一种脱硝反应器温度控制系统及其控制方法与流程

1.本技术涉及选择性催化还原法脱硝领域，尤其涉及一种脱硝反应器温度控制系统及其控制方法。


背景技术：

2.为防止锅炉内煤燃烧后产生过多的氮氧化物污染环境，应对煤进行脱硝处理。在烟气脱硝领域广泛应用选择性催化还原法对煤进行脱硝处理，选择性催化还原法是一种技术成熟、效果较好的工艺。烧结烟气脱硝系统的反应器的温度过低，烧结烟气中的三氧化硫会与氨和水反应生成硫酸氢铵，硫酸氢铵具有腐蚀性和粘结性，会造成氨逃逸量增大、催化剂堵塞，从而导致脱硝效果较差。烧结烟气脱硝系统的反应器的温度过高，会造成反应器损坏，对脱硝过程造成不利影响，从而导致脱硝效果较差。
3.为了避免由于反应器温度过低或者过高造成的脱硝效果较差，控制反应器的温度至关重要。反应器的温度控制在300℃时，达到最优的脱硝化学反应条件，烟气脱硝的效果最佳。现有技术采用pid控制算法对反应器的温度进行控制，然而反应器的温度调节过程受到多种变量的影响，采用pid控制算法对反应器的温度进行控制的控制精度较低。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种脱硝反应器温度控制系统及其控制方法，以解决对反应器的温度进行控制的控制精度较低的技术问题。
5.为了解决上述技术问题，本技术实施例公开了如下技术方案：
6.第一方面，本技术实施例公开了一种脱硝反应器温度控制系统，包括反应器温度检测装置、等压分配箱温度检测装置、烟气流量检测装置、煤气压力检测装置、模型预测控制器、可编程逻辑控制器、冷风阀和热风炉负荷调节阀，反应器温度检测装置、等压分配箱温度检测装置、烟气流量检测装置、煤气压力检测装置、可编程逻辑控制器、冷风阀和热风炉负荷调节阀均与模型预测控制器通讯连接。
7.可选的，反应器温度检测装置和等压分配箱温度检测装置均为热电阻。
8.可选的，烟气流量检测装置为流量检测仪表。
9.可选的，煤气压力检测装置为压力变送器。
10.第二方面，本技术实施例公开了一种脱硝反应器温度控制方法，包括可编程逻辑控制器实时获取包括反应器温度、等压分配箱温度、烟气流量、煤气压力、冷风阀开度和热风炉负荷调节阀开度的检测数据；
11.模型预测控制器采用动态矩阵预测控制算法，根据检测数据建立第一动态矩阵预测控制模型，并确定动态矩阵的关联参数和阶数；
12.模型预测控制器实时获取可编程逻辑控制器发送的检测数据，模型预测控制器采用模型预测控制算法，通过第一动态矩阵预测控制模型实时得出预测的调整结果；
13.模型预测控制器将调整结果发送至可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器的模拟
量输出模块控制冷风阀和热风炉负荷调节阀调整开度。
14.可选的，在模型预测控制器将调整结果发送至可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器的模拟量输出模块控制冷风阀和热风炉负荷调节阀调整开度后，还包括：
15.模型预测控制器根据得出的调整结果和检测数据，更新第一动态矩阵预测控制模型，得到第二动态矩阵预测控制模型。
16.可选的，模型预测控制器实时获取可编程逻辑控制器发送的检测数据，模型预测控制器采用模型预测控制算法，通过第一动态矩阵预测控制模型实时得出预测的调整结果，包括：
17.检测数据中的反应器温度和等压分配箱温度作为目标变量，检测数据中的烟气流量和煤气压力作为干扰变量，检测数据中的冷风阀开度和热风炉负荷调节阀开度作为控制变量；
18.调整结果为模型预测控制器得出的控制变量的预测设定值。
19.本技术的有益效果为：
20.本技术实施例提供的脱硝反应器温度控制系统，包括反应器温度检测装置、等压分配箱温度检测装置、烟气流量检测装置、煤气压力检测装置、模型预测控制器、可编程逻辑控制器、冷风阀和热风炉负荷调节阀，反应器温度检测装置、等压分配箱温度检测装置、烟气流量检测装置、煤气压力检测装置、可编程逻辑控制器、冷风阀和热风炉负荷调节阀均与模型预测控制器通讯连接。反应器温度检测装置、等压分配箱温度检测装置、烟气流量检测装置、煤气压力检测装置、冷风阀和热风炉负荷调节阀的检测值均通过可编程逻辑控制器发送到模型预测控制器，提高了模型预测控制器获取检测值的实时性，模型预测控制器构建模型，且根据反应器温度检测装置、等压分配箱温度检测装置、烟气流量检测装置和煤气压力检测装置的检测值得出冷风阀开度和热风炉负荷调节阀开度的调整结果，采用模型预测控制器建模提高了建模以及模型使用的便捷性，进而缩短了通过模型得出调整结果的时间，提高了对反应器的温度进行控制的速率，根据冷风阀开度和热风炉负荷调节阀开度的调整结果、反应器温度检测装置、等压分配箱温度检测装置、烟气流量检测装置、煤气压力检测装置、冷风阀和热风炉负荷调节阀的检测值，模型预测控制器调整模型，通过提高模型的准确性，提高了对反应器的温度进行控制的控制精度。
21.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
