火電機組脫硝噴氨控制系統(tǒng)的深度調(diào)試

北極星環(huán)保網(wǎng)訊:本文介紹了在超潔凈改造過程中，我廠通過深度調(diào)試發(fā)現(xiàn)解決了脫硝噴氨控制系統(tǒng)在自動調(diào)節(jié)過程中遇到的問題，對其中的難點和關(guān)鍵點進行了剖析，并提出了將脫硫出口NOX作為最終設(shè)定值和建立了以SCR入口NOx、SCR出口NOx和脫硫出口NOX等參數(shù)整合的預(yù)測控制，并在實踐中取得了良好的調(diào)節(jié)效果。

【關(guān)鍵詞】火電機組，SCR，脫硝，噴氨控制系統(tǒng)，深度調(diào)試，NOX濃度

0.引言

隨著我國環(huán)境保護法律、法規(guī)和標準的日趨完善、嚴格及執(zhí)法力度的加大，對采用SCR法脫硝的火力發(fā)電廠在確保煙氣排放達標的同時還要增強脫硝系統(tǒng)運行的可靠性、連續(xù)性和經(jīng)濟性。其中脫硝噴氨自動的投入效果，是保證脫硝環(huán)保參數(shù)的前提，且對空預(yù)器的長周期安全運行也具有實際的意義。我司于2016年上半年完成了超潔凈改造，同時也對脫硝噴氨控制系統(tǒng)提出了更高的要求。

1.系統(tǒng)概況

我司煙氣脫硝采用SCR脫硝技術(shù)，SCR工藝整個過程(如圖一所示)包括將還原劑氨（NH3）噴入燃煤鍋爐產(chǎn)生的煙氣中，含有氨氣的煙氣通過一個含有專用催化劑的反應(yīng)器，在催化劑的作用下，氨氣同NOx發(fā)生還原反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成無害的氮（N2）和水蒸氣（H2O）。

目前國內(nèi)常用的控制技術(shù)是新型的計算機控制算法模型預(yù)測控制技術(shù)，采用外掛PLC控制器并且獨立于電廠DCS系統(tǒng)之外，內(nèi)部程序算法封裝后不對電廠技術(shù)人員開放,這樣帶來的新問題是：過于依賴外掛PLC，如果出現(xiàn)故障沒有后備的接替手段。

2.初始的噴氨自動設(shè)計思路

我們不防假設(shè)鍋爐排放NOx濃度為400mg/m3,將鍋爐NOx排放濃度視為NO濃度和NO2濃度之和計算的氨消耗量,根據(jù)其反應(yīng)方程式:4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O和2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O計算如下：

CNO+CNO2=400（1）

CNO/30/(CNO/30+CNO2/46)=0.9（2）

(1)、(2)公式聯(lián)合求解得到CNO、CNO2，CNO=341.78mg/Nm3；CNO2=58.22mg/Nm3，氨氣需求量計算公式為：Q=(q×CNO×17/(30×106)+q×CNO2×17×2/(46×106))×M.

其中，CNO、CNO2進口煙氣NO、NO2的濃度(mg/Nm3)；q為反應(yīng)器進口煙氣流量(Nm3/h)；Q為供氨量(kg/h)；0.9為NO占NOx排放總量的90%；17、30、46分別為NH3、NO、NO2分子量；M為脫硝效率。

從上述反應(yīng)方程式可以看出，理論上NH3和NOX的反應(yīng)摩爾比接近為1，反應(yīng)脫除掉1摩爾的NOX的話，就需要1摩爾的NH3參加反應(yīng)。這就是我們初始思路的噴氨自動設(shè)計的依據(jù)。

我司的SCR煙氣脫硝控制系統(tǒng)是利用脫硝反應(yīng)時NH3/NOX摩爾比近似等于1的原理，使用煙氣進口NOX濃度和煙氣流量的乘積得到基本的NOX含量，就是脫硝入口總共有這么多的NOX，再乘以NH3/NOX摩爾比便可得到液氨需求量，我們這里一般設(shè)置脫硝效率為90%，從而得出需要的液氨流量的摩爾數(shù)，從而根據(jù)密度可以算出對應(yīng)的液氨質(zhì)量，同時分別利用出口、入口NOX濃度變化趨勢和幅度對NH3/NOX摩爾比加以修正（對液氨需求量的修正）并參與控制，最終得到液氨流量的目標設(shè)定值并與實際的液氨質(zhì)量流量進行比較，偏差量進入PID調(diào)節(jié)（如圖二所示）。

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