CN111966060B - 一种scr喷氨控制优化方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种SCR喷氨控制优化方法、装置、设备及存储介质，方法包括步骤：基于火电机组历史的燃煤数据，建立烟气流量的计算模型，将燃煤火电机组当前的燃煤数据输入计算模型，得到燃煤火电机组的理论烟气流量；根据理论烟气流量，计算得到SCR脱硝系统的理论喷氨流量；根据采集的脱硫出口的氮氧化物浓度、SCR脱硝系统出口的氮氧化物浓度和/或引起SCR脱硝系统入口的氮氧化物浓度发生变化的火电机组运行参数，对理论喷氨流量进行校准；基于校准后的理论喷氨流量进行调整。本发明增强了燃煤火电机组负荷变动时，SCR喷氨系统的自动调节能力和工况适应能力，减轻过量喷氨现象，降低氨逃逸量。
Description
技术领域
本发明涉及燃煤火电机组脱硝技术领域，特别涉及一种SCR喷氨控制优化方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
随着社会对环保的日益重试，燃煤锅炉NOX(氮氧化物)深度脱除控制势在必行，而选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction，SCR)烟气脱硝技术是迄今为止脱除燃煤烟气中NOX最有效的方法之一。SCR的原理是在催化剂作用下，还原剂NH3在290-400℃下有选择的将NOX还原成N2，而几乎不发生NH3与O2的氧化反应。相较于液体吸收法、活性炭吸附法、电子束法、微生物法、非选择性催化还原法等，SCR具有装置结构简单、脱除效率高(可达90％以上)、处理烟气量大、运行可靠、便于维护等优点，因此是当前应用得最多的脱硝技术。
如图1，目前，针对SCR脱销系统的控制方法，总体上以SCR脱销系统出口的NOX浓度测点为控制目标值，具体控制思路如下：在经过抽取式取样后，烟气分析仪对烟气成分进行分析，并将NOX浓度值返回DCS系统(集散控制系统)，DCS系统则以该NOX浓度为控制目标值，采用PID(按偏差的比例、积分和微分进行控制的控制器)程序对喷氨调节阀门进行实时调节。由于燃煤火电机组的燃烧工况的变化会引起烟道内各区域NOX浓度的变化，而且目前的烟道上的NOX测量装置多为抽取式取样，取样和烟气成分分析具有滞后性。因此目前的SCR脱销系统的控制方法的自动调节能力较差，而且偏差较大。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种SCR喷氨控制优化方法、装置、设备及存储介质。
本发明的第一方面，提供了一种SCR喷氨控制优化方法，包括以下步骤：
基于火电机组历史的燃煤数据，建立烟气流量的计算模型，将燃煤火电机组当前的燃煤数据输入所述计算模型，得到燃煤火电机组的理论烟气流量；
根据所述理论烟气流量，计算得到SCR脱硝系统的理论喷氨流量；
根据采集的脱硫出口的氮氧化物浓度、SCR脱硝系统出口的氮氧化物浓度和/或引起SCR脱硝系统入口的氮氧化物浓度发生变化的火电机组运行参数，对所述理论喷氨流量进行校准；
基于校准后的所述理论喷氨流量进行调整。
根据本发明的一些实施例，所述燃煤数据包括：给煤量、锅炉氧量和煤的热值。
根据本发明的一些实施例，所述计算模型基于神经网络模型对历史的燃煤数据进行训练。
根据本发明的一些实施例，所述火电机组运行参数包括：磨煤机参数、总风量参数和燃烬风参数。
根据本发明的一些实施例，所述根据采集的脱硫出口的氮氧化物浓度、SCR脱硝系统出口的氮氧化物浓度和/或引起SCR脱硝系统入口的氮氧化物浓度发生变化的火电机组运行参数，对所述理论喷氨流量进行校准，具体包括：
根据脱硫出口的氮氧化物浓度和SCR脱硝系统出口的氮氧化物浓度对所述理论喷氨流量进行一次校准；
根据所述磨煤机参数、所述总风量参数和所述燃烬风参数对一次校准后的所述理论喷氨流量进行二次校准。
根据本发明的一些实施例，所述根据所述理论烟气流量，计算得到SCR脱硝系统的理论喷氨流量，具体包括：
计算SCR脱硝系统入口的氮氧化物浓度与SCR脱硝系统出口的氮氧化物浓度设定值的差值；