22.为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本技术实施例提供的一种脱硝反应器温度控制系统的结构示意图；
24.图2为本技术实施例提供的一种脱硝反应器温度控制方法的流程示意图；
25.其中：
[0026]1‑
反应器温度检测装置、2
‑
等压分配箱温度检测装置、3
‑
烟气流量检测装置、4
‑
煤气压力检测装置、5
‑
模型预测控制器、6
‑
可编程逻辑控制器、7
‑
冷风阀、8
‑
热风炉负荷调节
阀。
具体实施方式
[0027]
为了使本技术领域的人员更好地理解本技术中的技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部实施例。基于本技术中的实施例，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，都应当属于本技术保护的范围。
[0028]
为便于对申请的技术方案进行，以下首先在对本技术所涉及到的一些概念进行说明。
[0029]
反应器温度即脱硝反应过程的温度，等压分配箱温度即热风炉内热风的温度，烟气流量即脱硝过程中的总烟气负荷量，煤气压力即煤气的供气压力，冷风阀的检测值为冷风阀的开度，热风炉负荷调节阀的检测值为热风炉负荷调节阀的开度。
[0030]
参见图1，本技术实施例提供的脱硝反应器温度控制系统，包括反应器温度检测装置1、等压分配箱温度检测装置2、烟气流量检测装置3、煤气压力检测装置4、模型预测控制器5、可编程逻辑控制器6、冷风阀7和热风炉负荷调节阀8，反应器温度检测装置1、等压分配箱温度检测装置2、烟气流量检测装置3、煤气压力检测装置4、可编程逻辑控制器6、冷风阀7和热风炉负荷调节阀8均与模型预测控制器5通讯连接。反应器温度检测装置1、等压分配箱温度检测装置2、烟气流量检测装置3、煤气压力检测装置4的检测值均通过可编程逻辑控制器6发送到模型预测控制器5，提高了模型预测控制器5获取检测值的实时性，模型预测控制器5构建模型，且根据反应器温度检测装置1、等压分配箱温度检测装置2、烟气流量检测装置3和煤气压力检测装置4的检测值得出冷风阀开度和热风炉负荷调节阀开度的调整结果，采用模型预测控制器5建模提高了建模以及模型使用的便捷性，进而缩短了通过模型得出调整结果的时间，提高了对反应器的温度进行控制的速率，根据冷风阀开度和热风炉负荷调节阀开度的调整结果、反应器温度检测装置1、等压分配箱温度检测装置2、烟气流量检测装置3、煤气压力检测装置4、冷风阀7和热风炉负荷调节阀8的检测值，模型预测控制器5调整模型，通过提高模型的准确性，提高了对反应器的温度进行控制的控制精度。
[0031]
在一些实施例中，反应器温度检测装置1和等压分配箱温度检测装置2均可选为热电阻。
[0032]
在一些实施例中，烟气流量检测装置3可选为流量检测仪表，煤气压力检测装置4可选为压力变送器。烟气流量检测装置3和煤气压力检测装置4的检测值为表示检测值的电流信号，且电流信号的大小为4
‑
20毫安。
[0033]
与前述脱硝反应器温度控制系统的实施例相对应，本技术还提供了脱硝反应器温度控制方法的实施例。参见图2，本技术实施例提供了一种脱硝反应器温度控制方法，可解决对反应器的温度进行控制的控制精度较低的问题，示例性的，该方法可包括步骤s110
‑
s140。
[0034]
步骤s110：可编程逻辑控制器实时获取包括反应器温度、等压分配箱温度、烟气流量、煤气压力、冷风阀开度和热风炉负荷调节阀开度的检测数据。
[0035]
步骤s120：模型预测控制器采用动态矩阵预测控制算法，根据检测数据建立第一
动态矩阵预测控制模型，并确定动态矩阵的关联参数和阶数。
[0036]
在一些实施例中，第一动态矩阵预测控制模型可通过外置于模型预测控制器建模系统构建，外置于模型预测控制器将第一动态矩阵预测控制模型导入模型预测控制器，与通过外置于模型预测控制器建模系统构建第一动态矩阵预测控制模型相比，通过模型预测控制器内置的建模系统构建第一动态矩阵预测控制模型，提高了建模以及模型使用的便捷性，进而缩短了通过模型得出调整结果的时间，提高了对反应器的温度进行控制的速率。
[0037]
步骤s130：模型预测控制器实时获取可编程逻辑控制器发送的检测数据，模型预测控制器采用模型预测控制算法，通过第一动态矩阵预测控制模型实时得出预测的调整结果。
[0038]
在一些实施例中，检测数据中的反应器温度和等压分配箱温度作为目标变量，反应器温度为本技术实施例提供的脱硝反应器温度控制方法主要控制的目标，等压分配箱温度为本技术实施例提供的脱硝反应器温度控制方法次要控制的目标，等压分配箱温度要低于设定温度值，检测数据中的烟气流量和煤气压力作为干扰变量，干扰变量会对目标变量的控制产生影响，低检测数据中的冷风阀开度和热风炉负荷调节阀开度作为控制变量，在实现对目标变量控制的基础上，本技术实施例提供的脱硝反应器温度控制方法使控制变量的值尽量低，调整结果为模型预测控制器得出的控制变量的预测设定值。
[0039]
