基于声波测量温度场、流场的喷氨装置及其工作方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于声波测量温度场、流场的喷氨装置，包括声波测量温度场、流场组件、智能前馈控制器、第一比较器、第二比较器、第三比较器、PI调节器、喷氨总阀、SCR反应器、不可预测扰动观测器、NOX浓度预测控制器、多模型预测控制器，所述声波测量温度场、流场组件包括声波传感器、数据采集器、工业控制计算机。本发明专利技术采用声波法实现对烟气温度场、流场的测量，并根据入口NOx浓度、脱硫出口NOx浓度和烟气流场的变化设计智能前馈控制器，动态修改前馈控制器参数，以实现对可测扰动的全工况准确补偿，使喷氨控制更及时和精确。

【技术实现步骤摘要】
基于声波测量温度场、流场的喷氨装置及其工作方法
本专利技术涉及废气处理
，尤其涉及一种基于声波测量温度场、流场的喷氨装置及其工作方法。
技术介绍
国外许多学者在进行SCR脱硝系统控制研究时给传统PID控制回路增加前馈环节，引入了SCR反应器入口和出口NOx流量作为所需氨量的修正，其原理类似于固定摩尔比控制方式，都是利用SCR反应器入口NOx浓度乘以烟气流量得到反应器入口NOx流量，再利用摩尔比计算得到所需的氨气流量。上述对于SCR脱硝系统控制方法的研究大都基于传统PID控制。传统PID控制因原理简单，便于使用，适应性，鲁棒性强，易于进行参数整定等优点在工业领域得到了大量的应用，但其本身也存在着不足。由于脱硝系统是一个非线性、大滞后的系统，基于PID的事后控制会造成氨逃逸率过高、变负荷情况下NOx波动大等问题。采用传统的控制方式会出现如下问题：脱硝出口氨逃逸高、容易造成空预器堵塞、喷氨总阀动作频繁、排放NOx数据波动大，对电厂的经济、安全运行均带来困难。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种基于声波测量温度场、流场的喷氨装置及其工作方法，实现在线测量脱硝入口的烟道的温度场、烟道流场的情况，根据在线测量数结合其他有效数据设计智能前馈控制器，作为脱硝优化的直接依据。根据本专利技术实施例的一种基于声波测量温度场、流场的喷氨装置，包括声波测量温度场、流场组件、智能前馈控制器7、第一比较器8、第二比较器9、第三比较器10、PI调节器11、喷氨总阀12、SCR反应器13、不可预测扰动观测器14、NOX浓度预测控制器15、多模型预测控制器16，所述声波测量温度场、流场组件信号输出端与所述智能前馈控制器7信号输入端电信号连接，所述智能前馈控制器7信号输出端与所述第一比较器8正相输入端电信号连接，所述多模型预测控制器16信号输出端与所述第一比较器8反相输入端电信号连接，所述第一比较器8信号输出端与所述第二比较器9正相输入端电信号连接，所述第二比较器9信号输出端与所述第三比较器10正相输入端电信号连接，所述第三比较器10信号输出端与所述PI调节器11信号输入端电信号连接，所述PI调解器11信号输出端与所述喷氨总阀12信号输入端电信号连接，所述喷氨总阀12与所述SCR反应器13通过管道连通，所述喷氨总阀12信号输出端与所述第三比较器10反相信号输入端电信号连接，所述SCR反应器13信号输出端与所述不可预测扰动观测器14信号输入端电信号连接，所述不可预测扰动观测器14信号输出端与所述第二比较器9反相输入端电信号连接，所述多模型预测控制器16信号输入端与所述NOX浓度预测控制器15信号输出端电信号连接。优选的，所述声波测量温度场、流场组件包括声波传感器1、数据采集器3、工业控制计算机5，所述声波传感器1信号输出端通过信号传输电缆2与所述数据采集器3信号输入端电信号连接，所述数据采集器3信号输出端通过通讯电缆4与所述工业控制计算机5信号输入端电信号连接。优选的，所述声波传感器1共设置有16个，所述声波传感器1分两组，每组8个，对应固定安装在烟道断面6左壁与右壁上，所述声波传感器1位于左壁与右壁上，呈正八边形分布。