本實用新型涉及工業(yè)爐窯煙氣凈化領(lǐng)域，尤其是一種工業(yè)爐窯煙氣低溫SCR脫硝的蒸汽加熱器控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

爐窯煙氣脫硝主要的工藝方法為SNCR (非選擇性催化還原)和SCR（選擇性催化還原）。其中，SCR工藝需要催化劑，具有較高的脫硝效率。隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格，越來越多的工業(yè)爐窯煙氣處理系統(tǒng)采用SCR脫硝工藝來以降低氮氧化物NOx的排放。

SCR脫硝工藝的主要原理是利用氮氧化物NOx與還原劑在布置有催化劑的反應(yīng)器中發(fā)生還原反應(yīng)，生成無害的氮氣N₂，從而達到凈化煙氣的目的。其中，SCR反應(yīng)器中的反應(yīng)溫度是保證脫硝效率、延長催化劑壽命及控制反應(yīng)生成物的一項關(guān)鍵因素。

目前大多數(shù)的工業(yè)爐窯煙氣不具有合適的SCR反應(yīng)溫度，尤其在濕法脫硫工藝之后，煙氣溫度已降至更低的水平，故為采用SCR脫硝工藝，需要設(shè)置蒸汽加熱器，使煙氣溫度回升到合適的溫度，從而滿足低溫SCR脫硝工藝所需的反應(yīng)溫度。

目前，在低溫SCR脫硝工藝中，對于反應(yīng)溫度的控制多采用手動控制或簡單的自動控制，難以滿足工業(yè)爐窯煙氣系統(tǒng)工況波動大、非線性和時滯性的要求，亟待進一步改進。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的目的在于：提供一種快速、超調(diào)量小和精度高，對變化和干擾適應(yīng)能力強，并具有較好的穩(wěn)定性和魯棒性的，工業(yè)爐窯煙氣低溫SCR脫硝的蒸汽加熱器控制系統(tǒng)。

本實用新型所采取的技術(shù)方案是：

一種工業(yè)爐窯煙氣低溫SCR脫硝的蒸汽加熱器控制系統(tǒng)，包括蒸汽加熱器和控制器，所述蒸汽加熱器分別連接有煙氣進口風(fēng)道、煙氣出口風(fēng)道、蒸汽進口管道和冷凝水出口管道，所述煙氣出口風(fēng)道上布置有出口煙氣溫度傳感器，所述蒸汽進口管道上布置有蒸汽流量電動調(diào)節(jié)閥和蒸汽流量計，所述控制器包括蒸汽流量前饋控制器、蒸汽加熱器出口煙溫反饋控制器和蒸汽流量控制器，所述出口煙氣溫度傳感器的輸出端與蒸汽加熱器出口煙溫反饋控制器的輸入端連接，所述蒸汽流量計的輸出端與蒸汽流量前饋控制器的輸入端連接，所述蒸汽加熱器出口煙溫反饋控制器的輸出端以及蒸汽流量前饋控制器的輸出端均與蒸汽流量控制器的輸入端連接，所述蒸汽流量控制器的輸出端與蒸汽流量電動調(diào)節(jié)閥的輸入端連接。

進一步，還包括換熱器數(shù)據(jù)處理器和出口煙溫設(shè)定值輸入模塊，所述換熱器數(shù)據(jù)處理器的輸入端分別與出口煙溫設(shè)定值輸入模塊的輸出端、蒸汽流量計的輸出端以及出口煙氣溫度傳感器的輸出端連接，所述換熱器數(shù)據(jù)處理器的輸出端與蒸汽流量前饋控制器的輸入端連接，所述出口煙溫設(shè)定值輸入模塊的輸出端還與蒸汽加熱器出口煙溫反饋控制器的輸入端連接。

進一步，所述煙氣進口風(fēng)道上布置有煙氣流量計和進口煙氣溫度傳感器，所述蒸汽進口管道上還布置有蒸汽溫度傳感器，所述煙氣流量計的輸出端、進口煙氣溫度傳感器的輸出端和蒸汽溫度傳感器的輸出端均與換熱器數(shù)據(jù)處理器的輸入端連接。

