[发明专利]一种基于数据驱动的多级智能脱硝在线优化控制系统

说明书

本发明涉及一种基于数据驱动的多级智能脱硝在线优化控制系统，以保证在NOx排放不超标的前提下，将氨逃逸控制在最低值，技术方案是，其包括五个控制级，分别为快速保护级、智能前馈级、精准控制级、氨逃逸控制级和在线优化级，通过五个控制级得到氨气总需求量与氨气实际流量的氨气流量偏差值，并根据氨气流量偏差值对应调节氨气流量调节阀的开度，使NOx排放不超标的前提下，将氨逃逸控制在最低值。

技术领域

本发明涉及火电厂自动控制技术领域，特别是一种基于数据驱动的多级智能脱硝在线优化控制系统。

背景技术

目前绝大部分电厂已经完成了超低排的改造工作，按照相关环保规定必须将NOx排放浓度控制在50mg/Nm³范围以下，根据发展趋势NOx排放指标将控制在35mg/Nm³范围以内。

由于脱硝过程对象大迟延大惯性特性、运行过程中的测点代表性不强、调解裕量小等各种因素，导致燃煤电厂的脱硝自动调节品质不佳。

在脱硝控制中，喷氨量不足，会造成NOx超标，环保考核值不合格；如喷氨过量，会造成氨逃逸大，NH₃附着于催化剂表面，堵塞催化剂孔道，造成催化剂失活和空预器堵塞，且分散于烟气中腐蚀管路和下游设备，危害机组运行安全。

目前不少机组脱硝喷氨自动投入后，NOx波动大且振荡不容易稳定，特别是在变负荷、启停磨煤机、配煤掺烧时，NOx动态偏差较大，无法满足发电厂智能化、信息化、数字化的发展需求。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之不足，本发明之目的就是提供一种基于数据驱动的多级智能脱硝在线优化控制系统，以保证在NOx排放不超标的前提下，将氨逃逸控制在最低值。

本发明解决的技术方案是：

一种基于数据驱动的多级智能脱硝在线优化控制系统，其包括五个控制级，分别为快速保护级、智能前馈级、精准控制级、氨逃逸控制级和在线优化级，通过五个控制级得到氨气总需求量与氨气实际流量的氨气流量偏差值，并根据氨气流量偏差值对应调节氨气流量调节阀的开度，使NOx排放不超标的前提下，将氨逃逸控制在最低值；

其中：

快速保护级：通过净烟气NOx浓度值和变化速率计算氨需量，得到氨气一级需求量，可快速增加氨气，防止NOx浓度突升导致的超标现象，从而控制NOx排放不超标；

智能前馈级：通过锅炉A/B侧SCR入口NOx浓度、机组负荷、煤量、风量、锅炉A/B侧SCR出口浓度测量值和锅炉A/B侧SCR出口NOx浓度设定指导值作为输入的变量，通过线性变参数模型结构构成的前馈控制模块，输出氨气二级需求量，当任意变量发生变动，将直接改变氨气流量，以实现NOx排放控制的快速性；

精准控制级：设定值预测控制回路和串级负反馈预测控制回路；

其中，设定值预测控制回路包括线性变参数模型结构构成NOx浓度计算模块，以净烟气NOx浓度设定值作为输入的变量，输出为锅炉A/B侧SCR出口NOx浓度设定指导值，该锅炉A/B侧SCR出口NOx浓度设定指导值作为智能前馈级中前馈控制模块的其中一个变量，同时该浓度设定指导值和氨逃逸控制级输出的锅炉A/B侧SCR出口NOx浓度修正值做和后得到锅炉A/B侧SCR出口NOx浓度设定值，将该浓度设定值与锅炉A/B侧SCR出口NOx浓度测量值比对得到锅炉A/B侧SCR出口NOx浓度设定值与测量值的偏差值，将该偏差值作为串级负反馈预测控制回路的输入量；

串级负反馈预测控制回路包括基于紧凑型的广义预测模型的预测控制器，预测控制器的输入为锅炉A/B侧SCR出口NOx浓度设定值与测量值的偏差值，输出为氨气三级需求量，通过预测模型可提前提前计算得到当前喷氨量下脱硝反应器出口的氮氧化物值，提前预判喷氨量是否合适，进而给出喷氨量的调整建议值；