优选的，所述不可预测扰动观测器14上还设置有信号反馈端口，所述第二比较器9信号输出端还与所述不可预测扰动观测器14信号反馈端口电信号连接。优选的，工作方法如下：S1：打开所述声波测量温度场、流场组件电源，所述声波传感器开始工作，所述声波传感器的工作方式为：一个所述声波传感器作为声波信号发射源，其余十五个所述声波传感器作为声波信号接收源，并将声波信号传递给所述数据采集器，所述数据采集器将声波信号传递给所述工业控制计算机，所述工业控制计算机计算出作为声波发射源的所述声波传感器对应点的温度场与流场信息，十六个所述声波传感器依次作为声波信号发射源，其余十五个所述声波传感器作为声波信号接收源，依次测得十六个声波传感器对应位置的温度场与流场信息，由所述工业控制计算机对数据进行汇总与计算得出所述烟道断面内的烟气温度场、流场数据；S2：应用步骤S1中得出的所述烟道断面内的烟气温度场、流场数据，输入到所述智能前馈控制器中，同时输入所述入烟道断面入口处NOX浓度、脱硫出口NOX浓度，得出烟道断面内部NOX的总量，从而得到第一组中和NOX需要喷氨值H1；S3：向所述NOX浓度预测控制器输入所述入烟道断面入口处NOX浓度、脱硫出口NOX浓度，同时输入燃烧总煤量、总风量、负荷指令值，由所述NOX浓度预测控制器对数据进行汇总，输入到所述多模型预测控制器内部，所述多模型预测控制器得到第二组中和NOX需要喷氨值H2；S4：所述不可预测扰动观测器收集经过所述SCR反应器内中和NOX，所述SCR反应器出口处NOX浓度，由所述不可预测扰动观测器计算得出第三组中和NOX需要喷氨值H3；S5：收集所述喷氨总阀出口处喷氨值H4；S6：应用步骤S2中喷氨值H1与应用步骤S3中的喷氨值H2输入到所述第一比较器中，所述第一比较器对喷氨值进行第一次偏置，得到的第一次偏置量为H10；S7：应用步骤S6中第一次偏置量为H10与应用步骤S4中的喷氨值H3输入到所述第二比较器中，所述第二比较器对喷氨值进行第二次偏置，得到的第二次偏置量为H20；S8：应用步骤S7中第二次偏置量为H20与应用步骤S5中的喷氨值H4输入到所述第三比较器中，所述第三比较器对喷氨值进行第三次偏置，得到的第三次偏置量为H30；S9：应用步骤S8中的第三次偏置量为H30，通过所述PI调节器，调节所述喷氨总阀开度控制喷氨量的大小，使得喷氨量达到最佳的第三次偏置量为H30，进入到所述SCR反应器中，确保数据曲线波动平滑而且满足环保要求。本专利技术中：(1)采用声波法实现对烟气温度场、流场的测量，并根据入口NOx浓度、脱硫出口NOx浓度和烟气流场的变化设计智能前馈控制器，动态修改前馈控制器参数，以实现对可测扰动的全工况准确补偿，使喷氨控制更及时和精确；(2)火力发电厂锅炉炉膛的温度场及流场对于电站锅炉燃烧系统的热平衡计算、燃烧效率评价及燃烧机理研究等众多工业需求具有极为重要意义，也对锅炉稳定燃烧，防止结渣，提高锅炉运行的经济性，以及尾部脱硫、脱硝的优化具有重要影响；(3)由于电厂烟道截面积大，烟气温度高，含尘率大，而且烟气参数受运行工况、烟道结构等因素的影响，内部的流场分布变化复杂，长期、稳定、实时、高精度地进行烟气流场的测量对脱硝入口的流场分布的了解后就有了科学依据进行脱硝喷氨量的精细化控制。而且是前馈信号，响应快、无滞后。能够真正实现在线喷氨调节。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为本专利技术提出的一种基于声波测量温度场、流场的喷氨装置的控制示意图；图2为本专利技术提出的声波测量温度场、流场的结构示意图。