一种SCR脱硝系统精益控制方法及装置与流程

一种scr脱硝系统精益控制方法及装置
技术领域
1.本发明涉及的技术领域是scr脱硝控制技术领域，尤其涉及一种scr脱硝系统精益控制方法及装置。


背景技术：

2.目前电站锅炉广泛采用脱硝工艺为scr脱硝工艺，即选择性催化还原技术，即在锅炉尾部烟道区域中设置催化剂，并向烟气中喷入稀释后的氨气，当氨气与烟气混合后经过催化剂区域是，烟气中的nox和nh3在催化剂的作用下发生还原脱除反应，将nox还原为氮气和水。该工艺没有副产物，也不形成二次污染，装置结构简单，脱除效率高，是当前应用较为广泛的技术。
3.但该技术存在的问题是该工艺流程结束后，反应无法100％完成，烟气中仍有一些nh3，即存在一定的氨逃逸值。烟气中的nh3在经过烟冷器、空气预热器等低温区域时，与烟气中的sox反应，生成硫酸氢氨，与烟气中的灰尘混合在一起，粘在尾部烟道受热面上，造成受热面堵塞，锅炉效率下降、引风机负载升高，甚至造成高负荷时引风机喘振。硫酸氢氨黏性大，清理较为困难。因此减少氨逃逸，减少硫酸氢氨的生成对锅炉的稳定运行有着重要的意义。
4.烟气中的氨逃逸主要来自过量喷氨，在当前的scr脱硝控制系统中，过度喷氨是经常发生的，原因是必须保证锅炉出口烟气的nox小时均值低于考核值。该考核值以小时均值为计算方式。在日常运行中，虽然可以通过计算即时得到nox的实时小时均值，但当小时均值超过环保考核值时，运行人员往往通过压低scr脱硝控制系统的设定值来降低烟气中的nox实测值，以便在整点时，上一小时的nox均值在环保考核值以下。但该设定值无法人工量化，使得scr脱硝系统的设定值往往偏低，造成锅炉氨逃逸高，在尾部烟道容易产生硫酸氢氨，继而造成尾部烟道堵塞的重大问题，也增加了氨耗量，降低了经济性。


