一种基于智能前馈信号的SCR脱硝系统喷氨量优化控制系统及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106681381A(43)申请公布日2017.05.17(21)申请号201710002535.6(22)申请日2017.01.03(71)申请人华北电力大学地址102206北京市昌平区回龙观镇北农路2号(72)发明人杨婷婷高阳吕游秦天牧(74)专利代理机构北京金智普华知识产权代理有限公司11401代理人巴晓艳(51)Int.Cl.G05D11/13(2006.01)B01D53/56(2006.01)B01D53/90(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称一种基于智能前馈信号的SCR脱硝系统喷氨量优化控制系统及方法(57)摘要本发明涉及一种基于智能前馈信号的SCR脱硝系统喷氨量优化控制系统及方法。脱硝系统的输入参数受锅炉燃烧状态影响很大，为适应火电机组运行工况大范围深度变化的要求，本发明以电厂历史数据为基础，采用数据建模的思想，以锅炉侧可调参数作为输入，以炉膛出口NOX浓度作为输出，利用最小二乘支持向量机算法构建预测模型，该模型可以用来构建喷氨量控制策略中的智能前馈控制器。以动态矩阵控制(DMC)为主控制器，PID为副控制器，构建串级反馈控制结构。运行过程中，智能前馈控制器根据锅炉侧的参数变化实时输出前馈控制信号，快速响应机组工况的变化，与反馈控制共同构成SCR系统喷氨量优化控制策略，实现喷氨量的快速准确控制。CN106681381ACN106681381A权利要求书1/2页1.一种基于智能前馈信号的SCR脱硝系统喷氨量优化控制系统，其特征在于：包括：NOX浓度目标值设置单元，智能前馈控制器单元，DMC控制器单元，PID控制器单元，喷氨阀门，SCR反应器，其中，所述NOX浓度目标值设置单元通过减法器与DMC控制器单元的输入相连，DMC控制器单元的输出与智能前馈控制器单元输出相加后作为PID控制器单元输入，PID控制器单元的输出与喷氨阀门的输入连接，且PID控制器单元与喷氨阀门经单位负反馈构成内回路控制子系统，喷氨阀门的输出与SCR反应器的输入相连，其中SCR反应器的输出与NOX浓度目标值设置单元相减后作为DMC控制器单元输入，构成负反馈控制回路。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述智能前馈控制器单元包含炉膛出口NOX浓度预测模块和前馈控制量换算模块，其中，所述炉膛出口NOX浓度预测模块根据锅炉侧输入参数实时预测所述炉膛出口NOX浓度，所述前馈控制量换算模块将上述炉膛出口NOX浓度实时预测值换算为所述前馈控制量。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述前馈控制量换算模块将所述炉膛出口NOX浓度实时预测值换算为阀门开度变化量，作为前馈控制量，其换算公式为：Δy＝k·Δn+b(2)其中：Δn为阀门开度变化量；ΔcNOx是炉膛出口NOX浓度变化量，为炉膛出口NOX浓度实33时预测值与当前时刻NOX浓度实际值之间的差值，单位为mg/m；Q是烟气流量，单位为m/h；η为脱硝效率；MNOx是NH3和NOX的摩尔质量；Δy为喷氨量变化量；喷氨量和阀门开度之间为线性函数，k和b为函数中拟合系数，计算得到的喷氨量变化量Δy经过反算得到阀门开度变化量Δn。4.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于：所述炉膛出口NOX浓度预测模块输入参数包括：锅炉负荷、总风量、磨煤机给煤量、总燃料量、氧量、二次风、燃尽风等，根据所述输入参数改变提前调节SCR系统喷氨量。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：所述炉膛出口NOX浓度预测模块中的模型采用数据建模构建，步骤如下：1)选取所述锅炉侧输入参数，作为模型的输入变量，以所述炉膛出口NOX浓度作为模型输出变量；2)从机组历史数据中选取一定时间长度的稳定历史运行数据，并进行数据预处理；3)采用最小二乘支持向量机LSSVM算法对数据进行训练建模，并进行模型准确性验证。6.一种根据权利要求1-5任一项所述的化控制系统的优化控制方法，其中以所述SCR反应器的出口NOX浓度为被控量，所述喷氨阀门开度作为控制量。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：其中所述DMC控制器单元采用DMC预测控制方法，以被控对象的阶跃响应为模型基础，所述SCR反应器对喷氨量实施阶跃变化，获得出口NOX浓度的阶跃响应曲线。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述DMC预测控制方法中的优化时域和控制时域采用试凑结合仿真方法。9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于：所述PID控制器用于调节所述喷氨阀门开度，采用PI调节整定，整定采用衰减曲线法。2CN106681381A权利要求书2/2页10.根据权利要求6-9任一项所述的方法，其特征在于：所述出口NOX浓度设定值设置为40-50mg/m3。3CN1066813