基于總風量超前控制的火電機組脫硝控制方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及火電機組脫硝領域，尤其涉及一種總風量超前控制的火電機組脫硝控 制方法及系統。
【背景技術】
[0002] 隨著社會經濟的快速發展，電力能源消耗越來越大，隨之產生的大氣污染排放物 越來越多。作為我國電力的最主要組成部分，火電機組在燃料的燃燒過程中產生氮氧化合 物污染物，氮氧化合物的生成是燃燒反應的一部份：燃燒生成的氮氧化合物主要是NO和 NO2，統稱為NOx。大氣中的NOx溶于水后會生成為硝酸雨，酸雨會對環境帶來廣泛的危害，造 成巨大的經濟損失。為有效控制火電機組大氣污染物的排放，2012起實施的GB13223-2011 《火電廠大氣污染物排放標準》，規定了火電廠大氣污染物排放濃度限值、監測和監控要求， 其中，規定經過改造后要將氮氧化合物排放濃度控制在lOOmg/m3以內。
[0003] 為了實現清潔燃燒，目前降低燃燒中氮氧化合物排放污染的技術措施可分為兩大 類：一類是爐內脫氮，另一類是尾部脫氮。爐內脫氮就是采用各種燃燒技術手段來控制燃燒 過程中NOx的生成，又稱低氮燃燒技術。尾部脫氮又稱煙氣凈化技術，即把尾部煙氣中已經 生成的氮氧化合物還原或吸附，從而降低NOx排放，通常采用的SCR(SelectiveCatalytic Reduction，選擇性催化還原技術）。低氮燃燒和SCR這兩種技術的結合，能夠有效確保氮氧 化合物的排放濃度達到國家環保標準的要求，也是目前國內普遍采用的氮氧化合物控制手 段。
[0004] SCR系統在穩定狀態下能得到較好的控制效果；但是在變工況下運行下，系統呈 現出非線性、大滯后性，難以確保最佳噴氨比例。噴氨量過少時，難以保證NOx排放標準，噴 氨量過多，不僅造成氨的浪費，而且又造成新的污染，如逃逸的氨氣會在SCR裝置或空預器 內發生副反應，生成硫酸銨和硫酸氫銨。其中，硫酸銨在高溫下400多度是固體粉末態，可 能堵塞SCR催化劑、覆蓋空氣預熱器降低效率；而硫酸氫銨在200多度下呈液態，具有強腐 蝕性，將破壞SCR催化劑并反應結塊，還可能腐蝕影響下游設備，如空預器污損、效率下降、 漏風率增大等。同時，過量的氨還會影響到后續脫硫（FGD處）效率。目前在脫硝系統的實 際運行中，SCR的主要控制方案為串級PID控制，由煙氣流量、入口NOx含量等測量值，根據 氨氮比等計算出所需噴氨量，該方案的主要問題是用來計算產生控制量的測量值不準確， 如煙氣流量；同時，在線煙氣測量裝置測量出的氮氧化合物濃度存在大滯后性。因此，目前 火電機組脫硝系統自動投入率低或調節效果差，導致脫硝效率降低，甚至脫硝系統退出運 行，進而影響機組和電網的安全穩定運行。
【發明內容】
[0005] 為了解決現有技術的缺點，本發明提出了一種基于總風量超前控制的火電機組脫 硝控制方法及系統。
[0006] 本發明采用以下技術方案：
[0007] -種基于總風量超前控制的火電機組脫硝控制方法，包括以下步驟：
[0008] 步驟一：獲取火電機組總風量值，并傳送至一階慣性環節LAGl中進行濾波處理以 消除干擾產生的火電機組總風量值尖峰誤差；
[0009] 步驟二：將濾波后的總風量值分別送至減法環節DEV和一階慣性環節LAG2中，并 在減法環節DEV中求取兩者之間的偏差；
[0010] 步驟三：將步驟二所獲取的偏差值送至比例修正環節K中，進行線性大小修正；
[0011] 步驟四：將步驟三修正后的偏差值送至高低限幅環節HLLMT中，進行高低限幅后 送至PID控制器的前饋輸入端以作為前饋量，實現超前控制；
[0012] 步驟五：獲取火電機組脫硝系統出口處煙氣中氮氧化合物值，送至PID控制器中 與煙氣中氮氧化合物設定值進行比較，PID控制器輸出控制火電機組脫硝系統中的噴氨調 節閥以控制脫硝系統出口處煙氣中氮氧化合物濃度。
[0013] 所述步驟一中的一階慣性環節LAGl的傳遞函數表達式為：
【主權項】