图中：1-声波传感器、2-信号传输电缆、3-数据采集器、4-通讯电缆、5-工业控制计算机、6-烟道断面、7-智能前馈控制器、8-第一比较器、9-第二比较器、10-第三比较器、11-PI调节器、12-喷氨总阀、13-SCR反应器、14-不可预测扰动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于声波测量温度场、流场的喷氨装置，其特征在于：包括声波测量温度场、流场组件、智能前馈控制器、第一比较器、第二比较器、第三比较器、PI调节器、喷氨总阀、SCR反应器、不可预测扰动观测器、NOX浓度预测控制器、多模型预测控制器，所述声波测量温度场、流场组件信号输出端与所述智能前馈控制器信号输入端电信号连接，所述智能前馈控制器信号输出端与所述第一比较器正相输入端电信号连接，所述多模型预测控制器信号输出端与所述第一比较器反相输入端电信号连接，所述第一比较器信号输出端与所述第二比较器正相输入端电信号连接，所述第二比较器信号输出端与所述第三比较器正相输入端电信号连接，所述第三比较器信号输出端与所述PI调节器信号输入端电信号连接，所述PI调解器信号输出端与所述喷氨总阀信号输入端电信号连接，所述喷氨总阀与所述SCR反应器通过管道连通，所述喷氨总阀信号输出端与所述第三比较器反相信号输入端电信号连接，所述SCR反应器信号输出端与所述不可预测扰动观测器信号输入端电信号连接，所述不可预测扰动观测器信号输出端与所述第二比较器反相输入端电信号连接，所述多模型预测控制器信号输入端与所述NOX浓度预测控制器信号输出端电信号连接。...

【技术特征摘要】
1.一种基于声波测量温度场、流场的喷氨装置，其特征在于：包括声波测量温度场、流场组件、智能前馈控制器、第一比较器、第二比较器、第三比较器、PI调节器、喷氨总阀、SCR反应器、不可预测扰动观测器、NOX浓度预测控制器、多模型预测控制器，所述声波测量温度场、流场组件信号输出端与所述智能前馈控制器信号输入端电信号连接，所述智能前馈控制器信号输出端与所述第一比较器正相输入端电信号连接，所述多模型预测控制器信号输出端与所述第一比较器反相输入端电信号连接，所述第一比较器信号输出端与所述第二比较器正相输入端电信号连接，所述第二比较器信号输出端与所述第三比较器正相输入端电信号连接，所述第三比较器信号输出端与所述PI调节器信号输入端电信号连接，所述PI调解器信号输出端与所述喷氨总阀信号输入端电信号连接，所述喷氨总阀与所述SCR反应器通过管道连通，所述喷氨总阀信号输出端与所述第三比较器反相信号输入端电信号连接，所述SCR反应器信号输出端与所述不可预测扰动观测器信号输入端电信号连接，所述不可预测扰动观测器信号输出端与所述第二比较器反相输入端电信号连接，所述多模型预测控制器信号输入端与所述NOX浓度预测控制器信号输出端电信号连接。2.根据权利要求1所述的基于声波测量温度场、流场的喷氨装置，其特征在于：所述声波测量温度场、流场组件包括声波传感器、数据采集器、工业控制计算机，所述声波传感器信号输出端通过信号传输电缆与所述数据采集器信号输入端电信号连接，所述数据采集器信号输出端通过通讯电缆与所述工业控制计算机信号输入端电信号连接。3.根据权利要求1所述的基于声波测量温度场、流场的喷氨装置，其特征在于：所述声波传感器共设置有16个，所述声波传感器分两组，每组8个，对应固定安装在烟道断面左壁与右壁上，所述声波传感器位于左壁与右壁上，呈正八边形分布。4.根据权利要求1所述的基于声波测量温度场、流场的喷氨装置，其特征在于：所述不可预测扰动观测器上还设置有信号反馈端口，所述第二比较器信号输出端还与所述不可预测扰动观测器信号反馈端口电信号连接。5.根据权利要求1-4任意一项所述的基于声波测量温度场、流场的喷氨装置，其特征在于，工作方法如下：S1：打开所述声波测量温度场、流场组件电源，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴同旺，
申请(专利权)人：南京达凯电力自动化设备有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32