[发明专利]一种基于数学模型的烟气脱硝的控制系统

摘要

一种基于数学模型的烟气脱硝的控制系统，它将烟气NOx实际排放量同NOx模型推算出的理论排放量之差作为NOx排放量设定值的修正值，然后由被控对象的逆模型作为控制器，计算出下一步喷氨调节执行器的实时控制指令。同时，将控制系统设计为随动控制系统，NOx设定值通过运行人员手操指令叠加锅炉主控指令的函数及锅炉总风量的函数来实现，以解决目前基于PI、PID控制算法的控制策略中，脱硝控制无法提前预判并准确控制喷氨量的问题。

主权项

一种基于数学模型的烟气脱硝的控制系统，用执行器驱动喷氨调节门控制喷氨量，氨与空气混合后喷入SCR与NOx进行充分反应，CEMS分析装置检测到NOx的实时排放量，进而通过一系列计算方法确定执行器指令，在控制系统中，构造并利用喷氨调节门开度与NOx排放量的数学模型，连续计算出执行器开度变化造成NOX的排放量的实时理论值，以上二者通过连续比较，计算出NOX理论排放量与实际排放量的偏差，指令运算单元设置为数学模型的逆模型，将此排放偏差值与NOX设定值之间再次求差，然后送入指令运算单元，经连续计算获取执行器的开度指令，在指令运算单元前增加一个N阶惯性滤波器，配合指令运算单元进行执行器的开度指令计算，然后构建基于数学模型的脱硝随动控制系统的烟气脱硝随动控制SAMA图以实现现场应用，其特征在于，在运用一种基于数学模型的脱硝随动控制系统的烟气脱硝随动控制SAMA图中，NOx的控制过程的输入表述为NOx的实时监测量AT，输出表述为执行器指令C，执行器指令C确立后，喷氨调节门开启，氨空气混合气送入SCR，同NOx反应，改变NOx的实时监测量AT，这一工业过程为氮氧化物控制过程，NOx的实时监测量AT的检测采用气态污染物监测系统CEMS，对氮氧化物控制过程进行系统辨识：求取执行器指令C与NOx的实时监测量AT之间的传递规律，得到NOx理论排放量的数学模型MI，采用扰动试验法进行系统辨识，获得氮氧化物控制过程的传递规律，它包含：传递增益，即执行器指令C改变x％，获得AT改变y％，则增益KI＝y/x；迟延时间t，即执行器指令C从阶跃扰动时刻t1开始算起，到NOx的实时监测量AT从t2时刻开始改变为止，中间经历了t＝t2‑t1的时间，惯性时间T即AT从t2时刻开始改变，到t3时刻结束，中间经历的过程时间，在额定工况且稳态时，通过扰动试验，将NOx的过程曲线看作二阶惯性特性，并且总的惯性时间范围为250～350秒，迟延时间的范围为80～100秒，传递增益的范围为0.6～0.8，总的惯性时间取值为300秒，延迟时间取值为90秒，传递增益取值为0.7，对于二阶惯性过程，各阶惯性环节的惯性时间为100秒，因此氮氧化物控制过程的数学模型MI的传递函数为：应用的DCS平台为OC6000E系统，OC6000E系统中的DELAY功能块参数表中包括如下参数：Kd为功能块的传递增益；td为功能块的迟延时间，Td为功能块的惯性时间，数学模型用两个DELAY功能块串联表征，将KI、T与t置于DELAY功能块的参数表中，数学模型的输入执行器指令C的开度，将手操功能块ES/MA的输出与数学模型的DELAY输入连接；输出则为依据数学模型，预测的NOx的理论排放量，它与NOx的实时监测量AT相减，获得模型与实际NOx排放量的差，表示本脱硝系统经过执行器动作改变喷氨量后，NOx预测值与实测值出现的偏差D1。