一种喷氨量控制系统和方法与流程

本发明涉及一种控制系统和方法，具体而言，涉及一种喷氨量控制系统和方法。

背景技术：

对于燃煤锅炉而言，燃煤在燃烧的过程中会产生氮氧化物，其中一氧化氮会氧化为二氧化氮，二氧化氮具有恶臭味，会对空气产生污染，因而目前通常采用催化还原法脱硝装置对氮氧化物进行处理。

目前催化还原法脱硝装置喷氨控制中以催化还原法脱硝装置出口处的氮氧化物作为烟气自动调节的参考参数，而氮氧化物环保监测采样取自烟囱入口处氮氧化物的浓度测量值，而催化还原法脱硝装置出口处的氮氧化物的浓度与烟囱入口处氮氧化物的浓度存在着较大差别，使得氮氧化物环保监测结果不佳。若以烟囱入口处氮氧化物的浓度测量值作为控制目标，则在同等运行条件下，氮氧化物环保监测结果良好，但喷氨量控制方法难度比较大。这是因为烟囱入口处氮氧化物响应时间延迟大约3分钟，整个响应过程需要大约10分钟以上，属于大滞后被控对象。

为此，期望提供一种催化还原法脱硝装置喷氨控制方法，其根据锅炉炉膛温度场温度信息，预先对锅炉出口处氮氧化物的浓度进行判断，从而有效控制催化还原法脱硝装置的喷氨量，进而提高催化还原法脱硝装置的催化还原脱硝效率，降低氮氧化物的排放量，降低对空气的污染。

技术实现要素：

本发明的目的旨在提供一种喷氨量控制系统和方法，从而解决现有技术存在的问题。本发明的目的通过以下技术方案得以实现。

本发明的一个实施方式提供了一种喷氨量控制系统，其中，所述系统包括锅炉、温度传感器、催化还原脱硝装置、控制器、喷氨调节装置和氨气源，来自锅炉的氮氧化物输送到催化还原脱硝装置，来自氨气源的氨气通过喷氨调节装置输送到催化还原脱硝装置，控制器接受温度传感器测量的来自锅炉的炉膛内的温度场信息并生成前馈信号，前馈信号与锅炉的出口处的氮氧化物浓度值相关，控制器基于前馈信号控制喷氨量调节装置，进而控制进入催化还原脱硝装置的氨气量，从而使得来自锅炉氮氧化物和来自氨气源氨气在催化还原脱硝装置中充分发生催化还原反应生成氮气和水。

根据本发明的上述一个实施方式提供的喷氨量控制系统，其中，温度传感器用于测量相邻两个时刻锅炉炉膛内温度场的温度并将其发送给控制器。

根据本发明的上述一个实施方式提供的喷氨量控制系统，其中，控制器基于目标温度场相邻两个时刻的温度计算出其温度变化量，从而生成前馈信号。

根据本发明的上述一个实施方式提供的喷氨量控制系统，其中，前馈信号大小和喷氨量调节装置的开启量通过逐步改变迭代方式通过实验获得。

本发明的另一个实施方式提供了一种喷氨量控制方法，其中所述方法包括以下步骤：

步骤1：检测目标温度场相邻两个时刻的温度；

步骤2：基于目标温度场相邻两个时刻的温度变化量生成前馈信号；以及

步骤3：基于前馈信号控制喷氨量调节装置。

根据本发明的上述另一个实施方式提供的喷氨量控制方法，其中检测目标温度场相邻两个时刻的温度是指：利用温度传感器测量相邻两个时刻锅炉炉膛内温度场的温度并将其发送给控制器。

根据本发明的上述另一个实施方式提供的喷氨量控制方法，其中基于目标温度场相邻两个时刻的温度变化量生成前馈信号是指：控制器基于目标温度场相邻两个时刻的温度计算出其温度变化量，从而生成前馈信号。

根据本发明的上述另一个实施方式提供的喷氨量控制方法，其中基于前馈信号控制喷氨量调节装置是指：控制器基于前馈信号大小控制喷氨量调节装置的开启量，从而控制进入催化还原法脱硝装置的喷氨量。

根据本发明的上述另一个实施方式提供的喷氨量控制方法，其中前馈信号大小和喷氨量调节装置的开启量通过逐步改变迭代方式通过实验获得。

本发明提供的氨量控制系统和方法的优点在于：根据锅炉炉膛温度场温度信息，预先对锅炉出口处氮氧化物的浓度进行判断，从而有效控制催化还原法脱硝装置的喷氨量，进而提高催化还原法脱硝装置的催化还原脱硝效率，降低氮氧化物的排放量，降低对空气的污染。

