循环流化床机组烟气脱硝控制系统改进

2.2 烟气脱硝的控制方式———固定物质的量比控制和出口NOx定值控制

固定物质的量比控制方案是基于脱硝效率的控制方式,根据脱硝效率调节氨气流量的调节阀;出口NOx定值控制是使出口NOx浓度保持在一定值,比固定的物质的量比更容易监视,还原剂的消耗量比较小｡

烟气脱硝是一个典型的大迟延､大滞后的反应过程,负荷确定的条件下燃煤煤质变化或者风量的变化都会引起出口NOx浓度出现较大的波动,常用的烟气脱硝控制技术还必须对波动现象进行补偿｡

2.3烟气脱硝控制系统———出口NOx浓度和氨流量串级控制

烟气脱硝控制一般是带有前馈的串级控制系统｡系统自动运行时,出口NOx浓度的比例积分微分(proportionplusintegrationplusdifferentia-tion,PID)控制器作为主回路,氨水的PID控制器为副回路｡当出口NOx浓度与设定值比较出现偏差时,NOx浓度调节器(主调)根据偏差调节喷氨流量信号,通过调节氨气流量调节阀改变喷氨量,使出口NOx浓度等于给定值｡常规的烟气脱硝系统如图2所示,图3为烟气脱硝串级控制系统的结构｡

3、烟气脱硝控制系统改进及仿真分析

3.1 脱硝控制系统试验

对控制对象进行试验,调节阀阶跃扰动下可以得到氨气流量响应曲线和出口NOx浓度对氨气流量的响应曲线｡

氨气流量响应函数

式中s表示一个复数变量｡出口NOx浓度响应函数

利用MATLAB工具箱对控制对象和串级控制系统做阶跃响应可得到如图4所示的3条曲线｡

从图4可以看出,氨流量能够快速响应但存在一定的超调量,出口NOx浓度曲线具有较长调节过程,烟气脱硝系统的串级响应曲线超调量较大,调节时间较长｡

3.2 烟气脱硝系统改进及相应曲线分析

在烟气脱硝控制系统中,由于出口NOx浓度响应迟延的存在,使得控制量不能及时受到控制,整个脱硝过程必然会产生较明显的超调量和较长的调节时间｡对烟气脱硝系统进行改进,目的是减小系统超调,缩短调节时间｡图5为改进后的控制系统的结构｡

图5所示的改进控制系统主要是在主回路中加入一个补偿器来消除系统纯滞后的影响,同时通过调整控制器参数降低系统超调量,缩短系统调节时间｡通过整定控制器,利用改进的控制系统可以得到系统的响应曲线,图6为串级控制响应曲线和改进控制后的响应曲线｡

由图6可以看出,在原串级控制基础上对控制系统进行改进后,系统响应速度明显加强,超调量减小,调节时间缩短,控制品质得到明显提升｡

针对氨逃逸和氧含量的影响,还需要优化炉膛出口烟气流动,加强还原剂与NOx的反应,并调整锅炉燃烧方式,将脱硫与脱硝耦合,控制燃烧过程中的空气系数｡

4、结论

a)大气污染物的控制逐渐加强,进一步降低NOx的排放是必须解决的问题｡对于一些燃用低热值煤的CFB锅炉,投资费用小,经济效益高的SNCR烟气脱硝系统是可行的｡

b)对SNCR烟气脱硝系统的控制系统进行改进,可以实现系统优化,降低超调量,同时缩短调节时间｡通过改进后的控制仿真曲线可以看出,改进后的控制效果要比原来的系统效果好｡进一步对控制系统优化可以将模糊控制､神经网络､自适应控制､专家控制等先进控制技术应用在系统中｡

c)为了实现机组的超低排放,应进一步优化锅炉燃烧方式,同时充分发挥燃煤电厂脱硫､脱硝､脱汞一体化的优势｡

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