脱硝SCR喷氨控制系统及控制方法与流程

本发明属于燃煤发电技术领域的工业自动化控制技术领域，具体是脱硝scr系统的喷氨自动控制技术。

背景技术：

随着国家环保部门加大对大气污染物排放的监控力度，国家电网对燃煤机组的环保监管要求也越来越高，其中规定了“燃煤机组烟气脱硝设施纳入运行考核管理”。受煤种变化大，agc模式下机组负荷变化大的影响，造成烟气中nox浓度的变化幅度大，由于脱硝scr反应区至烟囱排口间存在较长烟道，因此脱硝scr喷氨调节的主要特点是响应滞后时间长，烟囱排口的nox浓度的控制困难大，对于未能实现脱硝自动控制的火电机组，主要存在以下问题：

1.脱硝只能手动控制，需要运行人员24小时监视排口nox浓度，及时调整脱硝喷氨量，工作压力大。

2.为避免环保排放考核，经常采用过量喷氨的运行方式，氨气损耗量大。

3.容易造成空预器堵塞、风烟系统风机能耗增大，机组出力降低等问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对前述背景技术中的缺陷和不足，提供了一种新型脱硝scr系统喷氨自动控制技术，在确保烟囱排口nox浓度稳定控制，达到国家环保监控指标的前提下，减少氨气的使用量，降低风烟系统设备的故障发生率、风机单耗等。

本发明提供的脱硝scr喷氨控制系统，该系统用于火电厂的脱硝scr系统，该系统包括两组并行的脱硝控制模块，每组所述脱硝控制模块按下述方式设置：

所述脱硝控制模块设置在脱销scr系统中，包括喷氨调节阀、脱销喷氨调节pid控制器以及nox浓度传感器检测设备，所述nox浓度传感器检测设备包括若干台，分别设置在脱销scr系统的入口、出口以及烟囱的排口处检测scr入口nox浓度、scr出口nox浓度以及烟囱排口nox浓度；

所述nox浓度传感器检测设备采集烟囱排口nox浓度信号，经所述脱硝喷氨调节pid控制器调节喷氨调节阀，实现烟囱排口nox浓度自动控制过程。

进一步的，所述两组脱销控制模块之间相互配合，所述nox浓度传感器检测设备采集scr入口nox浓度、scr出口nox浓度得到脱销效率，各组脱销控制模块如果产生脱销效率变化，则调整对应喷氨调节阀开度，使烟囱排口nox浓度保持稳定；

两组脱销控制模块间如果产生脱销效率偏差，则调整对应喷氨调节阀开度，使脱销效率相互一致。

本发明还提供一种脱硝scr喷氨控制方法，该方法包括两组并行的脱硝控制模块，实现闭环控制、脱硝控制模块对脱硝效率的修正控制以及脱硝控制模块对入口nox变化趋势量和烟囱排口nox偏差的前馈控制。

进一步的，所述脱硝控制模块的闭环控制具体为，通过烟囱排口nox浓度与设定值间的偏差，经喷氨调节pid控制器，生成控制信号调节所述喷氨调节阀的开度。

进一步的，所述脱硝自动控制模块对脱硝效率的修正控制具体为，当单侧脱硝效率与设定值产生偏差时，调节对应的喷氨调节阀的开度使单侧效率保持稳定；当第一脱硝效率与第二脱硝效率产生偏差时，调节对应的喷氨调节阀的开度使两侧效率保持一致。

该方法中脱硝控制模块对脱硝入口nox变化趋势和烟囱排口nox偏差的前馈控制具体为，当单侧scr入口nox浓度变化时，调节对应的喷氨调节阀开度，使scr出口nox浓度保持稳定；当烟囱排口nox浓度与设定值偏差较大时，直接前馈调节喷氨调节阀的开度修正烟囱排口nox浓度与设定值的偏差。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

本发明提供的脱硝scr喷氨控制系统及方法中，第一和第二脱硝控制模块同时根据烟囱排口nox浓度自动调节第一和第二喷氨调节阀；所述自动系统间实现协调控制，既实现烟囱排口nox浓度平稳控制，又能根据第一和第二脱硝效率调整两侧控制偏差。采用本发明提供了一种解决现有脱硝scr系统喷氨自动调节的控制技术，既满足了环保对火电机组nox排放监控的要求，又降低了氨气的消耗量，避免了烟道空预器等设备堵塞，风机单耗增大，机组出力降低等问题。

采用本发明提供的脱硝scr喷氨控制系统及其方法，第一和第二脱硝入口nox发生变化时，第一和第二脱硝喷氨调节阀及时快速响应自动跟随调节，加快scr入口nox变化的响应能力。

采用本发明提供的脱硝scr喷氨控制系统及其方法，采用烟囱排口nox浓度与设定值偏差的前馈量，补偿闭环控制过程中的动态迟延，提高烟囱排口nox的调节速度。

附图说明

图1为本发明提供的脱硝喷氨控制系统原理图；

图2为本发明提供的脱硝喷氨控制原理图。

具体实施方式

本发明提脱硝系统喷氨自动控制及方法，为使本发明的目的，技术方案及效果更加清楚，明确，以及参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1所示为本发明脱硝scr喷氨控制系统原理图，包括：第一和第二脱硝控制模块即脱销自动模块5、第一和第二喷氨调节阀1，分别调节第一和第二scr入口nox浓度2、第一和第二scr出口nox浓度3、烟囱排口nox浓度4。炉膛燃烧产生的烟气分别进入第一和第二脱硝入口烟道，通过第一和第二喷氨调节阀喷入适量的氨气，分别经过第一和第二scr反应器降低烟气中的nox含量，实现nox的环保达标排放。

