一种脱硝系统的制作方法

[0001]
本申请涉及污染气体排放控制领域，尤其涉及一种脱硝系统。


背景技术：

[0002]
随着环境问题越来越受到重视，现有的煤燃烧装置中通常需要添加脱硝系统进行脱硝，从而避免过量氮氧化物的排放。然而，目前的脱硝系统在进行脱硝时，通常需要操作人员手动操作进行脱硝控制，因此脱硝控制的效果较差，往往容易造成氮氧化物的超标。


技术实现要素：

[0003]
本申请实施例提供一种脱硝系统，用于解决现有技术中人工手动操作控制脱硝，所造成的脱硝效果较差的问题。
[0004]
本申请实施例提供了一种脱硝系统，包括：scr脱硝装置、设定值动态规划模块、与所述设定值动态规划模块连接的喷氨流量确定单元、与所述喷氨流量确定单元连接的阀门开度确定单元、以及与所述阀门开度确定单元连接的阀门控制器，其中：
[0005]
所述设定值动态规划模块，用于根据所述scr脱硝装置的净烟气出口处的氮氧化物浓度，确定瞬时设定值；
[0006]
所述喷氨流量确定单元，用于根据所述scr脱硝装置的两侧scr出口处氮氧化物浓度或两侧scr入口处氮氧化物浓度、所述scr脱硝装置的净烟气出口处的氮氧化物浓度以及所述瞬时设定值，确定目标喷氨流量；
[0007]
所述阀门开度确定单元，用于根据所述目标喷氨流量确定所述scr脱硝装置中脱硝阀门的目标开度；
[0008]
所述阀门控制器，用于根据所述目标开度对所述scr脱硝装置中的脱硝阀门进行控制。
[0009]
优选的，根据所述scr脱硝装置的净烟气出口处的氮氧化物浓度，确定瞬时设定值，具体包括：根据所述scr脱硝装置的净烟气出口处的氮氧化物浓度、浓度均值预设值、浓度预设采样周期和当前时间，确定所述瞬时设定值。
[0010]
优选的，根据所述scr脱硝装置的净烟气出口处的氮氧化物浓度、浓度均值预设值、浓度预设采样周期和当前时间，确定所述瞬时设定值，具体包括：采用如下公式计算所述瞬时设定值：
[0011][0012]
其中：
[0013]
a为所述浓度均值预设值；
[0014]
b为所述scr脱硝装置的净烟气出口处的氮氧化物浓度；
[0015]
c为所述浓度预设采样周期；
[0016]
d为所述当前时间；
[0017]
e为所述瞬时设定值。
[0018]
优选的，所述浓度均值预设值，具体为根据环保考核指标确定的一小时浓度均值预设值。
[0019]
优选的，所述喷氨流量确定单元，具体包括：多变量预测控制模型的喷氨流量确定单元。
[0020]
优选的，根据所述scr脱硝装置的两侧scr出口处氮氧化物浓度或两侧 scr入口处氮氧化物浓度、所述scr脱硝装置的净烟气出口处的氮氧化物浓度以及所述瞬时设定值，确定目标喷氨流量，具体包括：
[0021]
根据所述scr脱硝装置的两侧scr出口处氮氧化物浓度或两侧scr入口处氮氧化物浓度、所述scr脱硝装置的净烟气出口处的氮氧化物浓度、第一喷氨流量以及所述瞬时设定值，确定目标喷氨流量，其中，所述第一喷氨流量根据所述脱硝系统所连接的机组的实际负载功率确定。
[0022]
优选的，通过将所述实际负载功率输入至机组负载功率与喷氨量之间的模型，确定所述第一喷氨流量。
[0023]
优选的，所述阀门开度确定单元，具体包括：多变量预测控制模型的阀门开度确定单元，或pid喷氨流量确定单元。
[0024]
优选的，所述scr脱硝装置的净烟气出口处设置有氮氧化物浓度测量装置，并且所述氮氧化物浓度测量装置与所述设定值动态规划模块连接。
[0025]
优选的，所述scr脱硝装置的两侧scr出口处分别设置有氮氧化物浓度测量装置，或所述scr脱硝装置的两侧scr入口处分别设置有氮氧化物浓度测量装置，并且所述scr脱硝装置的两侧scr出口处或入口处所设置的氮氧化物浓度测量装置分别与所述喷氨流量确定单元连接。
[0026]
本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
[0027]