技术实现要素：

5.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
6.鉴于上述存在的问题，提出了本发明。
7.因此，本发明解决的技术问题是：scr脱硝控制系统的设定值无法人工量化，使得scr脱硝系统的设定值往往偏低，造成锅炉氨逃逸高，在尾部烟道容易产生硫酸氢氨，继而造成尾部烟道堵塞的重大问题，也增加了氨耗量，降低了经济性。
8.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
9.第一方面，本发明实施例提供了一种scr脱硝系统精益控制方法，包括：
10.根据实际nox排放小时均值允许的阈值设置整点脉冲；
11.获取烟气中的nox瞬时实测值，结合所述整点脉冲计算小时段内总的nox排放值中
间量；
12.结合所述排放值中间量，计算剩余排放时间内允许排放值中间量；
13.根据剩余时间内允许排放值中间量和剩余排放时间，计算理论设定值，并对理论设定值进行限幅处理，依据所述理论设定值对scr脱硝系统进行排放控制。
14.作为scr脱硝系统精益控制方法的一种优选方案，其中：
15.所述设置整点脉冲包括：根据实际nox排放小时均值允许的阈值k，获取单个小时段内总的nox排放值中间量m：
16.m＝k*3600
17.使用控制系统中的计时模块，获取系统时间：分钟数dd，秒数ss和当前小时段内的秒数t1、当前小时距离下一个整点的秒数t2，设置过整点时的整点脉冲p，p的触发条件为：dd》59且ss》59。
18.作为scr脱硝系统精益控制方法的一种优选方案，其中：
19.所述计算小时段内总的nox排放值中间量包括：
20.对烟气中的nox瞬时实测值x进行积分运算，计算单个小时段内已过时间的nox排放值中间量n，计算公式如下：
21.n＝∫x dt
22.当整点脉冲p触发时，积分运算清零。
23.作为scr脱硝系统精益控制方法的一种优选方案，其中：
24.所述计算剩余排放时间内允许排放值中间量包括：nox排放过程中，保持n《＝k，通过单个小时段内总的nox排放值中间量m与该小时段内已过时间的nox排放值中间量n的差值，计算剩余时间内的允许nox排放值中间量q：
25.q＝m-n
26.作为scr脱硝系统精益控制方法的一种优选方案，其中：
27.所述计算理论设定值包括：使用剩余时间内的允许nox排放值中间量q和剩余时间t2,计算理论nox设定值l，如下所示：
28.l＝q/t2
29.作为scr脱硝系统精益控制方法的一种优选方案，其中：
30.所述限幅处理包括：对l进行限幅处理，得到限幅后的理论设定值l1`；运算逻辑如下：若l1大于50，则将l2赋值为50；若l1小于0，则将l2赋值为0；若l1在0至50之间，则将l2赋值为l1的值。
31.作为scr脱硝系统精益控制方法的一种优选方案，其中：
32.所述限幅处理还包括：对在限幅后的理论设定值的基础上，增加偏置输入b，得到实用的scr脱硝控制系统设定值l3：
33.l3＝l2 b
34.增加设定值的手、自动切换及相应的跟踪逻辑，当设定值自动时，脱硝系统实时设定值为l3，运行人员通过改变k值和偏置b来调整实时设定值；设定值手动时，由运行人员手动设置设定值，使偏置b处于跟踪状态。
35.第二方面，本发明实施例提供了一种scr脱硝系统精益控制系统，其特征在于，包括：
36.预处理模块，用于根据实际nox排放小时均值允许的阈值设置整点脉冲；
37.实时计算模块，用于获取烟气中的nox瞬时实测值，结合所述整点脉冲计算小时段内总的nox排放值中间量；结合所述排放值中间量，计算剩余排放时间内允许排放值中间量；
38.控制模块，用于根据剩余时间内允许排放值中间量和剩余排放时间，计算理论设定值，并对理论设定值进行限幅处理，依据所述理论设定值对scr脱硝系统进行排放控制。
39.第三方面，本发明实施例提供了一种计算设备，包括：
40.存储器和处理器；
41.所述存储器用于存储计算机可执行指令，所述处理器用于执行所述计算机可执行指令，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如本发明任一实施例所述的scr脱硝系统精益控制方法。
42.第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理器执行时实现所述的scr脱硝系统精益控制方法。
43.本发明的有益效果：本发明提出的精益化、实时化的scr脱硝控制系统设定值自动给定算法可实时给出scr脱硝控制系统的最优设定值，可以在保证锅炉nox排放不超标的情况下，尽量减少氨气喷入量，减少氨逃逸和氨耗量，减少尾部烟道硫酸氢氨堵塞，并减少氨耗量，从而提高锅炉运行的安全稳定性和经济性，实现环保排放控制和锅炉安全、经济性的平衡。能够提升火电厂scr脱硝控制系统的控制精度，在减少脱硝氨耗和炉内氨逃逸量、减少锅炉尾部烟道堵塞的同时，降低运行人员的操作量。
附图说明
44.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
45.图1是本发明第一个实施例所述的scr脱硝系统精益控制方法的整体流程图；
46.图2是本发明第二个实施例所述的scr脱硝系统精益控制方法的仿真实例中应用方法后的示意图；
47.图3是本发明第二个实施例所述的scr脱硝系统精益控制方法的仿真实例中应用方法前后对比图。
具体实施方式
48.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都应当属于本发明的保护的范围。
49.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
50.其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
