循环流化床锅炉精准喷氨控制方法、系统及采样装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种循环流化床锅炉精准喷氨控制方法、系统及采样装置，利用防堵耐高温采样装置采集SNCR脱硝装置入口和出口NOx浓度，通过DMC预测模型根据历史测量数据得出的预测值，结合采样探头获取的入口和出口NOx浓度的实测值，计算得到最佳喷氨量，精准喷氨控制。为高温和磨损采样装置提供了思路，实现了分离器出入口NOx的在线测量，能够很好的解决因氨逃逸而生成硫酸氢氨引起空预器和下游设备堵灰的重大问题。

【技术实现步骤摘要】
循环流化床锅炉精准喷氨控制方法、系统及采样装置
本专利技术涉及烟气脱硝
，具体涉及一种循环流化床锅炉精准喷氨控制方法、系统及采样装置。
技术介绍
烟气脱硝常采用的两种方法是SCR（选择性催化还原）和SNCR（选择性非催化还原），SCR多采用煤粉炉，煤粉炉所需温度较低，但是普遍存在对煤种的要求过高、燃烧效率低、气体污染排放率高等缺点。为此近年来大力发展循环流化床锅炉，循环流化床锅炉脱硝基本采用SNCR（选择性非催化还原）的形式进行，尿素喷枪布置在分离器入口、筒体和出口，SNCR反应的窗口温度大约为850～1100℃，窗口温度和炉膛出口NOX的浓度随着负荷变化而变化，导致脱硝反应过程较为复杂，脱硝效率也不尽相同，普遍氨逃逸比较大，导致空预器和布袋除尘发生堵塞腐蚀，严重影响锅炉机组的安全经济运行。脱硝系统是典型的大时滞，大惯性对象，在机组变负荷的情况下具有较强的非线性特性。在炉膛燃烧状态因煤质变化、配风变化、床温和床压等因素发生较大改变的情况下，NOx的生成还具有很大的突发性和不确定性。传统的流化床锅炉基本是手动调整，极少的采用负荷前馈+出口NOx浓度PID反馈方案实现喷氨控制，处于盲调状态，控制方式非常原始。这种控制方式下，很难将脱硝系统时滞特性、非线性特性和大扰动特征考虑在内，控制效果不佳。流化床锅炉分离器出、入口温度较高，且温度是随着负荷变化而变化，大约为750℃～950℃，同时分离器入口含尘量较大，颗粒相对粗大，烟速高，满负荷时约为25m/s左右；分离器出口风速较大，满负荷大33m/s左右，高温、磨损、堵塞限制了测量装置的投入，目前市场上还没有计划此类装置，出入口NOx无法测量，尿素喷量的调整不能自动调整，运行人员根据自己的经验进行“盲调”，各种因素引发了氨逃逸超标。另一方面，传统的脱硝系统采用PID技术和人工实现控制，存在以下问题：(1)测量滞后和调节过程的内扰使SNCR尿素喷射控制系统表现出波动性和滞后特性。(2)当喷射的尿素量太小时，反应不充分，并且出口NOX浓度值容易超过考核值。(3)当尿素喷射量过高时，氨泄漏的增加会增加装置的运行成本和二次污染物的排放。这种控制方式下，很难将脱硝系统时滞特性、非线性特性和大扰动特征考虑在内，控制效果不佳。
技术实现思路
有鉴于此，本申请实施例致力于提供一种循环流化床锅炉精准喷氨控制方法、系统及采样装置，利用防堵耐高温采样探头采集SNCR脱硝装置入口和出口NOx浓度，通过DMC预测模型根据历史测量数据得出的预测值，和采样探头获取的入口和出口NOx浓度的实测值，计算得到最佳喷氨量，精准喷氨控制。为高温和磨损采样装置提供了思路，实现了分离器出入口NOx的在线测量，能够很好的解决因氨逃逸而生成硫酸氢氨引起空预器和下游设备堵灰的重大问题。本专利技术一方面的实施例中提出一种采样装置，用于采集SNCR脱硝装置入口和出口NOx浓度；所述采样装置包括采样探头和采样探杆，所述采样探杆内部腔体中设有滤芯，所述采样探杆采用双吹结构，所述双吹结构包括采样探杆尾部同时连通第一气体通道的一端和第二气体通道的一端，所述第一气体通道的另一端连通烟气分析仪，所述第二气体通道的另一端连通压缩空气泵优选的，所述采样探杆的材料采用镍基合金材料。在上述任意一项实施例中优选的，所述双吹结构还包括所述第一气体通道中部设置三通管件，所述三通管件连接隔离阀，所述所述第二气体通道的另一端的端口设有止回阀，所述止回阀通过管路连接压缩空气泵。在上述任意一项实施例中优选的，为防止烟气凝结，所述第一气体通道与气体分析仪连接的端口包覆有伴热管线。本专利技术还提供一种循环流化床锅炉精准喷氨控制方法，采用上述所述的采样装置获取入口和出口NOx浓度的实测值，将历史测量数据输入DMC预测模型中，利用仿真程序确定预测模型的各项参数，分别得出SNCR脱硝装置入口和出口NOx浓度的预测值；利用所述采样装置获取入口和出口NOx浓度的实测值，利用获取的实测值对所得出的预测值进行误差校正；将校正后的预测值和出口NOx浓度的设定值输入DMC预测模型中，计算得到最佳喷氨量；根据NOx浓度预测值及期望变化轨迹优化计算喷氨量的控制增量；将计算所得最佳喷氨量和喷氨量的控制增量输出至DCS系统中，控制喷氨，继续采集入口和出口NOx浓度，循环上述步骤，计算下一时刻喷氨量。优选的，所述历史测量数据包括利用采样探头采集的SNCR脱硝装置入口和出口的NOX气体浓度和炉膛燃烧参数；进一步，所述炉膛燃烧参数包括煤种、床温、一二次风配比、风量、粒径、床压。在上述任意一项实施例中优选的，在利用仿真程序确定预测控制器的各项参数时，包括从历史测量数据中筛选影响因素；将选择的影响因素作为自变量，按照影响程度为每个自变量设定权重值，建立NOx浓度预测函数；采用matlab或CNN对所述预测函数进行曲线拟合，根据拟合结果确定预测模型的各项参数。进一步，所述各项参数包括预测时域、控制时域、建模时域、误差权重、控制权重本申请还提出一种循环流化床锅炉精准喷氨控制系统，用于实施上述控制方法，包括采样装置、测量单元，控制单元，执行单元，吹扫单元和传送单元，所述测量单元用于实时获取采样装置采集的NCR脱硝装置入口和出口NOx浓度的实测值,并发送至控制单元；所述控制单元，包括DCS系统和上位机，所述上位机用于将历史测量数据输入DMC预测模型中，利用仿真程序确定预测模型的各项参数，分别得出SNCR脱硝装置入口和出口NOx浓度的预测值；获取测量单元发送的入口和出口NOx浓度的实测值，利用获取的实测值对所得出的预测值进行误差校正；将校正后的预测值和出口NOx浓度的设定值输入DMC预测模型中，计算得到最佳喷氨量；根据NOx浓度预测值及期望变化轨迹优化计算喷氨量的控制增量；并将计算所得最佳喷氨量和喷氨量的控制增量输出至DCS系统中；所述DCS系统根据接收到的最佳喷氨量和喷氨量的控制增量，生成控制命令，控制执行单元喷氨；所述执行单元用于根据接收到的控制命令，进行喷氨动作。在上述任意一项实施例中优选的，所述测量单元采用分区测量，第一分区在分离器出口中心筒出口的烟管上，第二分区在空预器入口的位置上。在上述任意一项实施例中优选的，还包括反吹单元，所述反吹单元，用于对测量单元进行吹扫清洁。本申请实施例提供的一种循环流化床锅炉精准喷氨控制方法、系统及采样装置，相比于现有技术至少具有以下优点：该采样装置中采样探杆的材料采用镍基合金材料，即可耐高温还可耐磨损，温度可以达到1300℃，等级深入长度最大为1500mm。采样探头为了防止堵灰，实现过滤内外吹扫，大大减少了取样探头的可能性，为长时间测量提供了保证；通过软、硬结合，较好的实现了智能喷氨或尿素；为模型预测控制提供了硬件保障，支撑了控制软件所需的实时模型。外挂系统和DCS可以实现无扰切换，解决了与DCS系统之间的安全问题，保证了DCS安全稳定的运行，同时增加了DCS系统的控制灵活性和多样性，有利于控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采样装置，其特征在于，用于采集SNCR脱硝装置入口和出口NOx浓度；所述采样装置包括采样探头和采样探杆，所述采样探杆内部腔体中设有滤芯，所述采样探杆采用双吹结构，所述双吹结构包括采样探杆尾部同时连通第一气体通道的一端和第二气体通道的一端，所述第一气体通道的另一端连通烟气分析仪，所述第二气体通道的另一端连通压缩空气泵。/n

