[發(fā)明專(zhuān)利]一種SCR氮氧化物含量預(yù)測(cè)控制方法和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011256976.7
• 申請(qǐng)日: 2020-11-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112631127B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫林;王永富;郭濤;鄭全;劉偉偉;楊慶治;孫濤;郭勇;馬忠華
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華能?chē)?guó)際電力股份有限公司營(yíng)口電廠
• 主分類(lèi)號(hào): G05B13/04
• 分類(lèi)號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 北京華清迪源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11577
• 代理人: 康震

本申請(qǐng)實(shí)施例公開(kāi)了一種SCR氮氧化物含量預(yù)測(cè)控制方法和系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有燃煤電廠SCR控制系統(tǒng)控制方法超調(diào)量大、調(diào)節(jié)時(shí)間長(zhǎng)和難以穩(wěn)定的問(wèn)題。技術(shù)方案是采用了二型模糊邏輯系統(tǒng)作為SCR過(guò)程氮氧化物含量模型，考慮到二型模糊邏輯系統(tǒng)的降型操作，采用NT方法克服了KM方法費(fèi)時(shí)的迭代過(guò)程；該模型能夠通過(guò)反饋校正技術(shù)實(shí)時(shí)更新模型參數(shù)，克服SCR系統(tǒng)參數(shù)時(shí)變的特性；基于二型模糊邏輯系統(tǒng)逼近的SCR過(guò)程氮氧化物含量模型，采用約束廣義預(yù)測(cè)控制器實(shí)現(xiàn)SCR過(guò)程氮氧化物含量的多步預(yù)測(cè)和滾動(dòng)優(yōu)化，克服SCR系統(tǒng)的慣性和時(shí)滯問(wèn)題，同時(shí)滿(mǎn)足了實(shí)際SCR過(guò)程各項(xiàng)過(guò)程約束。噴氨控制通過(guò)DCS偏置模塊實(shí)現(xiàn)，不用替換原有PI控制器，極大方便工程實(shí)現(xiàn)，同時(shí)保證了DCS安全。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)實(shí)施例涉及燃煤電廠SCR技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種SCR氮氧化物含量預(yù)測(cè)控制方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著環(huán)境保護(hù)的迫切需要，燃煤電廠采用低氮技術(shù)來(lái)減少氮氧化物的排放，以滿(mǎn)足嚴(yán)格的尾氣排放要求。在低氮技術(shù)中，選擇性催化還原(SCR)因其高脫硝率、結(jié)構(gòu)緊湊、改造費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)受到了人們的廣泛關(guān)注。SCR是一種后處理脫硝技術(shù)，安裝在鍋爐的尾部煙道中以降低煙氣中氮氧化物濃度。在氮氧化物降解過(guò)程中，氨氣通過(guò)噴氨格柵進(jìn)入尾部煙道，與煙氣中的氮氧化物混合。然后，氮氧化物和氨氣的混合氣體通過(guò)催化反應(yīng)區(qū)，在催化劑的作用下轉(zhuǎn)化為無(wú)害的氮?dú)夂退?。其中氨氮摩爾比決定了脫硝反應(yīng)的效果。氨氣不足會(huì)導(dǎo)致SCR出口氮氧化物濃度超標(biāo)。相反，過(guò)量的氨氣會(huì)造成二次污染，甚至阻塞和腐蝕下游設(shè)備，如空氣預(yù)熱器等。由于尾部煙道內(nèi)混合氣體的流動(dòng)過(guò)程和脫硝反應(yīng)，SCR脫硝過(guò)程呈現(xiàn)出大時(shí)滯特性。此外，脫硝過(guò)程還受到煙氣溫度、流速、催化劑活性等不確定擾動(dòng)的影響，導(dǎo)致參數(shù)時(shí)變和不確定性。

燃煤電廠SCR脫硝過(guò)程中的上述特性使其難以實(shí)現(xiàn)有效控制。雖然PI控制器因其簡(jiǎn)單性和技術(shù)成熟而在燃煤電廠SCR脫硝過(guò)程中得到了最廣泛的應(yīng)用，但PI控制器的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足要求，導(dǎo)致出現(xiàn)SCR出口氮氧化物濃度超調(diào)量大、調(diào)節(jié)周期長(zhǎng)、難以穩(wěn)定的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

為此，本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種SCR氮氧化物含量預(yù)測(cè)控制方法和系統(tǒng)。

根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的第一方面，提供了一種選擇性催化還原SCR氮氧化物含量預(yù)測(cè)控制方法，所述方法包括：

采用二型模糊邏輯系統(tǒng)對(duì)SCR過(guò)程氮氧化物進(jìn)行建模；

采用在線算法更新二型模糊邏輯系統(tǒng)的規(guī)則前件和規(guī)則后件參數(shù)；

采用線性化后的二型模糊邏輯系統(tǒng)模型對(duì)SCR出口氮氧化物濃度進(jìn)行多步預(yù)測(cè)；

基于二次規(guī)劃技術(shù)實(shí)現(xiàn)SCR過(guò)程氮氧化物的噴氨量計(jì)算；

通過(guò)偏置方式與DCS原有控制器累加實(shí)現(xiàn)噴氨量的控制。

可選地，所述采用二型模糊邏輯系統(tǒng)對(duì)SCR過(guò)程氮氧化物進(jìn)行建模，按照如下公式：

其中，r_out為SCR出口氮氧化物濃度，u₁為氨流量，r_in為SCR入口氮氧化物濃度；為區(qū)間二型高斯模糊隸屬函數(shù)的中心值、寬度和寬度區(qū)間，為模糊規(guī)則前件可調(diào)節(jié)參數(shù)；ARX多項(xiàng)式系數(shù)和為模糊規(guī)則后件可調(diào)節(jié)參數(shù)。

可選地，所述SCR過(guò)程氮氧化物含量模型包括SCR入口氮氧化物濃度；

所述二型模糊邏輯系統(tǒng)的模糊規(guī)則決定于每個(gè)輸入變量的區(qū)間二型模糊隸屬函數(shù)的設(shè)計(jì)數(shù)量；

二型模糊邏輯系統(tǒng)采用具有閉環(huán)表達(dá)形式的NT降型方法；

二型模糊邏輯系統(tǒng)的建模數(shù)據(jù)SCR出口氮氧化物濃度、氨流量和SCR入口氮氧化物濃度由DCS獲取并存儲(chǔ)。