一种烧结烟气SCR脱硝的控制方法及系统与流程

本发明涉及钢铁冶金烧结工艺，具体涉及一种烧结烟气scr脱硝的控制方法及系统。

背景技术：

1、烧结烟气scr(selective catalytic reduction)脱硝是一种用于控制烟气中nox(氮氧化物)浓度的方法。这种方法基于scr技术，scr对nox排放量控制就是将氨喷入烟气中，在催化剂的作用下与氮氧化物发生反应，以减少nox的排放。对nox排放，基准氧含量16％的条件下，国家标准要求≤100mg/m3，河北、山东等地区要求≤50mg/m3，并且重点监控，要求不能超过排放标准。喷氨量与nox浓度及nox的脱除效率有关，一定要令喷氨量满足脱除nox的需要，同时不会产生大量的氨气泄漏。所以喷氨量控制是nox浓度排放控制的核心内容，但是nox浓度控制具有典型的大滞后性，滞后时间为20分钟左右，且烧结烟气具有烟气量波动大、含湿量高、粉尘成分复杂的特点，导致烟气nox含量在局部波动较大，很难利用nox含量实际值和变化趋势进行直接控制，烧结烟气nox浓度排放控制具有典型的大滞后性、扰动性、波动性及不确定性。

2、现有技术中常规控制算法采用pid控制，即设定nox浓度值(小于排放标准)，根据与反馈值的偏差进行控制，当反馈值高于设定值，则增大喷氨量，反之减少喷氨量，这种算法具有以下缺点：第一，设定nox控制排放值不好确定，如果设定值过高，则容易导致超标排放，过低，需要较大的喷氨量，浪费氨水，出现大量的氨逃逸。第二，根据偏差进行控制，由于系统的大滞后性，控制参数必须小，否则容易导致喷氨流量大范围波动，导致nox量波动大。而过小的参数则不能及时响应烧结烟气波动带来的nox超标。第三，局部波动导致氨水流量控制调节频繁，加剧nox排放量震荡波动。由于上述原因，常规偏差控制算法应用效果非常不理想，nox浓度波动大，超排风险大，氨水使用量高等缺点，无法满足nox浓度自动控制要求。

3、基于上述现有技术的缺点，需要设计一种适合nox浓度排放控制算法，实现烧结烟气nox排放浓度达标的自动控制，同时保证合适喷氨量，防止喷氨量过大，出现过多的氨逃逸，形成二次污染，浪费氨水。

