一种烟气净化耦合协同控制方法、设备及介质与流程

本发明属于烟气净化，具体涉及一种烟气净化耦合协同控制方法、设备及介质。

背景技术：

1、火电机组在参与电网深度调峰时，机组负荷变动频繁，锅炉尾部烟道的烟气温度及污染物浓度随之发生大幅波动。选择性催化还原（scr）与低温吸附净化（coap）是火电厂实现多污染物协同脱除的常用技术。scr装置布置于省煤器下游，通过喷氨催化反应脱除氮氧化物；coap装置利用低温吸附原理，对脱硫后的净烟气进行深度净化。在部分改造方案中，于省煤器出口设置分流三通阀，一路烟气直接进入scr反应器，另一路经换热盘管降温后进入coap净化入口，形成双通道烟道架构。

2、在当前的实际工程应用中，scr系统与coap系统通常采用相互独立的控制策略。机组负荷、scr进出口氮氧化物浓度、烟温、coap入口二氧化硫浓度等数据分别传送至各自的控制器，两套系统之间缺乏统一的分层协同自适应控制逻辑。当机组处于低负荷工况时，省煤器出口烟温低于催化剂活性温度窗口，scr脱硝效率下降，若单纯依靠增加喷氨量来压制出口氮氧化物，会导致氨逃逸率急剧上升，过量的氨气进入后续系统，引发空预器堵塞等次生问题。当机组处于高负荷工况时，烟温升高，scr效率恢复，但若coap装置仍维持原有的深冷运行模式，则会造成不必要的能源浪费。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种烟气净化耦合协同控制方法、设备及介质，用于解决背景技术存在的技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明第一方面，提供了一种烟气净化耦合协同控制方法，包括：

4、获取火电机组的机组负荷、scr入口烟温以及烟气污染物浓度数据，所述烟气污染物浓度数据至少包括scr入口nox浓度、scr出口nox浓度、coap入口so2浓度；

5、根据所述机组负荷，确定负荷区间；

6、根据所述负荷区间、所述scr入口nox浓度、所述scr出口nox浓度、所述scr入口烟温以及所述coap入口so2浓度，确定喷氨流量、旁路烟气比例、coap冷却温度以及吸附剂再生周期；

7、根据所述喷氨流量，生成scr喷氨量控制指令，根据所述旁路烟气比例，生成烟气分流控制指令，根据所述coap冷却温度，生成coap冷却温度控制指令，根据所述吸附剂再生周期，生成吸附剂再生控制指令，并根据所述负荷区间生成逃逸氨分流控制指令和酸性气体回流控制指令；

8、根据所述scr喷氨量控制指令，控制喷氨稀释风机的喷氨量；

9、根据所述烟气分流控制指令，控制烟气分流三通阀的开度，以调节进入scr反应器的主流烟道和设有换热盘管汇入coap净化入口的旁路烟道的烟气比例；

10、根据所述逃逸氨分流控制指令，控制scr出口净烟气分流支管阀门，将scr出口携带逃逸氨的净烟气分流至coap吸附仓作为辅助吸附助剂；

11、根据所述coap冷却温度控制指令，控制coap冷却温度档位；

12、根据所述吸附剂再生控制指令，控制coap吸附剂再生周期；

13、根据所述酸性气体回流控制指令，控制coap解吸再生出口回流管路阀门，将coap解吸再生产生的酸性气体回流至scr前烟道二次催化分解。

14、需要说明的是，本发明通过统一获取机组负荷、烟温及污染物浓度数据，依据负荷区间联动确定喷氨流量、旁路烟气比例、冷却温度与再生周期，并分别生成指令控制对应的执行机构，同时根据负荷区间独立生成逃逸氨分流和酸性气体回流指令，控制相应阀门动作。由此，scr脱硝与coap低温净化两套系统在机组全负荷工况下形成参数自适应匹配，且scr出口逃逸氨被引入coap吸附仓参与吸附，coap解吸酸性气体回流scr前烟道，实现了两套系统之间的物质循环耦合，从而在保证多污染物稳定超低排放的同时，减少吸附剂更换频率并降低系统能耗。