步骤s140：模型预测控制器将调整结果发送至可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器的模拟量输出模块控制冷风阀和热风炉负荷调节阀调整开度。
[0040]
在一些实施例中，在模型预测控制器将调整结果发送至可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器的模拟量输出模块控制冷风阀和热风炉负荷调节阀调整开度后，模型预测控制器根据得出的调整结果和检测数据，更新第一动态矩阵预测控制模型，得到第二动态矩阵预测控制模型。模型预测控制器根据调整结果和检测数据调整模型，通过提高模型的准确性提高了对反应器的温度进行控制的控制精度，且模型预测控制器可实时接收检测数据，模型预测控制器可根据第二动态矩阵预测控制模型实时得出调整结果，可编程逻辑控制器可实时控制冷风阀和热风炉负荷调节阀调整开度。
[0041]
由上述实施例可见，本技术实施例提供的脱硝反应器温度控制系统，包括反应器温度检测装置、等压分配箱温度检测装置、烟气流量检测装置、煤气压力检测装置、模型预测控制器、可编程逻辑控制器、冷风阀和热风炉负荷调节阀，反应器温度检测装置、等压分配箱温度检测装置、烟气流量检测装置、煤气压力检测装置、可编程逻辑控制器、冷风阀和热风炉负荷调节阀均与模型预测控制器通讯连接，反应器温度检测装置、等压分配箱温度检测装置、烟气流量检测装置、煤气压力检测装置、冷风阀和热风炉负荷调节阀的检测值均通过可编程逻辑控制器发送到模型预测控制器，提高了模型预测控制器获取检测值的实时性，模型预测控制器构建模型，且根据反应器温度检测装置、等压分配箱温度检测装置、烟气流量检测装置和煤气压力检测装置的检测值得出冷风阀开度和热风炉负荷调节阀开度的调整结果，采用模型预测控制器建模，提高了建模以及模型使用的便捷性，进而缩短了通过模型得出调整结果的时间，提高了对反应器的温度进行控制的速率，根据冷风阀开度和热风炉负荷调节阀开度的调整结果、反应器温度检测装置、等压分配箱温度检测装置、烟气流量检测装置、煤气压力检测装置、冷风阀和热风炉负荷调节阀的检测值，模型预测控制器调整模型，通过提高模型的准确性，提高了对反应器的温度进行控制的控制精度。
[0042]
由上述实施例可见，本技术实施例提供的脱硝反应器温度控制方法，包括可编程逻辑控制器实时获取包括反应器温度、等压分配箱温度、烟气流量、煤气压力、冷风阀开度和热风炉负荷调节阀开度的检测数据，模型预测控制器采用动态矩阵预测控制算法，根据检测数据建立第一动态矩阵预测控制模型，并确定动态矩阵的关联参数和阶数，模型预测控制器实时获取可编程逻辑控制器发送的检测数据，模型预测控制器采用模型预测控制算法，通过第一动态矩阵预测控制模型实时得出预测的调整结果，模型预测控制器将调整结果发送至可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器的模拟量输出模块控制冷风阀和热风炉负荷调节阀调整开度。模型预测控制器实时获取可编程逻辑控制器发送的检测数据，提高了模型预测控制器获取检测数据的实时性。模型预测控制器采用动态矩阵预测控制算法，根据检测数据建立第一动态矩阵预测控制模型，且通过第一动态矩阵预测控制模型实时得出预测的调整结果，采用模型预测控制器建模，提高了建模以及模型使用的便捷性，进而缩短了通过模型得出调整结果的时间，提高了对反应器的温度进行控制的速率，模型预测控制器根据调整结果和检测数据调整模型，通过提高模型的准确性，提高了对反应器的温度进行控制的控制精度。
[0043]
由于以上实施方式均是在其他方式之上引用结合进行说明，不同实施例之间均具有相同的部分，本说明书中各个实施例之间相同、相似的部分互相参见即可。在此不再详细阐述。
[0044]
需要说明的是，在本说明书中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或顺序。而且，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电路结构、物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电路结构、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的电路结构、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0045]
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本技术的其他实施方案。本技术旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本技术的一般性原理并包括本技术未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本技术的真正范围和精神由权利要求的内容指出。
[0046]
以上所述的本技术实施方式并不构成对本技术保护范围的限定。