【技术特征摘要】
1.一种采样装置，其特征在于，用于采集SNCR脱硝装置入口和出口NOx浓度；所述采样装置包括采样探头和采样探杆，所述采样探杆内部腔体中设有滤芯，所述采样探杆采用双吹结构，所述双吹结构包括采样探杆尾部同时连通第一气体通道的一端和第二气体通道的一端，所述第一气体通道的另一端连通烟气分析仪，所述第二气体通道的另一端连通压缩空气泵。


2.根据权利要求1所述的采样装置，其特征在于，所述采样探杆的材料采用镍基合金材料。


3.根据权利要求1所述的采样装置，其特征在于，所述双吹结构还包括所述第一气体通道中部设置三通管件，所述三通管件连接隔离阀，所述所述第二气体通道的另一端的端口设有止回阀，所述止回阀通过管路连接压缩空气泵。


4.根据权利要求1所述的采样装置，其特征在于，所述第一气体通道与气体分析仪连接的端口包覆有伴热管线。


5.一种循环流化床锅炉精准喷氨控制方法，采用上述权利要求1-4中任意一项所述的采样装置获取入口和出口NOx浓度的实测值，其特征在于，
将历史测量数据输入DMC预测模型中，利用仿真程序确定预测模型的各项参数，分别得出SNCR脱硝装置入口和出口NOx浓度的预测值；
利用所述采样装置获取入口和出口NOx浓度的实测值，利用获取的实测值对所得出的预测值进行误差校正；
将校正后的预测值和出口NOx浓度的设定值输入DMC预测模型中，计算得到最佳喷氨量；根据NOx浓度预测值及期望变化轨迹优化计算喷氨量的控制增量；
将计算所得最佳喷氨量和喷氨量的控制增量输出至DCS系统中，控制喷氨，继续采集入口和出口NOx浓度，循环上述步骤，计算下一时刻喷氨量。


6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述历史测量数据包括利用采样探头采集的SNCR脱硝装置入口和出口的NOX气体浓度和炉膛燃烧参数；
所述炉膛燃烧参数包括煤种、床温、一...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁东辉，郑秀平，荣俊，杨光，李曙军，付作伟，
申请(专利权)人：天津维尔佰德科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12