先进脱硝控制系统在300MW机组的应用

2015-10-21刘学勇

资源节约与环保 2015年5期

关键词：华能太仓烟囱

刘学勇

（苏州大学机电工程学院江苏苏州 215021 华能太仓电厂江苏太仓 215424）

先进脱硝控制系统在300MW机组的应用

刘学勇

（苏州大学机电工程学院江苏苏州 215021 华能太仓电厂江苏太仓 215424）

分析了华能太仓电厂300MW机组脱硝控制系统传统PID控制方案存在的不足，提出了基于神经网络技术、预测学习控制、以及自动适应技术等高级算法，彻底解决了脱硝系统不能很好适应负荷、煤种变化等的实际问题。

300MW机组；脱硝优化；先进控制

华能太仓电厂一期两台300MW机组，机组烟气脱硝采用SCR法，将液氨蒸发稀释后用于还原烟气中的NOX，脱硝系统具有一定的延迟特性，由于煤种变化、烟气量变化、燃烧工况变化等因素均会引起NOX含量发生变化，因此脱硝系统也是个多扰动控制对象。

1 优化前的状况

华能太仓电厂1号机组脱硝控制方案如图1所示。

图1 脱硝喷氨自动控制框图

该方案要求前馈控制回路的烟气函数准确、参数合理，对于燃烧稳定且煤种不变的工况，该控制方案能正常发挥作用，但当机组负荷波动频繁、经常轮换煤种、、氨测量不准确等情况，存在以下问题：

1.1 启停磨煤机时、煤仓煤种发生变化时，烟气中的NOx浓度发生急剧变化，SCR入口NOX含量大幅变化，容易导致SCR出口NOX浓度超标；

1.2 投入AGC后，机组负荷波动时，喷氨自动会发生震荡，难以收敛。

综上可以看出，常规的PID控制已经很难解决调节系统稳定性和快速性之间的矛盾，并且常规方案无法适应机组变工况状态，基于以上原因，华能太仓电厂在1号机组实施了脱硝实时优化系统“INFIT”，解决了火电机组烟气脱硝控制中的难题。

2 “INFIT”脱硝控制系统策略和特点

通过对SCR烟气脱硝系统数学模拟模型的分析，对电厂脱硝运行环境、考核要求的准准把握，“INFIT”优化系统采用神经网络技术，预测学习控制和自动适应技术，“INFIT”脱硝控制系统控制方案如图2所示：

图2 “INFIT”脱硝控制方案

“INFIT”脱硝优化控制系统算法先进，特点鲜明。

2.1 控制目标采用烟囱入口数据

目前，环保考核以烟囱入口处的NOx浓度测量值作为考核目标，“INFIT”系统直接采用烟囱入口处的NOx浓度作为被调量，控制目标明确，同时也为运行人员的操作调整带来便利。由于从SCR烟气脱硝区出口NOx浓度发生变化到烟囱入处NOx浓度发生变化存在大约1.5～2min的延迟，因此，此控制方案难度比常规调节要大的多。

采用直接以烟囱入口处的NOx浓度测量值作为调节目标的控制系统结构如图2所示，最终控制指令氨气流量指令由“NOx浓度GPC控制器”计算得出，同时SCR进出口的NOx浓度、机组负荷指令、燃料量风量等参数均作为前馈量对GPC控制器的动态性能进行补偿。“NOx浓度GPC控制器”根据“NOx预测模型”所计算出的未来时刻NOx预测值及NOx设定值进行比较，计算出氨气流量的闭环控制值。同时为了尽可能消除烟囱入口NOx浓度测量值的滞后特性对控制性能的影响，增加了“相位补偿网络”和“状态变量控制器”对NOx浓度的大惯性进行补偿。

2.2 以预测控制技术构建整个控制策略

“INFIT”系统采用预测控制技术解决脱硝控制系统大滞后特性，同时运用改进后的相位补偿技术、状态变量技术，取代了常规的PID控制。采用这种方案能预测烟囱入口NOx浓度的变化趋势，再根据被调量的这种变化趋势进行控制，将调节过程大幅提前，从而提高脱硝系统的抗扰动能力和稳定能力。

“INFIT”脱硝控制方案与常规PID方案结构类似，也是采取“前馈”＋“反馈”的控制方案，不同的是，在反馈回路里，“INFIT”脱硝系统采用广义预测控制器GPC取代了原有的PID控制器。

2.3 实时动态补偿和校正

“INFIT”脱硝系统采用智能前馈技术对SCR脱硝控制系统各种扰动进行在线动态补偿，运用神经网络学习算法实时校正动态补偿公式里的各项运算参数，整个控制系统始终处于不断学习的状态，一直向最优控制性能目标逼近。