1. 一種基于總風量超前控制的火電機組脫硝控制方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟一：獲取火電機組總風量值，并傳送至一階慣性環節LAGl中進行濾波處理以消除 干擾產生的火電機組總風量值尖峰誤差； 步驟二：將濾波后的總風量值分別送至減法環節DEV和一階慣性環節LAG2中，并在減 法環節DEV中求取兩者之間的偏差； 步驟三：將步驟二所獲取的偏差值送至比例修正環節K中，進行線性大小修正； 步驟四：將步驟三修正后的偏差值送至高低限幅環節HLLMT中，進行高低限幅后送至 PID控制器的前饋輸入端以作為前饋量，實現超前控制； 步驟五：獲取火電機組脫硝系統出口處煙氣中氮氧化合物值，送至PID控制器中與煙 氣中氮氧化合物設定值進行比較，PID控制器輸出控制火電機組脫硝系統中的噴氨調節閥 以控制脫硝系統出口處煙氣中氮氧化合物濃度。
2. 如權利要求1所述的一種基于總風量超前控制的火電機組脫硝控制方法，其特征在 于，所述步驟一中的一階慣性環節LAGl的傳遞函數表達式為：
式中，T1為時間常數。
3. 如權利要求1所述的一種基于總風量超前控制的火電機組脫硝控制方法，其特征在 于，所述步驟二中的減法環節DEV的正端連接濾波后的總風量值，負端連接一階慣性環節 LAG2的輸出端。
4. 如權利要求1所述的一種基于總風量超前控制的火電機組脫硝控制方法，其特征在 于，所述步驟二中的一階慣性環節LAG2的傳遞函數表達式為：
式中，T2為時間常數。
5. -種如權利要求1-4任一權利要求所述基于總風量超前控制的火電機組脫硝控制 方法的控制系統，其特征在于，該控制系統包括 一階慣性環節LAG1，其輸入信號為火電機組總風量值，所述一階慣性環節LAGl對輸入 信號進行濾波處理以消除干擾產生的火電機組總風量值的尖峰誤差；及 減法環節DEV，濾波后的火電機組總風量值與其送至一階慣性環節LAG2之后產生的總 風量值，在所述減法環節DEV中求取兩者之間的偏差；及 比例修正環節K，其用于修正減法環節DEV中求取的偏差；及 高低限幅環節HLLMT，其將修正后的偏差值進行高低限幅后送至PID控制器的前饋輸 入端以作為前饋量，實現超前控制；及 PID控制器，在火電機組脫硝系統的煙氣出口處獲取的煙氣中氮氧化合物值輸入至所 述PID控制器中，并與煙氣中氮氧化合物設定值進行比較，PID控制器的輸出控制火電機組 脫硝系統中的噴氨調節閥以控制脫硝系統出口處煙氣中氮氧化合物濃度。
6. 如權利要求5所述的一種基于總風量超前控制的火電機組脫硝控制方法的控制系 統，其特征在于，所述一階慣性環節LAGl的傳遞函數表達式為：
式中，T1為時間常數。
7. 如權利要求5所述的一種基于總風量超前控制的火電機組脫硝控制方法的控制系 統，其特征在于，所述減法環節DEV的正端連接濾波后的總風量值，負端連接一階慣性環節 LAG2的輸出端。
8. 如權利要求5所述的一種基于總風量超前控制的火電機組脫硝控制方法的控制系 統，其特征在于，所述一階慣性環節LAG2的傳遞函數表達式為：
式中，T2為時間常數。
【專利摘要】本發明公開了一種基于總風量超前控制的火電機組脫硝控制方法及系統，該方法包括獲取火電機組總風量值，并傳送至一階慣性環節LAG1中濾波以消除干擾產生的火電機組總風量值尖峰誤差；濾波后的總風量值分別送至減法環節DEV和一階慣性環節LAG2，在DEV中求取兩者偏差；獲取偏差值后送至比例修正模塊K線性修正；修正后的偏差值送至高低限幅環節中，高低限幅后送至PID控制器的前饋輸入端；獲取火電機組脫硝系統出口處煙氣中氮氧化合物值，送至PID控制器與煙氣中氮氧化合物設定值比較，PID控制器輸出控制火電機組脫硝系統中噴氨調節閥以控制脫硝系統出口處煙氣中氮氧化合物濃度。
【IPC分類】G05B11-42
【公開號】CN104678761
【申請號】CN201510073181
【發明人】李軍, 萬剛
【申請人】國家電網公司, 國網山東省電力公司電力科學研究院, 國網技術學院
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年2月11日