基于总风量超前控制的火电机组脱硝控制方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及火电机组脱硝领域，尤其涉及一种总风量超前控制的火电机组脱硝控 制方法及系统。
【背景技术】
[0002] 随着社会经济的快速发展，电力能源消耗越来越大，随之产生的大气污染排放物 越来越多。作为我国电力的最主要组成部分，火电机组在燃料的燃烧过程中产生氮氧化合 物污染物，氮氧化合物的生成是燃烧反应的一部份：燃烧生成的氮氧化合物主要是NO和 NO2，统称为NOx。大气中的NOx溶于水后会生成为硝酸雨，酸雨会对环境带来广泛的危害，造 成巨大的经济损失。为有效控制火电机组大气污染物的排放，2012起实施的GB13223-2011 《火电厂大气污染物排放标准》，规定了火电厂大气污染物排放浓度限值、监测和监控要求， 其中，规定经过改造后要将氮氧化合物排放浓度控制在lOOmg/m3以内。
[0003] 为了实现清洁燃烧，目前降低燃烧中氮氧化合物排放污染的技术措施可分为两大 类：一类是炉内脱氮，另一类是尾部脱氮。炉内脱氮就是采用各种燃烧技术手段来控制燃烧 过程中NOx的生成，又称低氮燃烧技术。尾部脱氮又称烟气净化技术，即把尾部烟气中已经 生成的氮氧化合物还原或吸附，从而降低NOx排放，通常采用的SCR(SelectiveCatalytic Reduction，选择性催化还原技术）。低氮燃烧和SCR这两种技术的结合，能够有效确保氮氧 化合物的排放浓度达到国家环保标准的要求，也是目前国内普遍采用的氮氧化合物控制手 段。
[0004] SCR系统在稳定状态下能得到较好的控制效果；但是在变工况下运行下，系统呈 现出非线性、大滞后性，难以确保最佳喷氨比例。喷氨量过少时，难以保证NOx排放标准，喷 氨量过多，不仅造成氨的浪费，而且又造成新的污染，如逃逸的氨气会在SCR装置或空预器 内发生副反应，生成硫酸铵和硫酸氢铵。其中，硫酸铵在高温下400多度是固体粉末态，可 能堵塞SCR催化剂、覆盖空气预热器降低效率；而硫酸氢铵在200多度下呈液态，具有强腐 蚀性，将破坏SCR催化剂并反应结块，还可能腐蚀影响下游设备，如空预器污损、效率下降、 漏风率增大等。同时，过量的氨还会影响到后续脱硫（FGD处）效率。目前在脱硝系统的实 际运行中，SCR的主要控制方案为串级PID控制，由烟气流量、入口NOx含量等测量值，根据 氨氮比等计算出所需喷氨量，该方案的主要问题是用来计算产生控制量的测量值不准确， 如烟气流量；同时，在线烟气测量装置测量出的氮氧化合物浓度存在大滞后性。因此，目前 火电机组脱硝系统自动投入率低或调节效果差，导致脱硝效率降低，甚至脱硝系统退出运 行，进而影响机组和电网的安全稳定运行。
【发明内容】
[0005] 为了解决现有技术的缺点，本发明提出了一种基于总风量超前控制的火电机组脱 硝控制方法及系统。
[0006] 本发明采用以下技术方案：
[0007] -种基于总风量超前控制的火电机组脱硝控制方法，包括以下步骤：
[0008] 步骤一：获取火电机组总风量值，并传送至一阶惯性环节LAGl中进行滤波处理以 消除干扰产生的火电机组总风量值尖峰误差；
[0009] 步骤二：将滤波后的总风量值分别送至减法环节DEV和一阶惯性环节LAG2中，并 在减法环节DEV中求取两者之间的偏差；
[0010] 步骤三：将步骤二所获取的偏差值送至比例修正环节K中，进行线性大小修正；
[0011] 步骤四：将步骤三修正后的偏差值送至高低限幅环节HLLMT中，进行高低限幅后 送至PID控制器的前馈输入端以作为前馈量，实现超前控制；
[0012] 步骤五：获取火电机组脱硝系统出口处烟气中氮氧化合物值，送至PID控制器中 与烟气中氮氧化合物设定值进行比较，PID控制器输出控制火电机组脱硝系统中的喷氨调 节阀以控制脱硝系统出口处烟气中氮氧化合物浓度。
[0013] 所述步骤一中的一阶惯性环节LAGl的传递函数表达式为：
【主权项】
