量检测装置19;脱硝塔顶部排放烟气的成分检测装置110 (NOx和S〇2);脱硫塔储液槽液位检 测装置111;脱硝塔塔底液位检测装置112;硫酸锭循环槽液位检测装置113;脱硫塔储液槽 溶液比重检测装置114;硫酸锭循环槽内液体比重检测装置115;脱硫液pH值检测装置116。
[0029] 另外，一体化装置设置如下调节装置:增压风机转速变频调节装置C1;脱硫塔入口 臭氧流量调节阀C2;脱硝塔入口臭氧流量调节阀C3;脱硫液循环累变频调节或者调节阀C4; 脱硝液循环累变频调节或者调节阀巧;脱硫塔储液槽氧化空气风机变频调节装置C6;脱硝 塔底残液累送至脱硫塔顶部循环累变频调节或者调节阀C7;硫酸锭循锭浓缩循环累变频调 节或者调节阀C8;氨水流量调节阀C9。
[0030] -体化装置中设置计算机控制系统，控制器(例如PID控制器)接入所设置的过程 参数检测信号和调节信号，运行脱硫脱硝过程多变量控制算法，进行过程参数信号的实时 采集和控制计算，并送出控制信号调节装置的运行。多变量控制W多个单回路闭环控制为 广义对象，W基础回路设定值为控制输入，W脱硝塔顶部排放烟气的S〇2含量和氮氧化物NOx 含量为控制输出，带有可测扰动前馈。
[0031] 上述基础控制回路包括表1所示：
[0032] 表 1
[0033]
[0034]
[0(X3日]上述前馈控制包括表2所示： [0036]表2
[0037]
[0038] W各个基础控制回路的设定值作为广义对象的输入，W脱硝塔顶部排放烟气中的 NOx含量和S〇2含量为广义对象输出，针对运个的多变量过程，实施多变量控制，W消除过程 内部的禪合W及脱硫脱硝过程的大时滞大惯性的影响。
[0039] 多变量控制算法采用脱硫脱硝过程的动力学模型，模型可W采用参数形式(传递 函数、差分方程等)或者非参数形式(阶跃响应、脉冲响应等)或者智能模型(神经网络、模糊 模型等），模型的目的在于实现过程未来输出的预测。模型预测结构如下：
[0040]
[0041] W阶跃响应测试为例，每次仅仅改变一个广义控制输入，其它的输入保持在当前 工作点不变，记录广义对象的输出，即脱硝塔顶部排放烟气中的NOx含量和SO洽量，将输入 与输出与稳态工作点的差值作为阶跃响应模型。通过重复多次测试，消除数据噪声和扰动 的影响。针对MV1至MV6,通过运种方式就可W建立脱硫脱硝装置的阶跃响应模型。
[0042] 多变量控制算法采用预测控制，W克服脱硫、脱硝过程的大滞后，满足运行约束条 件，并实现卡边控制。采样(控制)周期满足脱硫脱硝最快过程变量的采样定理要求，预测时 域大于脱硫脱硝最慢过程的过程过渡时间。所述最快和最慢过程可根据脱硫脱硝过程动力 学模型来确定，预测控制的控制时域与预测时域相同。
[0043] 多变量控制所设及的预测控制的目标函数包含Ξ个因素：（1)排放烟气NOx含量和 S化含量的实际值与目标值的偏差；（2)脱硫塔入口臭氧加入量；（3)脱硝塔入口臭氧加入 量;（4)增压风机压力。
[0044] 多变量预测控制的数学描述如下：
[0047] MVlmin < MVl < MVlmax
[0048] MV2min < MV2 < MV2max
[0049] MVSmin < MVS < MVSmax
[0050] MV4min < MV4 < MV4max
[0051] MVSmin < MV5 < MVSmax
[0052] MV6min < MV6 < MV6max
[0化3] CV1(0)=B1
[0054] CV2(0)=B2
[0055] 其中P表示控制时域，为自然数;J表示多变量加权目标值；i为1至P之间的整数； Wcvi，Wcv2，Wn，Wi6是权重系数，B1，B2是过程输出的初始值。
[0056]
表示脱硫脱硝过程输入输 出之间的动力学模型，该模型可W采用参数形式(传递函数、差分方程等)或者非参数形式 (阶跃响应、脉冲响应等)或者智能模型(神经网络、模糊模型等），模型的目的在于实现过程 未来输出的预测。
[0057] 需要求解的控制序列为(其中P为控制时域）：
[005引 MV1 = [MV1(1)...MV1(P)]，
[0化9] MV2 = [MV2(1)---MV2(P)],