技术实现思路

1、针对现有技术的上述不足，本发明提供一种烧结烟气scr脱硝的控制方法及系统，以解决上述技术问题。

2、第一方面，本发明提供一种烧结烟气scr脱硝的控制方法，包括：

3、基于预先设置的浓度大小等级划分规则为所述nox浓度匹配相应等级；

4、监控nox浓度的波动值；

5、基于预先设置的各浓度大小等级对应的理论喷氨量和nox浓度的实际等级，生成与所述nox浓度对应的基础喷氨量；

6、基于预先设置的固定参数和所述波动值计算流量调节值；

7、将所述基础喷氨量和所述流量调节值的和输出为喷氨量目标值。

8、在一个可选的实施方式中，所述浓度大小等级划分规则包括：

9、设置低排放阈值、高排放阈值、排放限定值；

10、若nox浓度在低排放阈值以下，判定为低排放等级；

11、若nox浓度在低排放阈值以上，高排放阈值以下，判定为稳定等级；

12、若nox浓度在高排放阈值以上，排放限定值以下，判定为高排放等级；

13、若nox浓度在排放限定值以上，判定为超排放等级。

14、在一个可选的实施方式中，监控nox浓度的波动值，包括：

15、若nox浓度连续三次上升，且nox浓度不波动，判定为上升趋势；

16、若nox浓度连续三次下降，且nox浓度不波动，判定为下降趋势；

17、设置第三时间阈值，若nox浓度在第三时间阈值内不波动，判定为稳定趋势。

18、在一个可选的实施方式中，所述监控nox浓度的波动值，还包括：

19、对nox浓度值取整处理，得到nox采用值；

20、设置第一时间阈值与第二时间阈值；

21、若超过第一时间阈值内，取整后的nox浓度值不变化，则nox采用值为当前nox浓度取整值；

22、若超过第二时间阈值内，│nox采用值-实际nox浓度取整值│≥2，则nox采用值为当前实际nox浓度取整值。

23、在一个可选的实施方式中，基于预先设置的固定参数和所述波动值计算流量调节值，包括：

24、fc＝(现nox采用值-变化前nox采用值)×k

25、其中，fc为流量调节值，fc包括f0-f4，f0为调节流量最大值，f4为调节流量最小值；k为流量调节量。

26、在一个可选的实施方式中，将所述基础喷氨量和所述流量调节值的和输出为喷氨量目标值，包括：

27、若nox浓度在超排放等级，且为稳定趋势，则将进行一次增氨水流量调节，调节值为f0，并将稳态时间重新计时；

28、若nox浓度在高排放等级，且稳定趋势，则将进行一次增氨水流量调节，调节值为f4，并将稳态时间重新计时；

29、若nox浓度在低排放等级，且为稳定趋势，则将进行一次减氨水流量调节，调节值为f4，并将稳态时间重新计时。

30、第二方面，本发明提供一种烧结烟气scr脱硝的nox浓度排放控制系统，包括：

31、匹配等级模块，用于基于预先设置的浓度大小等级划分规则为所述nox浓度匹配相应等级；

32、监控波动模块，用于监控nox浓度的波动值；

33、基础喷氨模块，用于基于预先设置的各浓度大小等级对应的理论喷氨量和nox浓度的实际等级，生成与所述nox浓度对应的基础喷氨量；

34、流量调节模块，基于预先设置的固定参数和所述波动值计算流量调节值；

35、目标喷氨模块，用于将所述基础喷氨量和所述流量调节值的和输出为喷氨量目标值。

36、在一个可选的实施方式中，所述匹配等级模块包括：

37、等级规则单元，用于设置低排放阈值、高排放阈值、排放限定值；若nox浓度在低排放阈值以下，判定为低排放等级；若nox浓度在低排放阈值以上，高排放阈值以下，判定为稳定等级；若nox浓度在高排放阈值以上，排放限定值以下，判定为高排放等级；若nox浓度在排放限定值以上，判定为超排放等级。

38、在一个可选的实施方式中，所述监控波动模块包括：

39、检测波动单元，用于若nox浓度连续三次上升，且nox浓度不波动，判定为上升趋势；若nox浓度连续三次下降，且nox浓度不波动，判定为下降趋势；设置第三时间阈值，若nox浓度在第三时间阈值内不波动，判定为稳定趋势。

40、还包括取整采用单元，用于对nox浓度值取整处理，得到nox采用值；设置第一时间阈值与第二时间阈值；若超过第一时间阈值内，取整后的nox浓度值不变化，则nox采用值为当前nox浓度取整值；若超过第二时间阈值内，│nox采用值-实际nox浓度取整值│≥2，则nox采用值为当前实际nox浓度取整值。

41、在一个可选的实施方式中，所述流量调节模块包括：

42、流量调节单元，用于fc＝(现nox采用值-变化前nox采用值)×k

43、其中，fc为流量调节值，fc包括f0-f4，f0为调节流量最大值，f4为调节流量最小值；k为流量调节量。

44、在一个可选的实施方式中，所述目标喷氨模块包括：

45、目标喷氨单元，用于若nox浓度在超排放等级，且为稳定趋势，则将进行一次增氨水流量调节，调节值为f0，并将稳态时间重新计时；若nox浓度在高排放等级，且稳定趋势，则将进行一次增氨水流量调节，调节值为f4，并将稳态时间重新计时；若nox浓度在低排放等级，且为稳定趋势，则将进行一次减氨水流量调节，调节值为f4，并将稳态时间重新计时。

46、本发明的有益效果在于，本发明提供的一种烧结烟气scr脱硝的控制方法及系统，通过对烟气中nox浓度进行等级划分和波动监控，获得与其对应的基础喷氨量，再根据预设的固定参数和波动值计算得到流量调节值，最后综合基础喷按量和流量调节和得到最终喷氨量目标值，完成氨水精确的流量调节，实现烧结烟气nox排放浓度自动控制，排放值控制稳定，消除超排现象，稳定的控制减少氨水调节次数，氨水使用量减少18％，解决了大滞后、局部时变的难题。

47、此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。