進一步，所述換熱器數(shù)據(jù)處理器包括出口煙溫設(shè)定值輸入接口、出口煙氣溫度輸入接口、進口煙氣流量輸入接口、進口煙氣溫度輸入接口、進口蒸汽流量輸入接口、進口蒸汽溫度輸入接口、存儲器、可編程邏輯控制器和蒸汽流量計算值輸出接口，所述出口煙溫設(shè)定值輸入接口的輸出端、出口煙氣溫度輸入接口的輸出端、進口煙氣流量輸入接口的輸出端、進口煙氣溫度輸入接口的輸出端、進口蒸汽流量輸入接口的輸出端、進口蒸汽溫度輸入接口的輸出端、存儲器和蒸汽流量計算值輸出接口的輸入端均與可編程邏輯控制器連接，所述出口煙溫設(shè)定值輸入接口的輸入端與出口煙溫設(shè)定值輸入模塊的輸出端連接，所述出口煙氣溫度輸入接口的輸入端與出口煙氣溫度傳感器的輸出端連接，所述進口煙氣溫度輸入接口的輸入端與進口煙氣溫度傳感器的輸出端連接，所述進口煙氣流量輸入接口的輸入端與煙氣流量計的輸出端連接，所述進口蒸汽流量輸入接口的輸入端與蒸汽流量計的輸出端連接，所述進口蒸汽溫度輸入接口的輸入端與蒸汽溫度傳感器的輸出端連接，所述蒸汽流量計算值輸出接口的輸出端與蒸汽流量前饋控制器的輸入端連接。

進一步，所述煙氣進口風(fēng)道上還布置有煙氣流量控制閥。

進一步，所述蒸汽進口管道上還布置有安全閥。

進一步，出口煙溫設(shè)定值輸入模塊采用鍵盤。

進一步，所述蒸汽流量前饋控制器和蒸汽加熱器出口煙溫反饋控制器均采用PID控制器。

進一步，所述蒸汽流量控制器采用Fuzzy-PID 控制器。

本實用新型的有益效果是：包括蒸汽加熱器和控制器，蒸汽加熱器分別連接有煙氣進口風(fēng)道、煙氣出口風(fēng)道、蒸汽進口管道和冷凝水出口管道，煙氣出口風(fēng)道上布置有出口煙氣溫度傳感器，蒸汽進口管道上布置有蒸汽流量電動調(diào)節(jié)閥和蒸汽流量計，控制器包括蒸汽流量前饋控制器、蒸汽加熱器出口煙溫反饋控制器和蒸汽流量控制器，增設(shè)了蒸汽流量前饋控制器和蒸汽加熱器出口煙溫反饋控制器，結(jié)合了前饋控制器先檢測后控制、調(diào)節(jié)及時快速的特點和反饋控制器精度高、超調(diào)小、自適應(yīng)的特點，組成控制器來綜合調(diào)控蒸汽流量電動調(diào)節(jié)閥的蒸汽流量，具有調(diào)節(jié)速度快、超調(diào)量小和精度高的優(yōu)點，對變化和干擾適應(yīng)能力強，并具有較好的穩(wěn)定性和魯棒性。

附圖說明

圖1為本實用新型一種工業(yè)爐窯煙氣低溫SCR脫硝的蒸汽加熱器控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型換熱器數(shù)據(jù)處理器的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實施方式

參照圖1，一種工業(yè)爐窯煙氣低溫SCR脫硝的蒸汽加熱器控制系統(tǒng)，包括蒸汽加熱器SGH和控制器，所述蒸汽加熱器SGH分別連接有煙氣進口風(fēng)道1、煙氣出口風(fēng)道2、蒸汽進口管道3和冷凝水出口管道4，所述煙氣出口風(fēng)道2上布置有出口煙氣溫度傳感器T2，所述蒸汽進口管道3上布置有蒸汽流量電動調(diào)節(jié)閥31和蒸汽流量計Q，所述控制器包括蒸汽流量前饋控制器、蒸汽加熱器出口煙溫反饋控制器和蒸汽流量控制器，所述出口煙氣溫度傳感器T2的輸出端與蒸汽加熱器出口煙溫反饋控制器的輸入端連接，所述蒸汽流量計Q的輸出端與蒸汽流量前饋控制器的輸入端連接，所述蒸汽加熱器出口煙溫反饋控制器的輸出端以及蒸汽流量前饋控制器的輸出端均與蒸汽流量控制器的輸入端連接，所述蒸汽流量控制器的輸出端與蒸汽流量電動調(diào)節(jié)閥31的輸入端連接。

參照圖1，進一步作為優(yōu)選的實施方式，還包括換熱器數(shù)據(jù)處理器和出口煙溫設(shè)定值輸入模塊SP，所述換熱器數(shù)據(jù)處理器的輸入端分別與出口煙溫設(shè)定值輸入模塊SP的輸出端、蒸汽流量計Q的輸出端以及出口煙氣溫度傳感器T2的輸出端連接，所述換熱器數(shù)據(jù)處理器的輸出端與蒸汽流量前饋控制器的輸入端連接，所述出口煙溫設(shè)定值輸入模塊SP的輸出端還與蒸汽加熱器出口煙溫反饋控制器的輸入端連接。