采用本申请实施例所提供的脱硝系统，其包括scr脱硝装置、设定值动态规划模块、与设定值动态规划模块连接的喷氨流量确定单元、与喷氨流量确定单元连接的阀门开度确定单元、以及与阀门开度确定单元连接的阀门控制器，其中：设定值动态规划模块，用于根据所述scr脱硝装置的净烟气出口处的氮氧化物浓度，确定瞬时设定值；喷氨流量确定单元，用于根据scr脱硝装置的两侧scr出口处氮氧化物浓度或两侧scr入口处氮氧化物浓度、scr脱硝装置的净烟气出口处的氮氧化物浓度以及瞬时设定值，确定目标喷氨流量；阀门开度确定单元，用于根据目标喷氨流量确定scr脱硝装置中脱硝阀门的目标开度；阀门控制器，用于根据目标开度对scr脱硝装置中的脱硝阀门进行控制。这样，可以通过该脱硝系统对脱硝进行自动化控制，解决了现有技术中的问题。
附图说明
[0028]
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0029]
图1为本申请实施例提供的脱硝系统的具体结构示意图。
具体实施方式
[0030]
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0031]
以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。
[0032]
如前所示，现有的脱硝系统在进行脱硝时，通常需要操作人员手动操作进行脱硝控制，而操作人员根据个人经验的不同，通常会导致脱硝控制的效果较差，往往会造成氮氧化物的超标。
[0033]
基于此，本申请提供一种脱硝系统，能够用于解决上述技术问题。如图1 所示为该脱硝系统10的具体结构示意图，其中包括：设定值动态规划模块11、喷氨流量确定单元12、阀门开度确定单元13、阀门控制器14以及选择性催化还原脱硝装置15(后续称之为scr脱硝装置15)，并且设定值动态规划模块 11与喷氨流量确定单元12连接，喷氨流量确定单元12与阀门开度确定单元 13连接，阀门开度确定单元13与阀门控制器14连接。
[0034]
其中，设定值动态规划模块11的功能在于，其可以根据scr脱硝装置11 的净烟气出口处的氮氧化物浓度来确定瞬时设定值。该瞬时设定值通常为某个较短的时间内的设定值，而随着时间的推移，该瞬时设定值可能会发生变化。因此，当后续的喷氨流量确定单元12根据该瞬时设定值来确定喷氨流量时，也会根据时间来进行实时的确定。
[0035]
在实际应用中，设定值动态规划模块11可以具体根据scr脱硝装置15 的净烟气出口处的氮氧化物浓度、浓度均值预设值、浓度预设采样周期和当前时间，来确定该瞬时设定值。
[0036]
比如，可以在scr脱硝装置15的净烟气出口处设置氮氧化物浓度测量装置，并且将该氮氧化物浓度测量装置与设定值动态规划模块11连接，这样可以通过该氮氧化物浓度测量装置，来实测量scr脱硝装置15的净烟气出口处的氮氧化物浓度，并将所测量的氮氧化物浓度发送至设定值动态规划模块11。
[0037]
上述的浓度均值预设值通常需要根据环保考核指标来确定，比如，环保考核指标为氮氧化物的一小时浓度均值小于或等于50mg/nm3，此时可以该浓度均值预设值可以为根据环保考核指标确定的一小时浓度均值预设值，并且该一小时浓度均值预设值为小于或等于50mg/nm3。
[0038]
浓度预设采样周期可以结合具体情况来设定，比如根据上述的环保考核指标氮氧化物的一小时浓度均值小于或等于50mg/nm3，该浓度预设采样周期需要小于0.5小时(即1小时内针对氮氧化物浓度至少取样两次)，比如该浓度预设采样周期为10分钟、5分钟、1分钟、30秒、10秒、5秒、1秒或其他的时间周期，每隔一个浓度预设采样周期，可以针对scr脱硝装置15的净烟气出口处的氮氧化物浓度进行一次采样。
[0039]
上述的环保考核指标氮氧化物的一小时浓度均值小于或等于50mg/nm3时，由于每隔一个小时进行相应的结算，因此当前时间可以具体指距离上一个结算时间点(通常为小时的整点)的时长，比如上一次结算的时间点为9点，目前的时间点为9点10分，则该当前时间为10分钟(或者600秒等)。
[0040]