15、进一步的，所述负荷区间基于预先设定的机组出力分为低负荷区、中负荷区或高负荷区；

16、当所述负荷区间为低负荷区时，所述scr喷氨量控制指令为动态分区微调增加喷氨量的指令，所述烟气分流控制指令为开大省煤器水旁路以提升scr入口烟温的指令，所述coap冷却温度控制指令为切换至预设深冷档位的指令，所述吸附剂再生控制指令为延长吸附剂再生周期的指令；

17、当所述负荷区间为高负荷区时，所述scr喷氨量控制指令为精准低喷氨的指令，所述烟气分流控制指令为关闭预设部分省煤器水旁路的指令，所述coap冷却温度控制指令为切换至预设浅冷模式的指令；

18、当所述负荷区间为中负荷区时，所述scr喷氨量控制指令、所述烟气分流控制指令以及所述coap冷却温度控制指令均为过渡调控指令，使scr喷氨量、省煤器水旁路开度及coap冷却温度在预设浅冷与预设深冷之间平滑过渡。

19、需要说明的是，本发明根据机组出力将负荷划分为低、中、高三档区间，并对应输出差异化的喷氨量、烟气分流比例、冷却档位及再生周期控制指令，在低负荷时通过开大旁路提升烟温并切换深冷以强化净化，在高负荷时关闭部分旁路并切换浅冷以减少能耗，中负荷时各参数平滑过渡，使得scr与coap两套系统在机组全负荷变动过程中始终保持控制参数的协同匹配，从而在保证氮氧化物、二氧化硫等多污染物稳定超低排放的同时，避免低负荷下氨逃逸加剧或高负荷下能源浪费的问题。

20、进一步的，所述烟气污染物浓度数据还包括scr出口氨逃逸量、coap入口重金属浓度、coap入口粉尘浓度、机组主汽流量以及省煤器出口水温；根据所述负荷区间、所述scr入口nox浓度、所述scr出口nox浓度、所述scr入口烟温以及所述coap入口so2浓度，确定喷氨流量、旁路烟气比例、coap冷却温度以及吸附剂再生周期，包括：

21、根据所述负荷区间、所述scr入口nox浓度、所述scr出口nox浓度、所述scr入口烟温、所述coap入口so2浓度、所述scr出口氨逃逸量、所述coap入口重金属浓度、所述coap入口粉尘浓度、所述机组主汽流量以及所述省煤器出口水温，采用改进粒子群算法同步优化，输出所述喷氨流量、所述旁路烟气比例、所述coap冷却温度以及所述吸附剂再生周期。

22、需要说明的是，本发明在原有氮氧化物和二氧化硫浓度的基础上，进一步引入氨逃逸量、重金属浓度、粉尘浓度以及机组主汽流量、省煤器出口水温等多维度工况参数，并采用改进粒子群算法对喷氨流量、旁路烟气比例、冷却温度及吸附剂再生周期进行同步优化，使得控制参数的确定能够综合考虑机组负荷、烟温与多种污染物浓度的耦合关系，通过多目标协同计算输出最优指令组合，从而在机组变负荷或烟气条件波动时，保持scr脱硝与coap低温净化两套系统的参数自适应匹配，实现多污染物的稳定协同控制。

23、进一步的，所述改进粒子群算法中，粒子的位置向量包括所述喷氨流量、所述旁路烟气比例、所述coap冷却温度、所述吸附剂再生周期四个维度，适应度函数为出口总排污染物浓度最小化与系统能耗最小化的加权和。

24、需要说明的是，本发明改进粒子群算法将喷氨流量、旁路烟气比例、冷却温度及再生周期统一编码为粒子的位置向量，并以出口总排污染物浓度最小化与系统能耗最小化的加权和作为适应度函数进行同步寻优，使得算法在单次迭代中即可输出使环保排放与经济运行达到综合最优的四组控制参数，避免了传统独立控制方式中多目标相互冲突导致的反复调试，从而在保证多污染物协同脱除效果的同时，降低系统整体能耗。