參照圖1，進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述煙氣進口風(fēng)道1上布置有煙氣流量計Q1和進口煙氣溫度傳感器T1，所述蒸汽進口管道3上還布置有蒸汽溫度傳感器T3，所述煙氣流量計Q1的輸出端、進口煙氣溫度傳感器T1的輸出端和蒸汽溫度傳感器T3的輸出端均與換熱器數(shù)據(jù)處理器的輸入端連接。

參照圖1和圖2，進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述換熱器數(shù)據(jù)處理器包括出口煙溫設(shè)定值輸入接口、出口煙氣溫度輸入接口、進口煙氣流量輸入接口、進口煙氣溫度輸入接口、進口蒸汽流量輸入接口、進口蒸汽溫度輸入接口、存儲器、可編程邏輯控制器和蒸汽流量計算值輸出接口，所述出口煙溫設(shè)定值輸入接口的輸出端、出口煙氣溫度輸入接口的輸出端、進口煙氣流量輸入接口的輸出端、進口煙氣溫度輸入接口的輸出端、進口蒸汽流量輸入接口的輸出端、進口蒸汽溫度輸入接口的輸出端、存儲器和蒸汽流量計算值輸出接口的輸入端均與可編程邏輯控制器連接，所述出口煙溫設(shè)定值輸入接口的輸入端與出口煙溫設(shè)定值輸入模塊SP的輸出端連接，所述出口煙氣溫度輸入接口的輸入端與出口煙氣溫度傳感器T2的輸出端連接，所述進口煙氣溫度輸入接口的輸入端與進口煙氣溫度傳感器T1的輸出端連接，所述進口煙氣流量輸入接口的輸入端與煙氣流量計Q1的輸出端連接，所述進口蒸汽流量輸入接口的輸入端與蒸汽流量計Q的輸出端連接，所述進口蒸汽溫度輸入接口的輸入端與蒸汽溫度傳感器T3的輸出端連接，所述蒸汽流量計算值輸出接口的輸出端與蒸汽流量前饋控制器的輸入端連接。

參照圖1，進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述煙氣進口風(fēng)道1上還布置有煙氣流量控制閥11。

參照圖1，進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述蒸汽進口管道3上還布置有安全閥32。

進一步作為優(yōu)選的實施方式，出口煙溫設(shè)定值輸入模塊采用鍵盤。

進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述蒸汽流量前饋控制器和蒸汽加熱器出口煙溫反饋控制器均采用PID控制器。

進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述蒸汽流量控制器采用Fuzzy-PID 控制器。

下面結(jié)合說明書附圖和具體實施例對本實用新型作進一步解釋和說明。

實施例一

針對現(xiàn)有技術(shù)難以滿足工業(yè)爐窯煙氣系統(tǒng)工況波動大、非線性和時滯性要求的問題，本實用新型提出了一種新的工業(yè)爐窯煙氣低溫SCR脫硝的蒸汽加熱器控制系統(tǒng)。如圖1所示，該系統(tǒng)包括蒸汽加熱器SGH、換熱器數(shù)據(jù)處理器和控制器。

如圖1所示，蒸汽加熱器 SGH分別與煙氣進口風(fēng)道1、煙氣出口風(fēng)道2、蒸汽進口管道3以及冷凝水出口管道4相連接。經(jīng)過脫硫處理的煙氣通過煙氣進口風(fēng)道1進入蒸汽加熱器SGH中與通過蒸汽進口管道3而進入蒸汽加熱器SGH的工業(yè)爐窯發(fā)電廠的余熱飽和蒸汽進行換熱，而吸收熱量后，煙氣的溫度得到提高，通過煙氣出口風(fēng)道2排出。通過煙氣出口風(fēng)道2排出的煙氣已滿足了下一步低溫SCR脫硝工藝的溫度要求。同時，余熱飽和蒸汽釋放汽化潛熱，最后以冷凝水的形式通過冷凝水出口管道4排出蒸汽加熱器SGH。

本實用新型在蒸汽加熱器SGH的煙氣進口風(fēng)道上布置有煙氣流量控制閥11、煙氣流量計Q1、進口煙氣溫度傳感器T1。在蒸汽加熱器SGH的煙氣出口風(fēng)道2上布置有出口煙氣溫度傳感器T2，在蒸汽加熱器SGH的蒸汽進口管道3上布置有蒸汽流量電動調(diào)節(jié)閥31、安全閥32、蒸汽流量計Q和蒸汽溫度傳感器T3。安全閥32 能夠在壓力過大時打開釋放蒸汽，保證系統(tǒng)的安全。煙氣流量控制閥11和蒸汽流量電動調(diào)節(jié)閥31用于調(diào)節(jié)流量的大小。煙氣流量計Q1和蒸汽流量計Q分別測量煙氣進口風(fēng)道1的實時煙氣流量和蒸汽進口管道3的實時蒸汽流量。進口煙氣溫度傳感器T1、出口煙氣溫度傳感器T2和蒸汽溫度傳感器T3分別測量煙氣進口風(fēng)道1的實時煙氣溫度、煙氣出口風(fēng)道2的實時煙氣溫度和蒸汽進口管道3的實時蒸汽溫度。如圖1所示，本實用新型還設(shè)有出口煙溫設(shè)定值輸入模塊SP，用于輸入用戶需要設(shè)定的煙氣出口風(fēng)道2的煙氣溫度。出口煙溫設(shè)定值輸入模塊SP可通過現(xiàn)有的鍵盤來實現(xiàn)。