图1所示，根据烟气分别进入第一和第二脱硝烟道，设置第一和第二脱硝自动控制模块，第一和第二脱硝控制模块为相对独立的控制系统。

第一和第二脱硝控制模块的均控制烟囱排口烟气中的nox浓度，由于通过第一和第二脱硝反应器的烟气量大小不同，第一脱硝控制模块还需要控制第一脱硝反应器出口的nox浓度，第二脱硝控制模块还需要控制第二脱硝反应器出口的nox浓度，结合图2，以第一脱硝控制模块作具体说明脱硝喷氨自动控制原理。

其中第一脱硝控制模块5包括：第一scr效率纠偏模块即脱销效率的修正控制模块11、喷氨调节pid控制器12、前馈模块13、第一喷氨调节阀1；涉及的数据包括烟囱排口nox含量4、烟囱排口含量nox实际值与设定值偏差10、第一scr入口nox含量2；第一scr出口nox含量3、第一脱硝效率模块6及第一和第二脱硝效率偏差7,具体的控制过程如下：

建议写成：

其中，第一脱销控制模块5包括：第一喷氨调节pid控制器12、第一喷氨调节阀1以及nox浓度传感器检测设备，涉及的数据包括烟囱排口nox浓度4、烟囱排口浓度nox实际值与设定值偏差10、第一scr入口nox浓度2；第一scr出口nox浓度3、以及第一和第二脱硝效率偏差7，实现了脱销效率的修正控制、前馈控制，具体的控制过程如下：

当烟囱排口含量nox浓度实际值与设定值发生偏差时，通过喷氨调节pid控制器运算后对喷氨调节阀1进行调整，当烟囱排口含量nox低于设定值时，关小喷氨调节阀，减小进入scr反应器中的氨气量，提高scr反应器出口nox浓度。当烟囱排口含量nox高于设定值时，开大喷氨调节阀，增大进入scr反应器中的氨气量，降低scr反应器出口nox浓度。

效率纠偏模块11能够实现两个功能，作用一为第一脱硝效率偏差，具体为：第一脱硝效率实际值与设定值（pv-sp）发生偏差时，用（pv-sp）的函数对喷氨调节pid控制器进行修正，比如：f(x)=1：-1，表示烟气经过第一scr反应器后，入口nox与出口nox的实际效率比设定效率高，喷入的氨气过量，通过喷氨调节pid控制器关小喷氨调节阀，减小进入scr反应器中的氨气量；f(x)=-1：1，表示第一脱硝实际效率比设定效率低，喷入的氨气不足，通过喷氨调节pid控制器开大喷氨调节阀，提高进入scr反应器中的氨气量。作用二左右侧脱硝效率偏差为：脱硝效率控制需要保持第一和第二脱硝控制系统两侧的效率平衡，减少偏差大造成一侧喷氨过多，另一侧喷氨太少的现象，因此同第一脱硝效率-第二脱硝效率的函数对喷氨调节pid控制器进行修正，比如：f(x)=1：-1，表示第一脱硝效率比第二脱硝效率高，通过第一喷氨调节pid控制器关小第一脱硝侧喷氨调节阀；在第二脱硝侧函数则为f(x)=1：1，通过第二喷氨调节pid控制器开大第二脱硝侧喷氨调节阀。

前馈模块13能够实现两个功能，作用一第一scr入口nox变化趋势预判，具体为：判断第一scr入口nox的变化趋势，以当前第一scr入口nox浓度与前一个时间段的第一scr入口nox浓度进行比较，得到第一scr入口nox浓度的变化趋势的方向和快慢的趋势的函数，作为提前调节第一喷氨调节阀开度的信号，比如：f(x)=1：1，代表一定时间内，第一scr入口nox浓度上升的趋势是1，前馈直接控制第一喷氨调节阀开度增加1%。通过提前增大氨气量的方式，减少喷氨调节的滞后。作用二排口nox偏差修正为：通过第一脱硝控制模块后，烟囱排口nox浓度的实际值与设定值（pv-sp）仍然存在一定偏差，用（pv-sp）的函数直接调节喷氨调节阀的开度，比如：f(x)=1：1，表示烟囱排口的nox浓度比设定值大1%，前馈直接控制第一喷氨调节阀开度增大1%，提高喷入第一scr反应器的氨气，降低烟囱排口nox浓度；f(x)=-1：-1，表示烟囱排口的nox浓度比设定值小，前馈直接控制第一喷氨调节阀开度减小1%，提高烟囱排口nox浓度。

上述方法是第一和第二脱硝自动控制模块间既相互协调控制，又根据实际烟气中nox浓度的变化进行相应调节，既实现了烟囱排口nox指标的控制功能，又确保第一和第二脱硝两侧控制的均衡，满足了环保对火电机组nox排放监控的要求。

本发明普遍适用于同类型全国火力发电机组脱硝控制系统，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。