1. 一种基于总风量超前控制的火电机组脱硝控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤一：获取火电机组总风量值，并传送至一阶惯性环节LAGl中进行滤波处理以消除 干扰产生的火电机组总风量值尖峰误差； 步骤二：将滤波后的总风量值分别送至减法环节DEV和一阶惯性环节LAG2中，并在减 法环节DEV中求取两者之间的偏差； 步骤三：将步骤二所获取的偏差值送至比例修正环节K中，进行线性大小修正； 步骤四：将步骤三修正后的偏差值送至高低限幅环节HLLMT中，进行高低限幅后送至 PID控制器的前馈输入端以作为前馈量，实现超前控制； 步骤五：获取火电机组脱硝系统出口处烟气中氮氧化合物值，送至PID控制器中与烟 气中氮氧化合物设定值进行比较，PID控制器输出控制火电机组脱硝系统中的喷氨调节阀 以控制脱硝系统出口处烟气中氮氧化合物浓度。
2. 如权利要求1所述的一种基于总风量超前控制的火电机组脱硝控制方法，其特征在 于，所述步骤一中的一阶惯性环节LAGl的传递函数表达式为：
式中，T1为时间常数。
3. 如权利要求1所述的一种基于总风量超前控制的火电机组脱硝控制方法，其特征在 于，所述步骤二中的减法环节DEV的正端连接滤波后的总风量值，负端连接一阶惯性环节 LAG2的输出端。
4. 如权利要求1所述的一种基于总风量超前控制的火电机组脱硝控制方法，其特征在 于，所述步骤二中的一阶惯性环节LAG2的传递函数表达式为：
式中，T2为时间常数。
5. -种如权利要求1-4任一权利要求所述基于总风量超前控制的火电机组脱硝控制 方法的控制系统，其特征在于，该控制系统包括 一阶惯性环节LAG1，其输入信号为火电机组总风量值，所述一阶惯性环节LAGl对输入 信号进行滤波处理以消除干扰产生的火电机组总风量值的尖峰误差；及 减法环节DEV，滤波后的火电机组总风量值与其送至一阶惯性环节LAG2之后产生的总 风量值，在所述减法环节DEV中求取两者之间的偏差；及 比例修正环节K，其用于修正减法环节DEV中求取的偏差；及 高低限幅环节HLLMT，其将修正后的偏差值进行高低限幅后送至PID控制器的前馈输 入端以作为前馈量，实现超前控制；及 PID控制器，在火电机组脱硝系统的烟气出口处获取的烟气中氮氧化合物值输入至所 述PID控制器中，并与烟气中氮氧化合物设定值进行比较，PID控制器的输出控制火电机组 脱硝系统中的喷氨调节阀以控制脱硝系统出口处烟气中氮氧化合物浓度。
6. 如权利要求5所述的一种基于总风量超前控制的火电机组脱硝控制方法的控制系 统，其特征在于，所述一阶惯性环节LAGl的传递函数表达式为：
式中，T1为时间常数。
7. 如权利要求5所述的一种基于总风量超前控制的火电机组脱硝控制方法的控制系 统，其特征在于，所述减法环节DEV的正端连接滤波后的总风量值，负端连接一阶惯性环节 LAG2的输出端。
8. 如权利要求5所述的一种基于总风量超前控制的火电机组脱硝控制方法的控制系 统，其特征在于，所述一阶惯性环节LAG2的传递函数表达式为：
式中，T2为时间常数。
【专利摘要】本发明公开了一种基于总风量超前控制的火电机组脱硝控制方法及系统，该方法包括获取火电机组总风量值，并传送至一阶惯性环节LAG1中滤波以消除干扰产生的火电机组总风量值尖峰误差；滤波后的总风量值分别送至减法环节DEV和一阶惯性环节LAG2，在DEV中求取两者偏差；获取偏差值后送至比例修正模块K线性修正；修正后的偏差值送至高低限幅环节中，高低限幅后送至PID控制器的前馈输入端；获取火电机组脱硝系统出口处烟气中氮氧化合物值，送至PID控制器与烟气中氮氧化合物设定值比较，PID控制器输出控制火电机组脱硝系统中喷氨调节阀以控制脱硝系统出口处烟气中氮氧化合物浓度。
【IPC分类】G05B11-42
【公开号】CN104678761
【申请号】CN201510073181
【发明人】李军, 万刚
【申请人】国家电网公司, 国网山东省电力公司电力科学研究院, 国网技术学院
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年2月11日