将计算的差值与氮氧化物浓度设定值、氨氮摩尔比和所述理论烟气流量进行乘积运算得到SCR脱硝系统的理论喷氨流量。
本发明的第二方面，提供了一种SCR喷氨控制优化装置，包括：理论烟气流量计算单元、理论喷氨流量计算单元、校准单元和调节单元；
所述理论烟气流量计算单元用于基于火电机组历史的燃煤数据，建立烟气流量的计算模型，将燃煤火电机组当前的燃煤数据输入所述计算模型，得到燃煤火电机组的理论烟气流量；
所述理论喷氨流量计算单元用于根据所述理论烟气流量，计算得到SCR脱硝系统的理论喷氨流量；
所述校准单元用于根据采集的脱硫出口的氮氧化物浓度、SCR脱硝系统出口的氮氧化物浓度和/或引起SCR脱硝系统入口的氮氧化物浓度发生变化的火电机组运行参数，对所述理论喷氨流量进行校准；
所述调节单元用于基于校准后的所述理论喷氨流量进行调整。
本发明的第三方面，提供了一种SCR喷氨控制优化设备，包括至少一个控制处理器和用于与所述至少一个控制处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个控制处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个控制处理器执行，以使所述至少一个控制处理器能够执行如本发明第一方面所述的SCR喷氨控制优化方法。
本发明的第四方面，一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如本发明第一方面所述的SCR喷氨控制优化方法。
根据本发明的实施例，至少具有如下技术效果：
本发明首先基于火电机组历史的燃煤数据，建立烟气流量的计算模型，进行数据分析，通过输入当前的燃煤数据得到理论烟气流量；然后通过理论烟气流量计算得到理论喷氨流量，对SCR脱硝系统的喷氨流量进行预判；最后根据脱硫出口的氮氧化物浓度、SCR脱硝系统出口的氮氧化物浓度和/或引起SCR脱硝系统入口的氮氧化物浓度发生变化的火电机组运行参数对理论喷氨流量进行校准。本发明提升了SCR喷氨控制系统在NOX浓度随时发生变化的条件下的自动调节能力和工况适应能力，减轻过量喷氨现象，降低氨逃逸量。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明现有技术的SCR喷氨控制系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的SCR喷氨控制系统的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的SCR喷氨控制优化方法的流程示意图；
图4为本发明实施例提供的SCR喷氨控制优化方法的框架示意图；
图5为本发明实施例提供的SCR喷氨控制优化装置的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的SCR喷氨控制优化设备的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
参照图2，SCR喷氨控制系统的中主要包含以下部件：炉膛，SCR脱销系统，空预器，除尘器，脱硫塔，烟囱。
经磨煤机进入炉膛的煤，在炉膛内燃烧，产生含有高浓度NOX的烟气，烟气经SCR脱销系统作用后，高浓度的NOX被反应，NOX浓度被降低至SCR脱销系统出口NOX浓度设定值水平，最后经空预器、除尘器、脱硫塔到达烟囱排放。其中：炉膛进口设置有给煤量、煤的热值、磨煤机启停测点，炉膛进口还设置有总风量、锅炉氧量、燃烬风测点，SCR脱销系统入口设置有SCR脱销系统入口NOX浓度测点，SCR脱销系统出口设置有SCR脱销系统出口NOX浓度测点，脱硫出口设置有脱硫出口NOX浓度测点。SCR脱销系统入口的喷氨管道上设置有喷氨调门，用于调节喷氨流量；SCR脱销系统入口的喷氨管道上还设置有流量计，用于测量实际喷氨流量。
参照图2至图4，本发明的一个实施例，提供了一种SCR喷氨控制优化方法，包括以下步骤：
S100、基于火电机组历史的燃煤数据，建立烟气流量的计算模型，将燃煤火电机组当前的燃煤数据输入计算模型，得到燃煤火电机组的理论烟气流量；
