水泥脫硝過程控制系統(tǒng)研究.pdf

1、氮氧化物的排放是伴隨在水泥生產(chǎn)中不可避免的過程，目前我國面臨嚴(yán)峻的大氣污染問題，水泥行業(yè)氮氧化物的排放受到國家日趨嚴(yán)格的限制，水泥企業(yè)面臨很大的環(huán)保壓力。水泥行業(yè)脫硝普遍采用SNCR技術(shù)，該技術(shù)具有投資少和環(huán)境效益高的特點，但SNCR技術(shù)在實際的脫硝應(yīng)用中仍存在諸多問題，如脫硝效率不高、氨水消耗量大、依賴合適的溫度窗口以及受燒成系統(tǒng)影響較大等等。目前我國水泥脫硝控制水平較低，多數(shù)為人工控制或常規(guī)PID控制，無法有效解決上述問題，對氮氧化

2、物濃度的控制很難達(dá)到穩(wěn)定的效果，并且噴氨量調(diào)節(jié)不合理，容易造成氨水的浪費。為了降低氮氧化物濃度，保證環(huán)境質(zhì)量達(dá)標(biāo)，同時控制合理的噴氨量，降低企業(yè)運(yùn)行成本，水泥脫硝采用先進(jìn)控制技術(shù)成為必然趨勢。隨著控制技術(shù)的發(fā)展，先進(jìn)控制技術(shù)如預(yù)測控制和專家規(guī)則越來越多的在工業(yè)現(xiàn)場得到實際應(yīng)用。預(yù)測控制對模型的精度要求低，對模型失配有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，能有效克服滯后問題，消除穩(wěn)態(tài)誤差，在火電等行業(yè)的脫硝工程中得到了應(yīng)用，因此預(yù)測控制是水泥脫硝控制技術(shù)的一個

3、很好的選擇。專家規(guī)則通過總結(jié)人工經(jīng)驗，在復(fù)雜情況下有較好的控制效果。
　　本文通過對水泥脫硝工藝的分析，并結(jié)合現(xiàn)場低排放和減少氨水消耗的實際需求，分析了脫硝過程本身存在純滯后以及過渡過程時間較長的典型特征以及燒成系統(tǒng)對脫硝過程的影響影響較大等典型問題，總結(jié)了現(xiàn)有脫硝控制技術(shù)存在的噴氨量調(diào)節(jié)不合理、無法有效克服滯后以及氮氧化物濃度不穩(wěn)定等問題，提出了結(jié)合預(yù)測控制和專家規(guī)則的水泥脫硝控制系統(tǒng)方案，并根據(jù)方案進(jìn)行了深入的研究，利用現(xiàn)場數(shù)

4、據(jù)建立了噴氨量-氮氧化物濃度預(yù)測模型，根據(jù)動態(tài)矩陣控制理論(Dynamic Matrix Control，DMC)設(shè)計了基于脫硝過程模型的預(yù)測控制器，總結(jié)專家經(jīng)驗制定了專家規(guī)則，使脫硝控制不再盲目依賴NOx濃度的反饋值，噴氨量的調(diào)節(jié)更有前瞻性。根據(jù)仿真和現(xiàn)場的調(diào)試確定了脫硝控制器各參數(shù)，并與常規(guī)PID方法進(jìn)行了對比仿真，結(jié)果表明基于預(yù)測控制的水泥脫硝控制效果優(yōu)于常規(guī)PID控制效果。根據(jù)SNCR工藝以及現(xiàn)場實際條件，設(shè)計了氨水制備與供給控

5、制系統(tǒng)，進(jìn)行了點號表的統(tǒng)計、控制器和模塊配置、PLC梯形圖編程以及上位機(jī)組態(tài)，實現(xiàn)了氨水的穩(wěn)定供給。以提高氮氧化物濃度控制精度和提高噴氨量調(diào)節(jié)合理性為目標(biāo)，以水泥脫硝過程控制系統(tǒng)方案為基礎(chǔ)，依托水泥廠現(xiàn)有DCS系統(tǒng)，進(jìn)行了噴氨量優(yōu)化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計、數(shù)據(jù)庫的設(shè)計開發(fā)和優(yōu)化控制軟件的開發(fā)，實現(xiàn)了水泥脫硝過程控制系統(tǒng)的工程化，詳細(xì)介紹了關(guān)鍵算法和各模塊功能的實現(xiàn)過程。經(jīng)過不斷地修改完善以及現(xiàn)場調(diào)試，水泥脫硝過程控制系統(tǒng)成功運(yùn)行，實現(xiàn)了穩(wěn)定