為了更準(zhǔn)確地反映蒸汽加熱器的實際運行工況和長期使用中換熱面結(jié)垢對換熱效率的影響，本實用新型還增設(shè)了換熱器數(shù)據(jù)處理器。如圖2所示，換熱器數(shù)據(jù)處理器可進一步細分為出口煙溫設(shè)定值輸入接口、出口煙氣溫度輸入接口、進口煙氣流量輸入接口、進口煙氣溫度輸入接口、進口蒸汽流量輸入接口、進口蒸汽溫度輸入接口、存儲器、可編程邏輯控制器和蒸汽流量計算值輸出接口。出口煙溫設(shè)定值輸入接口、出口煙氣溫度輸入接口、進口煙氣流量輸入接口、進口煙氣溫度輸入接口、進口蒸汽流量輸入接口和進口蒸汽溫度輸入接口，用于獲取輸入的出口煙溫設(shè)定值、流量計和溫度傳感器實時獲取的流量值和溫度值等數(shù)據(jù)。存儲器，用于存儲獲取的數(shù)據(jù)以及歷史數(shù)據(jù)?？删幊踢壿嬁刂破?，用于根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)以及歷史數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理（包括計算、分析等），以觸發(fā)相應(yīng)的控制信號來得出蒸汽流量計算值。其中，可編程邏輯控制器根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)以及歷史數(shù)據(jù)得出蒸汽流量計算值這一過程可沿用現(xiàn)有的方法，如訓(xùn)練、建模等方法。蒸汽流量計算值輸出接口，用于將蒸汽流量計算值輸出給控制器。

如圖1所示，控制器可進一步細分為蒸汽流量前饋控制器、蒸汽加熱器出口煙溫反饋控制器和蒸汽流量控制器。其中，蒸汽流量前饋控制器以蒸汽流量計Q實時采集的蒸汽流量為主控參數(shù)，蒸汽加熱器出口煙溫反饋控制器以出口煙氣溫度傳感器T2反饋的副控參數(shù)（相對于蒸汽流量主控參數(shù)來說的，因為系統(tǒng)最終通過調(diào)節(jié)蒸汽進口管道3的流量來實現(xiàn)出口煙氣溫度的控制）。蒸汽流量控制器，用于根據(jù)蒸汽流量前饋控制器的輸出結(jié)果和蒸汽加熱器出口煙溫反饋控制器的輸出結(jié)果觸發(fā)最終的蒸汽流量控制信號，以調(diào)節(jié)蒸汽加熱器中的蒸汽流量，進而達到控制蒸汽加熱器出口煙氣溫度的目的，保證了低溫SCR脫硝反應(yīng)在適當(dāng)?shù)臒煔鉁囟认逻M行。

本實用新型采用了并級控制的方式，將蒸汽流量前饋控制器和蒸汽加熱器出口煙溫反饋控制器并聯(lián)起來，并將二者的輸出結(jié)果直接作為蒸汽流量控制器的設(shè)定值，是自動化控制常用的控制手段。蒸汽流量前饋控制器、蒸汽加熱器出口煙溫反饋控制器均可采用現(xiàn)有的PID控制器來實現(xiàn)，而蒸汽流量控制器則可采用現(xiàn)有的Fuzzy-PID控制器來實現(xiàn)。Fuzzy-PID控制器為傳統(tǒng)PID 控制器與模糊控制器構(gòu)成的模糊PID控制器，集合了兩種控制器的優(yōu)點，被廣泛用于既需要時間響應(yīng)快又需要穩(wěn)態(tài)精度的工業(yè)控制中。

最后需要強調(diào)的是，本實用新型只涉及結(jié)構(gòu)上的改進，并沒有涉及到軟件方法上的改進，本實用新型中的可編程邏輯控制器雖然涉及到數(shù)據(jù)處理的內(nèi)容，但是其可采用現(xiàn)有技術(shù)手段來實現(xiàn)，并沒有在數(shù)據(jù)處理方法上有任何改進，因此，本實用新型并不涉及數(shù)據(jù)處理等方法上的改進，即不涉及任何軟件上的改進。

以上是對本實用新型的較佳實施進行了具體說明，但本實用新型并不限于所述實施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本實用新型精神的前提下還可做作出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。