[發明專利]一種火電機組脫硝控制裝置及控制方法

在審

• 申請號: 202111483838.7
• 申請日: 2021-12-07
• 公開（公告）號: CN114326387A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 楊小龍;崔曉波;于國強;殳建軍;高愛民;張天海
• 申請（專利權）人: 江蘇方天電力技術有限公司;南京工程學院
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 馮寧

本發明公開了一種火電機組脫硝控制裝置及控制方法，該方法將脫硝反應器出口NOx濃度偏差值數據輸入自適應PID調節器進行反饋控制得出反饋控制指令，將入口和出口的NOx濃度偏差值數據輸入簡化預測控制單元計算得出前饋控制指令；前饋反饋指令疊加后計算獲得噴氨流量的設定值，結合噴氨流量的設定值、噴氨流量的實測值計算生成噴氨流量指令，內回路副調節器接收噴氨流量指令后換算輸出控制噴氨閥開度的比例調節指令，從而在脫硝反應器脫硝過程中對噴氨閥噴氨流量的過流面積進行實時的比例控制，避免噴氨流量過調從而引起脫硝反應器出口NOx濃度的波動振蕩問題，有效減小出口NOx濃度的最大動態偏差，提高火電機組脫硝控制系統的控制性能。

技術領域

本發明屬于電廠熱能動力工程領域，具體涉及一種火電機組脫硝控制裝置及控制方法。

背景技術

火電機組SCR脫硝控制系統控制目標為SCR出口NOx濃度，SCR出口NOx濃度是通過噴氨閥門在SCR反應器中噴入氨氣來進行控制的，它是火電機組保證煙氣排放達標的關鍵控制系統之一。目前最為典型的SCR脫硝控制方法均采用傳統的串級控制技術存在以下兩個問題：(1)脫硝系統被控對象在不同負荷工況下，對象動態特性差異較大，系統動態特性呈非線性。(2)傳統控制策略僅根據當前SCR反應器出口NOx濃度與設定值偏差進行事后控制調節，調節性能滯后，控制效果差，在擾動大幅變化時，出口NOx濃度波動大易超標。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中的不足，本發明提供一種火電機組脫硝控制裝置及控制方法，針對脫硝系統被控對象在不同負荷工況下，該方法將脫硝反應器出口NOx濃度偏差值數據輸入自適應PID調節器進行反饋控制得出反饋控制指令，將入口和出口的NOx濃度偏差值數據輸入簡化預測控制單元計算得出前饋控制指令；前饋反饋指令疊加后計算后生成噴氨流量指令，內回路副調節器接收噴氨流量指令后換算輸出控制噴氨閥開度的比例調節指令，從而在脫硝反應器脫硝過程中對噴氨閥噴氨流量的過流面積進行實時的比例控制，避免噴氨流量過調從而引起脫硝反應器出口NOx濃度的波動振蕩問題，有效減小出口NOx濃度的最大動態偏差，提高火電機組脫硝控制系統的控制性能。

技術方案：第一方面本發明提供一種火電機組脫硝控制裝置，包括：

簡化預測控制單元：用于根據脫硝反應器出口和入口的NOx濃度實測值生成前饋控制指令；

自適應PID調節器：用于接收脫硝反應器出口NOx濃度的實測值，將實測值與預設值進行差值運算得出NOx濃度偏差值，并將NOx濃度偏差值送入反饋控制系統計算得出反饋控制指令；

計算單元：用于接收同一采樣時刻下反饋控制指令和前饋控制指令疊加計算獲得噴氨流量的設定值，結合噴氨流量的設定值、噴氨流量的實測值計算生成噴氨流量指令，

內回路副調節器：用于根據噴氨流量指令調節內回路中噴氨閥的開度，從而在脫硝反應器脫硝過程中對經過噴氨閥的噴氨過流面積進行比例控制。

在進一步的實施例中，自適應PID調節器的傳遞函數公式為：

式中，K_p(D_air)為控制器的比例增益，T_i(D_air)為控制器的積分時間，D_air為總風量函數，APID為自適應PID調節器。

第二方面本發明提供一種具有帶簡化預測控制單元前饋的火電機組脫硝控制方法，包括：

接收脫硝反應器出口的NOx濃度實測值和入口的NOx濃度實測值，出口的NOx濃度實測值和入口的NOx濃度實測值分別與各自的預設值進行差值計算，分別獲得出口的NOx濃度偏差值和入口的NOx濃度偏差值；

將出口的NOx濃度偏差值輸入反饋控制系統計算得出反饋控制指令；