控制SCR脫硝反應(yīng)器的噴氨量。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述SCR脫硝反應(yīng)器出口氮氧化物濃度的影響因素至少包括以下一種：

燃煤機(jī)組負(fù)荷、總風(fēng)量、總煤量、SCR脫硝反應(yīng)器入口氮氧化物濃度、噴氨量以及磨煤機(jī)給煤量。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括建立模塊，被配置為：

根據(jù)所述運(yùn)行數(shù)據(jù)確定Langmuir等溫吸附方程以及Eley-Rideal機(jī)理方程中參數(shù)，得到所述機(jī)理模型，其中，所述參數(shù)至少包括以下一種：

催化劑吸附能力、吸附速率指數(shù)系數(shù)、解吸附速率指數(shù)系數(shù)、脫硝反應(yīng)速率常數(shù)的指前系數(shù)、氨氣氧化速率常數(shù)、初始解吸附活化能以及脫硝反應(yīng)活化能。