基于氨逃逸動(dòng)態(tài)目標(biāo)值的脫硝控制研究

大氣網(wǎng)訊:摘要：針對(duì)鍋爐脫硝系統(tǒng)常見問題，通過試驗(yàn)摸清了鍋爐負(fù)荷、煙氣含氧量、在線監(jiān)測(cè)等因素對(duì)脫硝的具體影響，提出了基于氨逃逸動(dòng)態(tài)目標(biāo)值的脫硝控制理念，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合出滿足各種工況條件的氨逃逸濃度經(jīng)驗(yàn)公式，并應(yīng)用于DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)，在保持脫硝系統(tǒng)現(xiàn)有硬件配置不變的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了持續(xù)、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的達(dá)標(biāo)排放。

1機(jī)組概述

臺(tái)州市椒江熱電有限公司新建成2臺(tái)100t/h高溫高壓循環(huán)流化床鍋爐，煙氣排放執(zhí)行《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2011)中的天然氣鍋爐排放標(biāo)準(zhǔn)，即SO2≤35mg/Nm3、NOx≤50mg/Nm3、粉塵蒸≤5mg/Nm3;

根據(jù)鍋爐廠提供的設(shè)計(jì)參數(shù)，脫硝系統(tǒng)采用“SNCR+SCR"藕合工藝，還原劑采用20%濃度氨水，在鍋爐旋風(fēng)除塵器人口布置一層雙流體SNCR噴槍，在省煤器出口布置一層中溫蜂窩式催化劑，不設(shè)置備用催化劑層。

2面臨問題

機(jī)組投運(yùn)后，發(fā)現(xiàn)實(shí)際運(yùn)行參數(shù)與原設(shè)計(jì)參數(shù)偏離嚴(yán)重，主要表現(xiàn)為：NOx實(shí)際生成濃度是設(shè)計(jì)值的兩倍;旋風(fēng)分離器人口煙溫低于設(shè)計(jì)值70℃，且低負(fù)荷時(shí)低于SNCR脫硝溫度窗口；煙氣量比設(shè)計(jì)值大20%左右。鍋爐廠家根據(jù)經(jīng)驗(yàn)調(diào)整優(yōu)化了一、二次風(fēng)比例等部分參數(shù)，但效果不明顯，低氧燃燒時(shí)還造成鍋爐飛灰中含炭量嚴(yán)重偏高。鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)與實(shí)際運(yùn)行參數(shù)對(duì)比見表1。

表1鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)與實(shí)際運(yùn)行參數(shù)對(duì)比表

另外，由于本鍋爐的主要功能是給工業(yè)園區(qū)提供蒸氣，因此負(fù)荷波動(dòng)具有幅度大、快速而頻繁的特點(diǎn)，同時(shí)鍋爐控制的智能化程度不高，負(fù)荷變動(dòng)時(shí)，鍋爐運(yùn)行參數(shù)主要由運(yùn)行人員手動(dòng)調(diào)整，各項(xiàng)參數(shù)調(diào)整不同步，導(dǎo)致煙氣參數(shù)波動(dòng)劇烈，采用傳統(tǒng)的PID控制不能保證NOx和氨逃逸穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

3NOx生成濃度和在線監(jiān)測(cè)對(duì)脫硝系統(tǒng)控制影響的試驗(yàn)研究

上述問題在電廠鍋爐中廣泛存在，因此如何在保持現(xiàn)有硬件配置不變的基礎(chǔ)上，通過調(diào)整控制方法實(shí)現(xiàn)NOx和氨逃逸穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，具有重要的意義。

調(diào)整控制方法的前提首先是通過試驗(yàn)摸清影響脫硝的各因子在該鍋爐的具體影響。

3.1鍋爐負(fù)荷(燃燒溫度)對(duì)NOx生成濃度的影響試驗(yàn)

影響NOx生成濃度的一個(gè)主要因素是爐膛燃燒溫度，而爐膛燃燒溫度與鍋爐負(fù)荷呈正相關(guān)性，因此第一個(gè)試驗(yàn)即保持其它條件不變，通過改變鍋爐負(fù)荷(燃燒溫度)觀察NOx生成濃度的變化(見表2)。

表2鍋爐負(fù)荷一NOx生成濃度試驗(yàn)記錄

從鍋爐負(fù)荷一NOx生成濃度趨勢(shì)線可直觀反映出NOx生成濃度與鍋爐負(fù)荷呈現(xiàn)幾乎一致的變化趨勢(shì)(見圖1)，當(dāng)鍋爐負(fù)荷低于50t/h時(shí)，生成濃度可低于50mg/Nm3，當(dāng)負(fù)荷高于85t/h時(shí)，濃度基本都在200mg/Nm3以上，滿負(fù)荷時(shí)達(dá)到300mg/Nm3;

圖1鍋爐負(fù)荷一NOx生成濃度趨勢(shì)線

3.2鍋爐煙氣含氧量對(duì)NOx生成濃度的影響試驗(yàn)

根據(jù)NOx的生成理論，燃燒時(shí)的氧化氨圍是影響NOx生成濃度的另一個(gè)主要因素，因此第二個(gè)試驗(yàn)即保持其它條件不變，通過改變煙氣含氧量觀察NOx生成濃度的變化(見表3)。NOx生成濃度與煙氣含氧量同樣呈現(xiàn)幾乎一致的變化趨勢(shì)(見圖2)。

表3煙氣含氧量一NOx生成濃度試驗(yàn)記錄

圖2煙氣含氧量一NOx生成濃度趨勢(shì)線

3.3監(jiān)測(cè)斷面的影響

脫硝系統(tǒng)設(shè)置廠‘套氨逃逸在線監(jiān)測(cè)和一套NOx在線監(jiān)測(cè)。氨逃逸在線監(jiān)測(cè)安裝在空氣預(yù)熱器處，NOx,O2在線監(jiān)測(cè)安裝在布袋除塵器后。根據(jù)DCS曲線分析，當(dāng)改變氨水噴射量時(shí)，氨水流量峰值與氨逃逸峰值相差時(shí)間約3-5分鐘，氨水流量峰值與NOx谷值相差時(shí)間為8一10分鐘。