【附图说明】

参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1示出了根据本发明一个实施方式喷氨量控制系统示意图。

图2示出了根据本发明一个实施方式的喷氨量控制方法。

【具体实施方式】

图1-2和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将落在本发明的保护范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

图1示出了根据本发明一个实施方式喷氨量控制系统示意图。如图1所示，所述喷氨量控制系统包括锅炉1、温度传感器(未示出)、催化还原脱硝装置3、控制器5、喷氨调节装置7和氨气源11，来自锅炉的氮氧化物输送到催化还原脱硝装置3，来自氨气源11的氨气通过喷氨调节装置7输送到催化还原脱硝装置3，控制器5接受温度传感器测量的来自锅炉1的炉膛内的温度场信息并生成前馈信号，前馈信号用于预测锅炉1的出口的氮氧化物浓度值，控制器5基于前馈信号控制喷氨量调节装置7，进而控制进入催化还原脱硝装置3的氨气量，从而使得来自锅炉1氮氧化物和来自氨气源11氨气在催化还原脱硝装置3中在催化剂的作用下发生催化还原反应生成氮气和水，提高催化还原法脱硝装置的催化还原脱硝效率，降低氮氧化物的排放量，降低对空气的污染。来自锅炉1的排放物经过催化还原脱硝装置3脱硝处理后再经过除污装置9排放到大气中。具体而言，除污装置9包括除尘机构和除硫机构，来自锅炉1的排放物还需要经过除尘和除硫才能够排放到大气中。来自锅炉1的排放物中包括氮氧化物，催化还原脱硝装置3用于对氮氧化物进行处理。

图2示出了根据本发明一个实施方式的喷氨量控制方法。具体而言，所述方法包括以下步骤：

步骤100：喷氨量控制方法开始；

步骤102：检测目标温度场相邻两个时刻的温度；

步骤104：基于目标温度场相邻两个时刻的温度变化量生成前馈信号；

步骤106：基于前馈信号控制喷氨量调节装置；以及

步骤108：喷氨量控制方法结束。

在上述步骤102中，检测目标温度场相邻两个时刻的温度是指：利用温度传感器测量相邻两个时刻锅炉炉膛内温度场的温度并将其发送给控制器。需要说明的是，相邻两个时刻的周期可以根据不同的喷氨量控制系统需要进行设置。

在上述步骤104中，基于目标温度场相邻两个时刻的温度变化量生成前馈信号是指：控制器基于目标温度场相邻两个时刻的温度计算出其温度变化量，从而生成前馈信号。

在上述步骤106中，基于前馈信号控制喷氨量调节装置是指：控制器基于前馈信号大小控制喷氨量调节装置的开启量，从而控制进入催化还原法脱硝装置的喷氨量。具体而言，t1时刻的温度为T1，t2时刻的温度为T2，则两个相邻时刻的温度差ΔT＝T2-T1，则前馈信号＝K×ΔT,K是根据实验得到参数。具体而言，选取锅炉100％、75％、50％的典型工况，通过改变氧量和配风，采用迭代方式逐步改变K和喷氧量(即，喷氨量调节装置的开启量)，例如，当氨逃逸量小于2ppm,氮氧化物排放量小于环保要求，动态偏差小于5％，静态偏差小于2％时，将此时的K确定为实验后的优化参数，其对应的喷氧量则确定为喷氨量调节装置的开启量，使得来自锅炉1氮氧化物和来自氨气源11氨气以最优比例在催化还原脱硝装置3中在催化剂的作用下发生催化还原反应生成氮气和水，提高催化还原法脱硝装置的催化还原脱硝效率，降低氮氧化物的排放量，降低对空气的污染。需要说明的是，锅炉工况、氧量、配风、氨逃逸量、氮氧化物排放量以及静态和动态偏差可以根据需要进行设置，K和喷氧量也将因此而改变，而这也在本发明的保护范围内。

本发明提供的氨量控制系统和方法的优点在于：根据锅炉炉膛温度场温度信息，预先对锅炉出口处氮氧化物的浓度进行判断，从而有效控制催化还原法脱硝装置的喷氨量，进而提高催化还原法脱硝装置的催化还原脱硝效率，降低氮氧化物的排放量，降低对空气的污染。