在确定scr脱硝装置15的净烟气出口处的氮氧化物浓度、浓度均值预设值、浓度预
设采样周期和当前时间之后，可以采用如下公式计算瞬时设定值：
[0041][0042]
在该公式中：a为浓度均值预设值；b为scr脱硝装置15的净烟气出口处的氮氧化物浓度；c为浓度预设采样周期，单位为秒；d为当前时间，单位为秒；e为瞬时设定值。
[0043]
当然，可以想到的，上述公式中的3600秒(即1个小时)还可以以分钟为单位转化为60分钟，相对应的浓度预设采样周期的单位也为分钟，当前时间的单位也为分钟。
[0044]
喷氨流量确定单元12可以具体根据scr脱硝装置15的两侧scr出口处氮氧化物浓度或两侧scr入口处氮氧化物浓度、scr脱硝装置15的净烟气出口处的氮氧化物浓度以及瞬时设定值，来确定目标喷氨流量。
[0045]
比如，可以在scr脱硝装置15的两侧(a侧和b侧)scr出口处分别设置氮氧化物浓度测量装置，并且将设置的氮氧化物浓度测量装置分别与喷氨流量确定单元12连接，这样可以通过这两个氮氧化物浓度测量装置来分别测量两侧scr出口处的氮氧化物浓度，并将测量得到的两侧scr出口处的氮氧化物浓度发送至喷氨流量确定单元12。
[0046]
或者，也可以在scr脱硝装置15的两侧scr入口处分别设置氮氧化物浓度测量装置，并且将设置的氮氧化物浓度测量装置分别与喷氨流量确定单元12 连接，这样也可以通过这两个氮氧化物浓度测量装置来分别测量两侧scr入口处的氮氧化物浓度，并将测量得到的两侧scr入口处的氮氧化物浓度发送至喷氨流量确定单元12。
[0047]
对于scr脱硝装置15的净烟气出口处的氮氧化物浓度，可以在scr脱硝装置15的净烟气出口处设置氮氧化物浓度测量装置，并且将该氮氧化物浓度测量装置同时与设定值动态规划模块11和喷氨流量确定单元12连接，这样该喷氨流量确定单元12也可以获取到，该氮氧化物浓度测量装置所测量到的氮氧化物浓度。
[0048]
需要说明的是，该喷氨流量确定单元12具体可以是多变量预测控制模型 (multivariable predictive control，mpc)的喷氨流量确定单元，其具有多个输出量(比如，包括scr脱硝装置15的净烟气出口处的氮氧化物浓度和瞬时设定值等)，并采用多步测试、滚动优化和反馈校正等控制策略来确定目标喷氨流量。
[0049]
对于该多变量预测控制模型的喷氨流量确定单元，其输出量可以包括scr 脱硝装置15的两侧scr出口处氮氧化物浓度或两侧scr入口处氮氧化物浓度、scr脱硝装置15的净烟气出口处的氮氧化物浓度、瞬时设定值以及第一喷氨流量，从而根据这些输入值来最终确定目标喷氨流量，其中，该第一喷氨流量可以根据脱硝系统10所连接的机组的实际负载功率确定，比如，可以通过将该实际负载功率输入至机组负载功率与喷氨量之间的模型，来确定该第一喷氨流量。
[0050]
多变量预测控制模型的喷氨流量确定单元在根据上述的输入量来确定目标喷氨流量时，可以根据scr脱硝装置15的净烟气出口处的氮氧化物浓度与瞬时设定值之间的偏差，以及scr脱硝装置15的两侧scr出口处氮氧化物浓度或两侧scr入口处氮氧化物浓度，并结合该第一喷氨流量，最终测算出该目标喷氨流量，并将该目标喷氨流量发送至阀门开度确定单元13。
[0051]
该阀门开度确定单元13可以根据目标喷氨流量确定scr脱硝装置15中的脱硝阀门的目标开度。比如，该阀门开度确定单元13可以结合脱硝阀门开度与喷氨流量之间的对应
关系或者经验公式，从而根据目标喷氨流量来得到该目标开度。
[0052]
其中，该阀门开度确定单元13可以也为多变量预测控制模型的阀门开度确定单元，或者也可以pid(proportion integral differential)喷氨流量确定单元。
[0053]
该阀门开度确定单元13在确定目标开度之后，将该目标开度发送至阀门控制器14，使得该阀门控制器14可以根据目标开度和实际开度之间的偏差输出喷氨阀门开度调节指令，从而最终改变scr脱硝装置15的喷氨阀门的开度，进而调节喷氨流量，使得当前的scr脱硝装置15的净烟气出口处的氮氧化物浓度，能够接近瞬时设定值。
