[发明专利]一种火电机组脱硝控制装置及控制方法

说明书

本发明公开了一种火电机组脱硝控制装置及控制方法，该方法将脱硝反应器出口NOx浓度偏差值数据输入自适应PID调节器进行反馈控制得出反馈控制指令，将入口和出口的NOx浓度偏差值数据输入简化预测控制单元计算得出前馈控制指令；前馈反馈指令叠加后计算获得喷氨流量的设定值，结合喷氨流量的设定值、喷氨流量的实测值计算生成喷氨流量指令，内回路副调节器接收喷氨流量指令后换算输出控制喷氨阀开度的比例调节指令，从而在脱硝反应器脱硝过程中对喷氨阀喷氨流量的过流面积进行实时的比例控制，避免喷氨流量过调从而引起脱硝反应器出口NOx浓度的波动振荡问题，有效减小出口NOx浓度的最大动态偏差，提高火电机组脱硝控制系统的控制性能。

技术领域

本发明属于电厂热能动力工程领域，具体涉及一种火电机组脱硝控制装置及控制方法。

背景技术

火电机组SCR脱硝控制系统控制目标为SCR出口NOx浓度，SCR出口NOx浓度是通过喷氨阀门在SCR反应器中喷入氨气来进行控制的，它是火电机组保证烟气排放达标的关键控制系统之一。目前最为典型的SCR脱硝控制方法均采用传统的串级控制技术存在以下两个问题：(1)脱硝系统被控对象在不同负荷工况下，对象动态特性差异较大，系统动态特性呈非线性。(2)传统控制策略仅根据当前SCR反应器出口NOx浓度与设定值偏差进行事后控制调节，调节性能滞后，控制效果差，在扰动大幅变化时，出口NOx浓度波动大易超标。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种火电机组脱硝控制装置及控制方法，针对脱硝系统被控对象在不同负荷工况下，该方法将脱硝反应器出口NOx浓度偏差值数据输入自适应PID调节器进行反馈控制得出反馈控制指令，将入口和出口的NOx浓度偏差值数据输入简化预测控制单元计算得出前馈控制指令；前馈反馈指令叠加后计算后生成喷氨流量指令，内回路副调节器接收喷氨流量指令后换算输出控制喷氨阀开度的比例调节指令，从而在脱硝反应器脱硝过程中对喷氨阀喷氨流量的过流面积进行实时的比例控制，避免喷氨流量过调从而引起脱硝反应器出口NOx浓度的波动振荡问题，有效减小出口NOx浓度的最大动态偏差，提高火电机组脱硝控制系统的控制性能。

技术方案：第一方面本发明提供一种火电机组脱硝控制装置，包括：

简化预测控制单元：用于根据脱硝反应器出口和入口的NOx浓度实测值生成前馈控制指令；

自适应PID调节器：用于接收脱硝反应器出口NOx浓度的实测值，将实测值与预设值进行差值运算得出NOx浓度偏差值，并将NOx浓度偏差值送入反馈控制系统计算得出反馈控制指令；

计算单元：用于接收同一采样时刻下反馈控制指令和前馈控制指令叠加计算获得喷氨流量的设定值，结合喷氨流量的设定值、喷氨流量的实测值计算生成喷氨流量指令，

内回路副调节器：用于根据喷氨流量指令调节内回路中喷氨阀的开度，从而在脱硝反应器脱硝过程中对经过喷氨阀的喷氨过流面积进行比例控制。

在进一步的实施例中，自适应PID调节器的传递函数公式为：

式中，K_p(D_air)为控制器的比例增益，T_i(D_air)为控制器的积分时间，D_air为总风量函数，APID为自适应PID调节器。

第二方面本发明提供一种具有带简化预测控制单元前馈的火电机组脱硝控制方法，包括：

接收脱硝反应器出口的NOx浓度实测值和入口的NOx浓度实测值，出口的NOx浓度实测值和入口的NOx浓度实测值分别与各自的预设值进行差值计算，分别获得出口的NOx浓度偏差值和入口的NOx浓度偏差值；

将出口的NOx浓度偏差值输入反馈控制系统计算得出反馈控制指令；