25、进一步的，还包括：

26、实时采集出口总排污染物浓度，所述出口总排污染物浓度包括最终排放的nox浓度、so2浓度、重金属浓度及粉尘浓度；

27、根据所述出口总排污染物浓度，对所述改进粒子群算法的适应度函数进行滚动修正，并重新输出喷氨流量、旁路烟气比例、coap冷却温度以及吸附剂再生周期。

28、需要说明的是，本发明在输出控制参数后，还实时采集最终排放的氮氧化物、二氧化硫、重金属及粉尘浓度，并据此对改进粒子群算法的适应度函数进行滚动修正，重新输出喷氨流量、旁路烟气比例、冷却温度及再生周期，使得优化算法能够将实际排放效果作为反馈信号，动态调整寻优方向。由此，当机组工况波动或设备性能变化时，控制系统可在线自适应修正各项参数，无需人工重新设定，从而在长期运行过程中持续保持多污染物协同净化效果与系统能耗的综合平衡。

29、进一步的，所述将scr出口携带逃逸氨的净烟气分流至coap吸附仓作为辅助吸附助剂，包括：

30、将scr出口净烟气通过设置于scr出口的分流支管引入coap吸附仓，利用所述逃逸氨作为coap吸附酸性污染物的辅助吸附助剂，强化对酸性污染物的吸附。

31、需要说明的是，本发明通过设置于scr出口的分流支管将净烟气引入coap吸附仓，并利用烟气中原本携带的逃逸氨作为辅助吸附助剂参与酸性污染物的吸附反应，使得scr系统中未完全反应的氨在coap系统内得到二次利用，从而在无需额外投加化学试剂的情况下，强化了coap装置对酸性污染物的吸附能力，并减少了净烟气中残余氨的排放量。

32、进一步的，所述将coap解吸再生产生的酸性气体回流至scr前烟道二次催化分解，包括：

33、将coap饱和吸附剂解吸产生的酸性气体通过回流管路输送至scr前烟道，使所述酸性气体在scr催化剂的作用下进行二次催化分解。

34、需要说明的是，本发明将coap饱和吸附剂解吸产生的酸性气体通过回流管路输送至scr前烟道，并利用该处已有的scr催化剂对酸性气体进行二次催化分解，使得原本需要在后端单独处理的酸性气体能够在前端脱硝系统中被协同净化，从而省去了针对解吸酸性气体的额外处理装置，简化了系统架构，同时提高了烟气污染物的整体净化效率。

35、进一步的，所述coap冷却温度档位对应coap内置的三级可调冷却回路，所述三级可调冷却回路包括预设深冷档位、0℃冷却档位以及预设浅冷档位；

36、控制所述coap冷却温度档位时，同步输出联动供电信号至冷却热泵电源、喷氨稀释风机以及省煤器旁路调节阀，使冷却热泵、喷氨稀释风机与省煤器旁路调节阀执行联动供电。

37、需要说明的是，本发明在控制coap冷却温度档位时，同步向冷却热泵电源、喷氨稀释风机及省煤器旁路调节阀输出联动供电信号，使得上述关键设备在负荷波动时能够随温度档位的切换而同步得电动作，从而将原本需要分别独立调节的多个执行机构整合为统一的联动响应模式。这种联动方式减少了各控制器之间的反复通信与迭代计算，缩短了多设备协同动作的响应时间，在机组变负荷工况下能够快速建立scr与coap系统的匹配运行状态，维持烟气净化过程的稳定性。

38、本发明第二方面，提供了一种电子设备，包括处理器和存储器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序以实现：

39、获取火电机组的机组负荷、scr入口烟温以及烟气污染物浓度数据，所述烟气污染物浓度数据至少包括scr入口nox浓度、scr出口nox浓度、coap入口so2浓度；

