基于炉膛温度场原理的脱硝控制优化

从通道网格测量数据可以计算得到平面二维温度分布，并使用层析成像算法得到等温图。通道温度、自定义区域温度值(网格子分区的平均值)、转换数值(最低、最高温度，标准偏差，各区间的平均温度差异)可以显示在外部控制设备上，用于锅炉诊断和操作优化。

声学测量技术是唯一不受辐射影响，也无漂移的高温炉膛内温度测量技术。在燃烧性能的控制方面首次的应用是1993年在慕尼黑。在燃煤锅炉中，AGAM系统用来调整炉内温度场平衡。采用此温度场测量和平衡调整的主要好处在于可以提高锅炉的可用性(减少结渣和腐蚀)，并获得更高的生产效率。

声学系统的主要优点是声学温度信号的反应速度非常快。在4秒内就可以刷新一次二维温度场分析测量的结果，温度测量的反应时间比其它传统的控制信号，例如蒸汽量或O2浓度等，快从半分钟至几分钟。因此，根据不同的锅炉类型，相对于蒸汽量和O2浓度，使用声学方法测量炉内温度时，温度信号可以更快的传送至DCS，从而进行基于声波测温技术原理的各类燃烧过程优化控制。

4.2控制策略

4.2.1带有前馈回路的分区串级控制系统

以烟囱入口处的NOx浓度测量值作为调节目标，根据现场试验结果，脱硝被控对象(NH3流量烟囱入口处NOx浓度)的响应纯延迟时间接近3分钟，整个响应过程达十几分钟，是典型的大滞后被控对象，在此种方式下的控制难度将明显增加。

为进一步实现喷氨量最优控制，优化控制可以与温度场测量技术相结合，基于大滞后被控对象的设计思路进行优化，从而有效提前调节过程，获得更好的控制品质。带有前馈回路的串级控制系统已可达到一般的控制出口合格的控制目标，但为实现喷氨量更优控制、使得控制目标与环保考核目标相一致，基于温度场的数据，通过过程数据与NOx生成量的耦合关系，建立起动态模型，以适应控制过程中存在的大滞后延迟问题。

根据温度场模型预测未来NOx的生成量，并根据实测NOx数据，不断修正并在当前时刻给出最优的控制量。同时根据锅炉负荷情况、给煤量、烟气流量作为温度场校核因素，提高控制响应时间。

5经济性分析

采用基于温度场的脱硝控制技术，可以大幅度提高氨气的利用率，降低氨气耗量，以330MW机组例，节省耗氨量10%，年节约液氨费用约为25万元。SCR自动控制采用优化控制策略情况下，可以提高SCR的最大脱硝效率，预计提高催化剂使用寿命7%;同时由于还原剂的利用率提高，在最优的控制状态下，可以降低氨逃逸40%，大大减少了对尾部烟道内设备的威胁，降低了因空预器、电除尘腐蚀堵塞造成的维护运营成本。

6展望

节能减排已经成为中国经济和政治的一项中心任务，针对火电机组节能减排的现实需求，以及锅炉大负荷变化情况下，炉膛温度、烟气量变化对脱硝控制的影响。脱硝的控制技术有望与温度场测量实现进一步完美结合，以克服以往脱硝控制中受监测手段、负荷变化、数据滞后不良因素的影响，实现喷氨量最优控制，减少SCR出口NOx排放量和氨逃逸量，为火电厂SCR脱硝控制系统迈上一个新的高度。

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