S200、根据理论烟气流量，计算得到SCR脱硝系统的理论喷氨流量；
S300、根据采集的脱硫出口的氮氧化物浓度、SCR脱硝系统出口的氮氧化物浓度和引起SCR脱硝系统入口的氮氧化物浓度发生变化的火电机组运行参数，对理论喷氨流量进行校准；
S400、基于校准后的理论喷氨流量进行调整。
在本实施例的步骤S100中，计算模型通过神经网络模型对输入的历史的燃煤数据进行训练，将采集的当前的燃煤数据输入已训练完成的计算模型中，得到输出的理论烟气流量。作为一种可选的实施方式，这里的燃煤数据包括：给煤量、锅炉氧量和煤的热值。
在本实施例的步骤S200中，根据理论烟气流量，计算SCR脱硝系统的理论喷氨流量的具体过程为：
S201、计算SCR脱硝系统入口的氮氧化物浓度与SCR脱硝系统出口的氮氧化物浓度设定值的差值；
S202、将计算的差值与氮氧化物浓度设定值、理论烟气流量进行乘积运算得到SCR脱硝系统的理论喷氨流量。
对应的计算公式为：理论喷氨流量＝理论烟气流量*(SCR脱硝系统入口的NOX浓度-SCR脱硝系统出口的NOX浓度设定值)*氨氮摩尔比。
在本实施例的步骤S300中，引起SCR脱硝系统入口的氮氧化物浓度发生变化的火电机组运行参数包括但不仅限于：磨煤机参数、总风量参数和燃烬风参数，步骤S300的具体的过程如下：
S301、根据脱硫出口的氮氧化物浓度和SCR脱硝系统出口的氮氧化物浓度对理论喷氨流量进行一次校准；
S302、根据磨煤机参数、总风量参数和燃烬风参数对一次校准后的理论喷氨流量进行二次校准。
在步骤S301中，由于SCR脱硝系统的脱硝效果可以通过采集SCR脱硝系统出口的NOX浓度来判断，但是SCR脱硝出口NOX浓度不一定测量准确，因为在这个截面上NOX浓度它不一定均匀；脱硫塔有一定的去除NOX的效果，因此本实施例运用脱硫出口的NOX浓度和SCR脱硝系统出口的NOX浓度对理论喷氨流量进行一次校准，来提升理论喷氨流量的合理性。具体实施过程例如：当SCR脱硝出口NOX浓度超过限定值40mg/m3、或脱硫出口NOX浓度超过限定值50mg/m3、或二者的差值增大时，为理论喷氨流量人为增加一个修正喷氨值，修正喷氨值＝理论喷氨流量*10％，实现对理论喷氨流量的校准；当SCR脱硝出口NOX浓度低于限定值40mg/m3、且脱硫出口NOX浓度低于限定值50mg/m3、且二者的差值减小时，修正喷氨值置为0。需要注意的是，由于脱硫出口的NOX浓度有可能高于SCR脱硝出口NOX浓度，也有可能低于SCR脱硝出口NOX浓度，这里以脱硫出口的NOX浓度高于SCR脱硝出口NOX浓度进行说明。
在步骤S302中，由于磨煤机、总风量、燃烬风参数的变化会导致SCR脱硝系统入口NOX浓度发生变化，因此本实施例根据磨煤机、总风量、燃烬风参数的变化情况为一次校准之后的理论喷氨流量进行二次校准。具体实施过程例如：当磨煤机启动、风量增加超过限值5％、燃烬风关闭时，人为增加一个前馈值给一次校准后的理论喷氨流量，前馈值＝理论喷氨流量*20％；当磨煤机启动300S后、风量未增加超过限值5％、燃烬风开启时，前馈信号消失，前馈值置为0。
在本实施例的步骤S400中，根据校准后的理论喷氨流量主动调节喷氨调门。具体实施过程为：将喷氨调门开度、实际喷氨流量和校准之后的理论喷氨流量输入PID控制器后，PID控制器将计算输入数据的偏差比例(P)，并进行积分(I)和微分(D)计算，输出喷氨调门开度指令；喷氨调节阀门根据喷氨调门开度指令进行调节。
本实施例提供的SCR喷氨控制优化方法，具有以下有益效果：
通过将当前采集的给煤量、锅炉氧量和煤的热值等燃煤数据输入至训练完成的计算模型中，得到理论烟气流量，并结合SCR脱硝系统入口NOX浓度、SCR脱硝系统出口NOX浓度的设定值和氨氮摩尔比参数，计算得到SCR脱硝系统的理论喷氨流量，实现对喷氨流量的提前预判和计算；通过脱硫出口的NOX浓度、SCR脱硝系统出口的NOX浓度、磨煤机参数、总风量参数和燃烬风参数对理论喷氨流量进行校准，进一步提升理论喷氨流量的合理性。本实施例通过喷氨流量的提前预判和校准，增强了燃煤火电机组负荷变动时，SCR喷氨系统的自动调节能力和工况适应能力，减轻过量喷氨现象，降低氨逃逸量。
