[發明專利]基于濃度精準預測的脫硝裝置噴氨精準控制系統與方法

有效

• 申請號: 202110736767.0
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113433911B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 高翔;鄭成航;譚暢;張涌新;周燦;吳衛紅;翁衛國;楊洋;張悠;姚龍超;劉少俊;李欽武;孫德山
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 鄭芳

本發明涉及一種基于濃度精準預測的脫硝裝置噴氨精準控制系統與方法，所述噴氨精準控制系統包括電站信息系統、脫硝裝置入口NOx濃度預測模型、多模型預測控制模塊、脫硝裝置控制對象。本發明通過提前預測脫硝裝置入口NOx濃度，為脫硝裝置噴氨量控制提供精準前饋，同時建立多變負荷工況下的多模型預測控制模塊，實現脫硝裝置噴氨量的精準控制，克服脫硝系統的大延遲、大慣性及強非線性缺點；在大范圍變負荷工況下，本發明在保證出口NOx濃度達標的情況下，大幅提高了脫硝裝置噴氨量控制的經濟性與穩定性。

技術領域

本發明屬于脫硝系統噴氨裝置優化技術領域，具體涉及一種基于濃度精準預測的脫 硝裝置噴氨精準控制系統與方法。

背景技術

煤炭燃燒會產生氮氧化物、二氧化硫和煙塵等污染物，對大氣環境和人體健康都會 造成危害。

SNCR/SCR耦合脫硝技術，是結合SNCR技術與SCR技術發展起來的一種聯合工 藝，兼具SNCR技術投資成本低、SCR技術脫硝效率高的特點。然而，由于脫硝系統 入口NOx濃度測量滯后性大、測準難度高，系統強非線性的特點，采用SNCR和SCR 耦合脫硝技術的CFB鍋爐存在噴氨量無法精準控制的問題，噴氨量過少時，會導致NOx 濃度超出排放標準；噴氨量過多時會出現氨逃逸，對大氣造成污染，且會生成硫酸鹽導 致空預器、催化劑堵塞嚴重，對設備安全造成影響。

為了在保證出口煙氣NOx濃度達標的前提下，提升脫硝裝置噴氨過程的經濟性及穩定性，需要建立適當的脫硝裝置入口NOx濃度預測模型與出口NOx濃度控制方法， 對脫硝系統噴氨量進行精準控制。

發明內容

為了克服現有技術存在的不足，本發明提供了一種基于濃度精準預測的脫硝裝置噴 氨精準控制系統與方法；本發明通過提前預測脫硝裝置入口NOx濃度，為脫硝裝置噴 氨量控制提供精準前饋，同時建立多變負荷工況下的多模型預測控制模塊，實現脫硝裝 置噴氨量的精準控制，克服脫硝系統的大延遲、大慣性及強非線性缺點。

本發明所采用的技術方案是：

一種基于濃度精準預測的脫硝裝置噴氨精準控制系統，所述噴氨精準控制系統包括 電站信息系統、脫硝裝置入口NOx濃度預測模型、多模型預測控制模塊、脫硝裝置控 制對象；

所述電站信息系統包括電廠OPC(OLE for Process Control)服務器及DCS控制設備，電站信息系統與脫硝裝置入口NOx濃度預測模型進行通信連接，將DCS數據實時 傳輸到脫硝裝置入口NOx濃度預測模型中；脫硝裝置入口NOx濃度預測模型計算得到 提前于污染物排放連續監測系統(Continuous Emission Monitoring System,CEMS)表計 的當前時刻出口NOx預測值，再將預測值作為前饋輸入到多模型預測控制模塊中；

所述多模型預測控制模塊以動態矩陣控制為內核，以脫硝裝置入口NOx濃度預測模型作為前饋，通過典型工況劃分了不同子區間模型，實現大范圍變負荷工況下噴氨裝 置的精準控制；

所述脫硝裝置控制對象包括脫硝裝置噴氨裝置閥門開度及噴氨泵頻率。

作為優選，所述脫硝裝置入口NOx濃度預測模型為基于長短期記憶神經網絡(LSTM)算法建立的脫硝裝置入口NOx濃度預測模型；模型針對鍋爐脫硝裝置入口 NOx濃度表計測量不準、滯后性大的問題，對鍋爐總給煤量的歷史典型運行工況進行 數據聚類，對超參數進行優化后建立了適應鍋爐大范圍變負荷變工況下的全局LSTM神 經網絡預測模型，消除CEMS系統的測量滯后誤差，對脫硝裝置入口NOx濃度進行精 準預測；所述脫硝裝置入口NOx濃度預測模型通過下述步驟建立：

(1)從機理上分析鍋爐機組運行狀況(分析CFB鍋爐NOx生成及脫除機理)，選 取影響NOx生成及脫除的參數作為模型輸入特征變量，以脫硝裝置入口NOx濃度預測 值作為模型輸出值；