[发明专利]基于模型驱动SCR脱硝喷氨靶向控制回路

说明书

本发明涉及一种基于模型驱动SCR脱硝喷氨靶向控制回路，其包括SCR稳态模型、动态预测模型、靶向控制模型、SCR入口NO_x浓度软测量模型和SCR氨逃逸软测量模型，SCR脱硝系统出口NO_x浓度与所述动态预测模型输出值相加后，作为所述SCR稳态模型的输入信号，所述SCR稳态模型根据输入信号的方向及大小以及前后周期内偏差度来给出一个参考指令供所述靶向控制模型进行调节，同时该参考指令还作为所述动态预测模型、SCR入口NO_x浓度软测量模型、SCR氨逃逸软测量模型的信号输入值，所述SCR入口NO_x浓度软测量模型、SCR氨逃逸软测量模型的信号输出反馈给所述动态预测模型。本发明能有效降低喷氨量，提高机组的运行经济性。

技术领域

本发明涉及燃煤机组SCR脱硝系统喷氨调节技术领域，尤其涉及一种基于模型驱动SCR脱硝喷氨靶向控制回路。

背景技术

目前，我国燃煤机组SCR脱硝系统喷氨调节方式主要有两种：一种为固定氨氮摩尔比方式(Constant Mole Ratio Control)，另一种为固定出口NO_x设定值控制方式(Constant Outlet NO_x Control)，其中：

固定氨氮摩尔比方式：该控制方式应用比较广泛，是一种典型的控制策略，它主要根据催化剂脱硝能力和脱硝效率来确定固定的氨氮摩尔比，从而脱除烟气中的NO_x，该控制策略是一个单回路控制系统，设定值可以根据机组运行情况进行调节，控制参数易于调试和整定，其控制原理图如图1所示。图1中SCR反应器利用进口NO_x浓度与烟气流量相乘得到NO_x瞬时含量，该瞬时含量乘以氨氮摩尔比系数K得到所需要喷氨基础量，再与反馈回来的出口NO_x含量进行比较，来修正所需喷氨量，经PID调节控制器运算后给出调节喷氨调节阀的开度信号，用以控制实际所需的喷氨量。其中氨氮摩尔比系数K手动可以设定。图中的F₁(x)，F₂(x)，F₃(x)，F₄(x)均为函数发生器，它是依据锅炉负荷分别计算出烟气的流量和NO_X的含量，其作用是当烟气分析仪(CEMS)发生故障时仍能确保脱销系统继续运行。

而此种控制策略的缺点是：①由于锅炉燃烧过程是动态的，所以烟气中的氮氧化物将实时变化，固定氨氮摩尔比后极易造成过度的脱氨；②过度的喷氨将无法准确地控制氨气的逃逸量；③增加了运行成本和二次环境污染；④只考虑了脱硝效率，在入口NO_x浓度比较低时容易过度喷氨，增加运行成本。

固定出口NO_x设定值控制方式：出口NO_x定值控制是保持出口NO_x含量恒定，根据环境空气质量标准，控制反应器NO_x为定值比控制固定的脱硝效率更容易监视，同时也减少了氨气的消耗量。出口NO_x定值控制方式与上述固定摩尔比的控制方式相比较，在控制回路上基本相同，而不同之处主要是：摩尔比是个变化的量值，氨氮摩尔比与反应器与反应器SCR出口NO_x值以及锅炉负荷相对应。其出口NO_x定值的控制喷氨量的控制原理图图2所示。这种控制方式也属于单回路控制系统，只考虑了出口NO_x浓度的变化，在入口NO_x浓度过高时，出口浓度设定值偏低，将超出催化剂的脱硝能力，容易过度喷氨，也会增加运行成本。

上述控制方式都需要根据出口NO_x浓度及脱硝效率，来获得需氨量，氨气的喷入量通过现场调节阀进行调节，喷氨量少会使脱硝效率过低，过多容易使氨逃逸率上升，造成尾部烟道积灰腐蚀，从经济性方面考虑也是氨供给的浪费。SCR入口NO_x含量、入口烟气量是计算氨消耗量至关重要的参数，前者可以通过脱硝CEMS分析仪实时检测，而入口烟气量受烟道的尺寸及烟道内气体流动的不均匀性限制，较难地准确测量，这也是氨消耗量的控制要点。