[0054]
采用本申请实施例所提供的脱硝系统10，其包括scr脱硝装置15、设定值动态规划模块11、与设定值动态规划模块11连接的喷氨流量确定单元12、与喷氨流量确定单元12连接的阀门开度确定单元13、以及与阀门开度确定单元13连接的阀门控制器14，其中：设定值动态规划模块11，用于根据11所述scr脱硝装置15的净烟气出口处的氮氧化物浓度，确定瞬时设定值；喷氨流量确定单元12，用于根据scr脱硝装置15的两侧scr出口处氮氧化物浓度或两侧scr入口处氮氧化物浓度、scr脱硝装置15的净烟气出口处的氮氧化物浓度以及瞬时设定值，确定目标喷氨流量；阀门开度确定单元13，用于根据目标喷氨流量确定scr脱硝装置15中脱硝阀门的目标开度；阀门控制器14，用于根据目标开度对scr脱硝装置15中的脱硝阀门进行控制。这样，可以通过该脱硝系统10对脱硝进行自动化控制，解决了现有技术中的问题。
[0055]
并且，在实际应用中，本申请实施例所提供的该脱硝系统10，由于设定值动态规划模块11可以具体根据scr脱硝装置15的净烟气出口处的氮氧化物浓度、浓度均值预设值、浓度预设采样周期和当前时间，来确定该瞬时设定值，相对于将该设定值设定为某个固定值(称之为固定设定值)，其计算过程结合了实际测量的scr脱硝装置15的净烟气出口处的氮氧化物浓度、以及浓度均值预设值(由环保考核指标来确定)等，因此控制的灵敏度较高。
[0056]
另外，喷氨流量确定单元12在根据scr脱硝装置15的两侧scr出口处氮氧化物浓度或两侧scr入口处氮氧化物浓度、scr脱硝装置15的净烟气出口处的氮氧化物浓度、瞬时设定值以及第一喷氨流量，来确定目标喷氨流量时，可以将scr脱硝装置15的净烟气出口处的氮氧化物浓度作为主被控变量(计算与瞬时设定值之间的差值)，并且以两侧scr出口处氮氧化物浓度(或两侧scr入口处氮氧化物浓度)作为副被控变量，由于两侧scr出口处氮氧化物浓度(或两侧scr入口处氮氧化物浓度)的迟延相对较小，作为副被控变量，可实现超前控制。
[0057]
对于上述的多变量预测控制模型的喷氨流量确定单元，和多变量预测控制模型的阀门开度确定单元，在实际应用中还可以采集历史运行大数据，进行可行性分析以及初步模型辨识，进一步的还可以进行外加测试信号实验，充分激励对象以获得更好的过程模型；辨识实验后需要对模型进行验证以及必要的仿真控制，若辨识模型满足控制要求则可以进入在线投运环节；投运后也可进行闭环辨识实验以及模型辨识，进一步提高多变量预测控制模型的质量和控制效果。
[0058]
多变量预测控制模型的喷氨流量确定单元，根据输入量包括scr脱硝装置15的净烟气出口处的氮氧化物浓度、瞬时设定值、scr脱硝装置15的两侧 scr出口处氮氧化物浓度或两侧scr入口处氮氧化物浓度、第一喷氨流量，来确定目标喷氨流量时，还可以采用如下的方式：scr脱硝装置15的净烟气出口处的氮氧化物浓度通过瞬时设定值进行控制，scr脱
硝装置15的两侧scr 出口处氮氧化物浓度或两侧scr入口处氮氧化物浓度为区间控制，也就是说当scr脱硝装置15的两侧scr出口处氮氧化物浓度或两侧scr入口处氮氧化物浓度落在某一个区间范围内时，多变量预测控制模型的喷氨流量确定单元在计算目标喷氨流量时，是不考虑它们变化的贡献的；只有当scr脱硝装置 15的两侧scr出口处氮氧化物浓度或两侧scr入口处氮氧化物浓度的变化超出区间范围(比如区间范围的上限设为42mg/nm3，下限设为20mg/nm3),目标喷氨流量它们的变化量，这样设计可以避免多变量预测控制模型的喷氨流量确定单元在计算目标喷氨流量时，由于scr脱硝装置15的净烟气出口处的氮氧化物浓度与它们的相关联而导致的矛盾和冲突，从而可以获得更优的控制效果。
[0059]
需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0060]
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。