参照图5，本发明的一个实施例，提供了一种SCR喷氨控制优化装置，包括：理论烟气流量计算单元、理论喷氨流量计算单元、校准单元和调节单元；
理论烟气流量计算单元用于基于火电机组历史的燃煤数据，建立烟气流量的计算模型，将燃煤火电机组当前的燃煤数据输入计算模型，得到燃煤火电机组的理论烟气流量；
理论喷氨流量计算单元用于根据理论烟气流量，计算得到SCR脱硝系统的理论喷氨流量；
校准单元用于根据采集的脱硫出口的氮氧化物浓度、SCR脱硝系统出口的氮氧化物浓度和/或引起SCR脱硝系统入口的氮氧化物浓度发生变化的火电机组运行参数，对理论喷氨流量进行校准；
调节单元用于基于校准后的理论喷氨流量进行调整。
需要说明的是，由于本实施例的装置与前述实施例的SCR喷氨控制优化方法基于相同的发明构思，因此，方法实施例中的相应内容同样适用于本装置实施例，此处不再详述。
参照图6，本发明的一个实施例，提供了一种SCR喷氨控制优化设备，该设备可以是任意类型的智能终端，例如手机、平板电脑、个人计算机等。
具体地，该设备包括：一个或多个控制处理器和存储器，图6中以一个控制处理器为例。控制处理器和存储器可以通过总线或者其他方式连接，图6中以通过总线连接为例。
存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态性计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的SCR喷氨控制优化设备对应的程序指令/模块。控制处理器通过运行存储在存储器中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行SCR喷氨控制优化装置的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的SCR喷氨控制优化方法。
存储器可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据化学除盐水处理系统的单位运行成本统计装置的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器可选包括相对于控制处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该SCR喷氨控制优化设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
所述一个或者多个模块存储在所述存储器中，当被所述一个或者多个控制处理器执行时，执行上述方法实施例中的SCR喷氨控制优化方法，例如，执行以上描述的图3中的方法步骤S100至S400。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个控制处理器执行，例如，被图6中的一个控制处理器执行，可使得上述一个或多个控制处理器执行上述方法实施例中的SCR喷氨控制优化方法，例如，执行以上描述的图3中的方法步骤S100至S400。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
通过以上的实施方式的描述，本领域技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加通用硬件平台的方式来实现。本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(ReadOnly Memory,ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory,RAM)等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种SCR喷氨控制优化方法，其特征在于，应用于SCR喷氨控制系统，所述SCR喷氨控制系统包括炉膛，SCR脱销系统，空预器，除尘器，脱硫塔以及烟囱，包括以下步骤：