51.本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
52.同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
53.本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
54.实施例1
55.参照图1，为本发明的第一个实施例，该实施例提供了一种scr脱硝系统精益控制方法，包括：
56.s1：根据实际nox排放小时均值允许的阈值设置整点脉冲；
57.具体的，所述设置整点脉冲包括：根据实际nox排放小时均值允许的阈值k，获取单个小时段内总的nox排放值中间量m：
58.m＝k*3600
59.使用控制系统中的计时模块，获取系统时间：分钟数dd，秒数ss和当前小时段内的秒数t1、当前小时距离下一个整点的秒数t2，设置过整点时的整点脉冲p，p的触发条件为：dd》59且ss》59。
60.应说明的是，整点脉冲的设置确保了能够在下一个时段正确计算，防止因为程序执行的时候出现极大值、极小值等不合理的情况，降低对控制系统的扰动。
61.s2：获取烟气中的nox瞬时实测值，结合所述整点脉冲计算小时段内总的nox排放值中间量；结合所述排放值中间量，计算剩余排放时间内允许排放值中间量；
62.具体的，所述计算小时段内总的nox排放值中间量包括：
63.对烟气中的nox瞬时实测值x进行积分运算，计算单个小时段内已过时间的nox排放值中间量n，计算公式如下：
64.n＝∫x dt
65.当整点脉冲p触发时，积分运算清零。
66.所述计算剩余排放时间内允许排放值中间量包括：nox排放过程中，保持n《＝k，通过单个小时段内总的nox排放值中间量m与该小时段内已过时间的nox排放值中间量n的差值，计算剩余时间内的允许nox排放值中间量q：
67.q＝m-n
68.应说明的是，该步骤根据合理的阈值范围和现有数据和控制系统，创造更精细的
控制策略，实现环保、安全和经济统筹协调。
69.传统控制方式保证排放不超标，本方法可以实现既不超标，又不浪费液氨的目标，还能减少锅炉尾部烟道堵塞。
70.s3：根据剩余时间内允许排放值中间量和剩余排放时间，计算理论设定值，并对理论设定值进行限幅处理，依据所述理论设定值对scr脱硝系统进行排放控制。
71.更进一步的，所述计算理论设定值包括：使用剩余时间内的允许nox排放值中间量q和剩余时间t2,计算理论nox设定值l，如下所示：
72.l＝q/t2
73.所述限幅处理包括：对l进行限幅处理，得到限幅后的理论设定值l1`；运算逻辑如下：若l1大于50，则将l2赋值为50；若l1小于0，则将l2赋值为0；若l1在0至50之间，则将l2赋值为l1的值。
74.所述限幅处理还包括：对在限幅后的理论设定值的基础上，增加偏置输入b，得到实用的scr脱硝控制系统设定值l3：
75.l3＝l2 b
76.增加设定值的手、自动切换及相应的跟踪逻辑，当设定值自动时，脱硝系统实时设定值为l3，运行人员通过改变k值和偏置b来调整实时设定值；设定值手动时，由运行人员手动设置设定值，使偏置b处于跟踪状态。
77.应说明的是，为防止在时间段前期过量喷氨，造成计算值超过烟气排放允许值时，为避免nox实测值超标，对该设定值进行高限幅运算，经过限幅运算的值即为最优的scr脱硝控制系统设定值。在该设定值后，增加偏置设定功能，允许锅炉运行值班人员根据实际情况，对控制系统进行调整和干预，以应对不同的控制需求。设定值自动计算在投入使用时，偏置手动设定；设定值自动计算切除时，偏置处于跟踪状态，跟踪设定值与限幅后的计算值之差，以实现无扰切换。
78.实施例2
79.参照图2-3，为本发明的一个实施例，提供了一种scr脱硝系统精益控制方法，为了验证本发明的有益效果，通过仿真实验进行科学论证。
80.s1：整点时间到达后，开始对烟气中的nox测量值进行均值运算，均值运算可以由测量值积分，再除以积分时间来实现，该值在整点时自动清零、重新计算，即可得到当前时间段的nox小时均值，单位为mg/nm3。
81.s2：用上述小时均值乘以积分时间，即得到该小时段内总的nox排放值中间量。
82.s3：用小时均值设定值(一般设为环保考核小时均值)与一小时(即3600秒)相乘，得到总的nox排放值允许量。
83.s4：用3600减去整点后计时模块输出的已过时间，得到该小时段的剩余时间。
84.s5：用总的nox排放值允许量，减去该小时段内总的nox排放值中间量，得到剩余时间内允许排放值中间量。
85.s6：用剩余时间内允许排放值中间量除以该小时段的剩余的时间，即可得到限幅前的scr脱硝控制系统设定值。
86.s7：为防止在时间段前期过量喷氨，造成计算值超过烟气排放允许值时，为避免nox实测值超标，对该设定值进行高限幅运算，经过限幅运算的值即为最优的scr脱硝控制
系统设定值。
87.s8：在该设定值后，增加偏置设定功能，允许锅炉运行值班人员根据实际情况，对控制系统进行调整和干预，以应对不同的控制需求。
88.s9：设定值自动计算在投入使用时，偏置手动设定；设定值自动计算切除时，偏置处于跟踪状态，跟踪设定值与限幅后的计算值之差，以实现无扰切换。
89.如图2所示，在4个小时内，在采用本方法的情况下，scr脱硝控制系统的设定值根据小时均值和本小时段剩余时间进行实时计算，运行人员设置的小时均值控制目标为45，小时均值在过整点时的值为44左右，基本贴上限运行，控制效果较好。
90.如图3所示，前半段采用本控制方法，后半段退出本控制方法，采用常规控制，可以看到前段时间中的小时均值控制较为稳定，过整点时为44左右；后段时间的小时均值波动较大，过整点时均值在40左右，偏低，可以看出，本控制方法下的scr脱硝控制系统的稳定性和经济性均强于常规控制方法。
91.应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。