[发明专利]一种基于预测控制的脱硫系统pH值控制系统及方法

说明书

本发明公开了湿法烟气脱硫技术领域的一种基于预测控制的脱硫系统pH值控制系统及方法，包括：获取PH设定值，基于带扰动控制的广义预测控制模型对PH设定值进行处理；基于处理结果进行滚动优化；基于优化结果对PH设定值进行反馈校正。本发明采用带扰动抑制的广义预测控制模型代替传统串级控制主调回路的PID调节器，相对于传统串级控制策略具有更好的控制效果，对于设定跟踪性能，先进pH控制策略调节时间及超调量均明显优于传统串级控制策略；抗扰动性能方面，先进控制回调时间更短，抗扰动能力更强，基于带扰动抑制的广义预测控制可以明显提高湿法脱硫pH值的控制品质，对湿法脱硫稳定经济运行具有重要作用。

技术领域

本发明涉及一种基于预测控制的脱硫系统pH值控制系统及方法，属于湿法烟气脱硫技术领域。

背景技术

由于湿法脱硫工艺成熟脱硫效率高，已成为目前火电机组应用最为广泛的脱硫技术。然而在湿法脱硫实际运行过程中存在脱硫系统能耗物耗高，SO2浓度波动大，瞬时超标严重等问题。究其原因，主要是脱硫系统存在非线性、大惯性、大滞后等特点，脱硫系统测量及设备的可靠性差难于保证脱硫系统保持最优条件运行。为此研究脱硫系统的优化运行技术实现脱硫系统稳定经济可靠运行成为目前国内的研究热点，为实现上述目标需重点关注湿法脱硫系统的控制系统性能。在脱硫系统中最为关键的核心子系统是吸收塔浆液pH值的控制，pH值过高会造成除雾器和吸收塔结垢堵塞，同时也会降低脱硫副产物品质，增大石灰石的消耗量；pH值若过低会降低脱硫系统的脱硫效率，另外pH值的大幅波动会造成SO2浓度的大幅波动，不利于SO2浓度的精确控制，因此实现pH值的精准控制成为脱硫系统稳定运行的关键因素之一。

传统pH值控制方法主要包括两种方式：一是最为常见的串级控制系统，主回路为SO2浓度控制，内回路为石灰石浆液流量控制；二是最为基本的单闭环PID控制，仅采用单回路实现pH的闭环控制无法避免石灰石供浆流量调节的非线性问题。上述两种常规控制策略在实际投运过程中存在自动控制效果差抗扰动能力弱的问题，甚至无法投入自动运行。火电机组投入AGC后，存在负荷变动频繁幅度变化大等问题，造成烟气流量的大幅变化使湿法脱硫系统无法较好的跟踪烟气流量的变化，造成pH值自动控制滞后，波动幅度大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于预测控制的脱硫系统pH值控制系统及方法，相对于传统串级控制策略具有更好的控制效果。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种基于预测控制的脱硫系统pH值控制方法，包括：

获取PH设定值，

基于带扰动控制的广义预测控制模型对PH设定值进行处理；

基于处理结果进行滚动优化；

基于优化结果对PH设定值进行反馈校正。

进一步的，所述带扰动控制的广义预测控制模型为：

其中，为t时刻基于已知的测量信息进行被调量j步采样的预测估计值，Δu(t+j-1)为需进行控制目标函数最优化计算的未来控制量增量向量，Δ＝1-z^-1为差分运算，N₁与N₂分别为被调量预测时域起始时刻与最终结束时刻，N_u为控制时域，δ(j)和λ(j)分别为被调量与设定值偏差的权向量与控制量增量的权向量，预测时域、控制时域以及权向量为预测控制的整定设计参数，r(t+j)为参考设定值序列。

进一步的，所述t时刻基于已知的测量信息进行被调量j步采样的预测估计值基于集成可测扰动的CARIMA受控自回归滑动平均模型进行被调量的N步周期的预测计算得出，所述集成可测扰动的CARIMA受控自回归滑动平均模型为：