基于火电机组历史的燃煤数据，建立烟气流量的计算模型，将燃煤火电机组当前的燃煤数据输入所述计算模型，得到燃煤火电机组的理论烟气流量；
根据所述理论烟气流量，计算得到SCR脱硝系统的理论喷氨流量；
根据脱硫出口的氮氧化物浓度和SCR脱硝系统出口的氮氧化物浓度对所述理论喷氨流量进行一次校准，所述一次校准包括：当所述脱硫出口的氮氧化物浓度超过40mg/m3，所述SCR脱硝系统出口的氮氧化物浓度超过50mg/m3，且所述脱硫出口的氮氧化物浓度与所述SCR脱硝系统出口的氮氧化物浓度之间的差值增大时，为所述理论喷氨流量增加一个修正喷氨值，所述修正喷氨值为所述理论喷氨流量的10％；
根据磨煤机参数、总风量参数和燃烬风参数对一次校准后的所述理论喷氨流量进行二次校准，所述二次校准包括：当磨煤机启动、风量增加超过限值5％、燃烬风关闭时，为所述一次校准后的所述理论喷氨流量增加一个前馈值，所述前馈值为所述一次校准后的所述理论喷氨流量的20％；
基于校准后的所述理论喷氨流量进行调整：将喷氨调门开度、实际喷氨流量和校准后的所述理论喷氨流量输入PID控制器，通过PID输出喷氨调门开度指令，以使喷氨调节阀门根据所述喷氨调门开度指令进行调节。
2.根据权利要求1所述的SCR喷氨控制优化方法，其特征在于，所述燃煤数据包括：给煤量、锅炉氧量和煤的热值。
3.根据权利要求2所述的SCR喷氨控制优化方法，其特征在于，所述计算模型基于神经网络模型对历史的燃煤数据进行训练。
4.根据权利要求1所述的SCR喷氨控制优化方法，其特征在于，所述根据所述理论烟气流量，计算得到SCR脱硝系统的理论喷氨流量，具体包括：
计算SCR脱硝系统入口的氮氧化物浓度与SCR脱硝系统出口的氮氧化物浓度设定值的差值；
将计算的差值与氮氧化物浓度设定值、氨氮摩尔比和所述理论烟气流量进行乘积运算得到SCR脱硝系统的理论喷氨流量。
5.一种SCR喷氨控制优化装置，其特征在于，包括：理论烟气流量计算单元、理论喷氨流量计算单元、校准单元和调节单元；
所述理论烟气流量计算单元用于基于火电机组历史的燃煤数据，建立烟气流量的计算模型，将燃煤火电机组当前的燃煤数据输入所述计算模型，得到燃煤火电机组的理论烟气流量；
所述理论喷氨流量计算单元用于根据所述理论烟气流量，计算得到SCR脱硝系统的理论喷氨流量；
所述校准单元用于根据脱硫出口的氮氧化物浓度和SCR脱硝系统出口的氮氧化物浓度对所述理论喷氨流量进行一次校准，所述一次校准包括：当所述脱硫出口的氮氧化物浓度超过40mg/m3，所述SCR脱硝系统出口的氮氧化物浓度超过50mg/m3，且所述脱硫出口的氮氧化物浓度与所述SCR脱硝系统出口的氮氧化物浓度之间的差值增大时，为所述理论喷氨流量增加一个修正喷氨值，所述修正喷氨值为所述理论喷氨流量的10％；
还是所述校准单元还用于根据磨煤机参数、总风量参数和燃烬风参数对一次校准后的所述理论喷氨流量进行二次校准，所述二次校准包括：当磨煤机启动、风量增加超过限值5％、燃烬风关闭时，为所述一次校准后的所述理论喷氨流量增加一个前馈值，所述前馈值为所述一次校准后的所述理论喷氨流量的20％；
所述调节单元用于基于校准后的所述理论喷氨流量进行调整：将喷氨调门开度、实际喷氨流量和校准后的所述理论喷氨流量输入PID控制器，通过PID输出喷氨调门开度指令，以使喷氨调节阀门根据所述喷氨调门开度指令进行调节。
6.一种SCR喷氨控制优化设备，其特征在于：包括至少一个控制处理器和用于与所述至少一个控制处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个控制处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个控制处理器执行，以使所述至少一个控制处理器能够执行如权利要求1至4任一项所述的SCR喷氨控制优化方法。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如权利要求1至4任一项所述的SCR喷氨控制优化方法。
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