[0060] ···
[0061] MV6 = [MV6(1)...MV6(P)]，
[0062] 在采样时刻，针对所述的预测控制问题，利用非线性优化方法计算最优的控制序 列，得到：
[0063] MVl(l)* MV1(2)*---MV1(P)*
[0064] MV2(D* MV2(2)*---MV2(P)*
[0065] MV6(1)* MV6(2)* …MV6(P)*
[0066] 将第一个控制增量序列，即MV1(1)*，MV2(1)*，MV3(1)*，MV4(1)*，MV5(1)^PMV6(1)* 输出作为各个基础控制回路的设定值。重复上述优化计算过程，实现脱硫脱硝过程多变量 优化控制。
[0067] W上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一 步详细说明，应理解的是，W上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实 用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含 在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种多变量控制的烟气脱硫脱硝一体化设备，所述烟气脱硫脱硝一体化设备包括增 压风机、脱硫塔、脱硝塔，以及过程参数检测装置、过程参数调节装置和计算机控制系统，其 特征在于： 所述过程参数检测装置含有脱硫塔入口烟气成分检测装置和脱硝塔出口烟气成分检 测装置，以及含有增压风机出口压力检测装置、脱硫塔入口臭氧流量检测装置、脱硝塔入口 臭氧流量检测装置中的一种以上装置； 所述过程参数调节装置包含增压风机出口压力调节装置、脱硫塔入口臭氧流量调节装 置、脱硝塔入口臭氧流量调节装置、脱硫液循环流量调节装置、脱硝液循环流量调节装置和 脱硝塔塔底栗送至脱硫塔塔顶的脱硝液流量调节装置中的两种以上装置； 所述计算机控制系统连接所述各过程参数检测装置和过程参数调节装置，接收所述各 过程参数检测装置输出的过程参数信号，运行脱硫脱硝过程多变量控制算法以及向各所述 过程参数调节装置输出控制信号。2. 根据权利要求1所述的多变量控制的烟气脱硫脱硝一体化设备，其特征在于，所述过 程参数检测装置进一步包括扰动前馈检测装置，所述扰动前馈检测装置包括脱硫塔储液槽 pH值测量装置和/或脱硝液尿素含量检测装置。3. 根据权利要求1或2所述的多变量控制的烟气脱硫脱硝一体化设备，其特征在于，所 述烟气脱硫脱硝一体化设备为湿式氨法强制湍流脱硫、强制氧化尿素脱硝一体化设备。4. 根据权利要求3所述的多变量控制的烟气脱硫脱硝一体化设备，其特征在于，所述过 程参数检测装置进一步包括脱硫塔储液槽氧化空气入口风压检测装置、脱硝塔底残液量检 测装置、脱硫塔储液槽液位检测装置、脱硝塔塔底液位检测装置、硫酸铵循环槽液位检测装 置、脱硫塔储液槽溶液比重检测装置、硫酸铵循环槽内液体比重检测装置和脱硫液pH值检 测装置中的至少一种装置。5. 根据权利要求3所述的多变量控制的烟气脱硫脱硝一体化设备，其特征在于，所述过 程参数调节装置进一步包括硫酸铵循铵浓缩循环栗调节装置和/或氨水流量调节装置。
【专利摘要】一种多变量控制的烟气脱硫脱硝一体化设备，包括过程参数检测装置、过程参数调节装置和计算机控制系统，所述计算机控制系统连接上述各参数检测装置和参数调节装置，接收各检测装置的过程参数信号，运行脱硫脱硝过程多变量控制算法以及向各调节装置输出控制信号。通过本实用新型的设备，能够提高脱硫脱硝控制精度，降低运行成本，克服脱硫脱硝过程的大时滞、大惯性以及各种内部扰动造成的排放烟气的脱硫脱硝指标波动，实现环保指标卡边控制。
【IPC分类】B01D53/78, B01D53/60
【公开号】CN205323522
【申请号】CN201620009365
【发明人】王学雷, 吴小平
【申请人】中国科学院自动化研究所, 江西永源节能环保科技股份有限公司
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2016年1月5日