40、根据所述机组负荷，确定负荷区间；

41、根据所述负荷区间、所述scr入口nox浓度、所述scr出口nox浓度、所述scr入口烟温以及所述coap入口so2浓度，确定喷氨流量、旁路烟气比例、coap冷却温度以及吸附剂再生周期；

42、根据所述喷氨流量，生成scr喷氨量控制指令，根据所述旁路烟气比例，生成烟气分流控制指令，根据所述coap冷却温度，生成coap冷却温度控制指令，根据所述吸附剂再生周期，生成吸附剂再生控制指令，并根据所述负荷区间生成逃逸氨分流控制指令和酸性气体回流控制指令；

43、根据所述scr喷氨量控制指令，控制喷氨稀释风机的喷氨量；

44、根据所述烟气分流控制指令，控制烟气分流三通阀的开度，以调节进入scr反应器的主流烟道和设有换热盘管汇入coap净化入口的旁路烟道的烟气比例；

45、根据所述逃逸氨分流控制指令，控制scr出口净烟气分流支管阀门，将scr出口携带逃逸氨的净烟气分流至coap吸附仓作为辅助吸附助剂；

46、根据所述coap冷却温度控制指令，控制coap冷却温度档位；

47、根据所述吸附剂再生控制指令，控制coap吸附剂再生周期；

48、根据所述酸性气体回流控制指令，控制coap解吸再生出口回流管路阀门，将coap解吸再生产生的酸性气体回流至scr前烟道二次催化分解。

49、本发明第三方面，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至少一个指令，所述至少一个指令被处理器执行时实现：

50、获取火电机组的机组负荷、scr入口烟温以及烟气污染物浓度数据，所述烟气污染物浓度数据至少包括scr入口nox浓度、scr出口nox浓度、coap入口so2浓度；

51、根据所述机组负荷，确定负荷区间；

52、根据所述负荷区间、所述scr入口nox浓度、所述scr出口nox浓度、所述scr入口烟温以及所述coap入口so2浓度，确定喷氨流量、旁路烟气比例、coap冷却温度以及吸附剂再生周期；

53、根据所述喷氨流量，生成scr喷氨量控制指令，根据所述旁路烟气比例，生成烟气分流控制指令，根据所述coap冷却温度，生成coap冷却温度控制指令，根据所述吸附剂再生周期，生成吸附剂再生控制指令，并根据所述负荷区间生成逃逸氨分流控制指令和酸性气体回流控制指令；

54、根据所述scr喷氨量控制指令，控制喷氨稀释风机的喷氨量；

55、根据所述烟气分流控制指令，控制烟气分流三通阀的开度，以调节进入scr反应器的主流烟道和设有换热盘管汇入coap净化入口的旁路烟道的烟气比例；

56、根据所述逃逸氨分流控制指令，控制scr出口净烟气分流支管阀门，将scr出口携带逃逸氨的净烟气分流至coap吸附仓作为辅助吸附助剂；

57、根据所述coap冷却温度控制指令，控制coap冷却温度档位；

58、根据所述吸附剂再生控制指令，控制coap吸附剂再生周期；

59、根据所述酸性气体回流控制指令，控制coap解吸再生出口回流管路阀门，将coap解吸再生产生的酸性气体回流至scr前烟道二次催化分解。

60、与现有技术相比较，本发明的有益效果如下：

61、本发明通过统一获取机组负荷、烟温及污染物浓度数据，依据负荷区间联动确定喷氨流量、旁路烟气比例、冷却温度与再生周期，并分别生成指令控制对应的执行机构，同时根据负荷区间独立生成逃逸氨分流和酸性气体回流指令，控制相应阀门动作。由此，scr脱硝与coap低温净化两套系统在机组全负荷工况下形成参数自适应匹配，且scr出口逃逸氨被引入coap吸附仓参与吸附，coap解吸酸性气体回流scr前烟道，实现了两套系统之间的物质循环耦合，从而在保证多污染物稳定超低排放的同时，减少吸附剂更换频率并降低系统能耗。