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SCR烟气脱硝喷氨自动控制分析及优化

北极星环保网来源:《吉林电力》作者:刘宇鑫等2017/6/1 9:30:34我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:脱硝喷氨 SCR SCR技术

d.烟气流量计算不准。烟气流量通过燃料量计算而来,由于其参与喷氨需求量的计算,其计算的准确程度,将决定计算所得喷氨需求量与实际需求量偏差的大小,偏差太大,主调修正回路无法进行有效地修正调节,从而影响喷氨自动的投入及调节效果。

e.喷氨流量的稳定性差。喷氨流量采用节流孔板的方式测量,其测量数值受到孔板特性的影响,同时受到氨区供氨压力的影响,供氨压力通过机械减压阀和稳压罐调节,供氨压力不稳,波动较大,使喷氨流量测量值频繁发生变化,与阀门开度对应的稳定性差,对调节回路产生扰动,影响调节效果。

f.喷氨不均匀。喷氨不均匀会引起反应器出口NOx含量分布不均匀,进而导致出口NOx测量值不具有代表性,从而影响喷氨自动调节效果;脱硝CEMS取样测点位置选取不当,可能使取样探头处于涡流区,NOx测量数值不能正确反应实际变化,这些也影响喷氨自动的调节效果。

g.控制逻辑设计不完善。PLC实现复杂的模拟量控制较为困难,原有逻辑回路无前馈信号,没有对大延迟属性进行有针对性地优化;原有逻辑对摩尔比进行偏置,对运行人员来说,画面中无摩尔比显示,偏置调整不直观。

3.2优化方法

3.2.1脱硝喷氨自动控制的优化

根据分析结果,优化现有的脱硝喷氨自动控制系统,对脱硝进出口CEMS系统全面细致检查,测点选取不当的进行移位改造;合理调整自动吹扫/标定时间及间隔时间,防止脱硝进出口CEMS装置的吹扫时间重合,最大程度保证接收的NOx、O2含量等参数的真实性;通过喷氨格栅(AIG)喷氨优化调整试验,调整每路进氨支管手阀的开度,调整不同区域的喷氨量,最终达到喷氨均匀;对喷氨调节阀进行检修,并重新调试定位,使两侧阀门开度与流量特性尽量一致,并在分布式控制系统(DCS)中利用函数修正阀门特性。

此外,也优化了控制系统逻辑,由于PLC实现复杂的模拟量控制较为困难,利用电流信号隔离器,将与喷氨自动相关的参数测点同时引入PLC与DCS中,并在DCS中对喷氨自动控制进行逻辑组态,然后将调节阀自动指令再送回PLC输出,脱硝喷氨自动的投切、给定值设定、流量偏置等与自动相关的操作仍在原辅网画面进行,仅在DCS中进行逻辑运算。

将控制逻辑引入DCS后,对喷氨自动控制策略优化,优化后主体仍采用串级回路控制,基于出口的串级控制方式见图1。

脱硝喷氨

图1优化后脱硝氨气串级控制

3.2.2主调及副调控制回路的优化

主调控制回路不再修正摩尔比,而是根据出口NOx质量浓度与其设定值的偏差经PID调节输出,直接对计算出理论所需的喷氨流量进行修正(修正范围0.7~1.3)。理论所需的喷氨流量则是由燃料量所计算出的烟气量乘以入口NOx质量浓度与出口NOx设定值之差,再乘以二者摩尔比得到氨气需求量。

副调控制回路由主调回路修正后得到的喷氨流量,加上运行人员手动偏置量,作为副调的给定值,与喷氨流量测量值的偏差经过PID调节后输出自动控制指令,控制喷氨流量调节阀开度,改变喷氨量大小。为了减小系统迟延的影响,在控制系统中引入了变负荷前馈;另外,由于燃烧工况的变化会影响入口NOx质量浓度,当发现入口NOx质量浓度迅速上升,出口NOx质量浓度超过设定值时,调节已来不及,观察发现尾部烟道处烟气氧量测点,能提前反应入口NOx质量浓度的变化趋势,引入氧量信号作为前馈,来减少迟延与超调。

正常情况下通过脱硝系统出口NOx质量浓度来调节喷氨调门开度,从而调节喷氨流量,当出口分析仪进行吹扫/标定时,闭锁主调PID运算,保持原输出,减少超调;当氨逃逸率超过2×10-6mg/m3,副调回路闭锁,防止过量氨的喷入。

在喷氨调节系统自动调节时,通过观察曲线发现,喷氨调门开度基本在25%~55%就能满足不同负荷下脱硝效率的要求,结合阀门流量特性,同时为防止测点反应迟缓,造成调节阀过开或过关,所以限制喷氨调节阀开度自动指令在20%~70%进行调节,以免超调;手动操作时调门无开度限制,可在0~100%操作。

4优化后的效果

优化后的脱硝喷氨自动调节品质有了明显改善,基本满足机组各种参数运行工况的变化,自动调节可长期投入,出口NOx质量浓度基本能稳定在设定值的±20mg/m3范围以内,喷氨自动控制能满足运行要求,氨的逃逸率控制在3×10-6mg/m3内,减轻了运行人员的操作强度,使NOx排放浓度满足环保要求。

5结束语

通过对现有喷氨自动控制系统的优化,自动调节品质虽然有了明显改善,但是随着环保标准的日趋严格,以及超低排放改造的实施,对脱硝喷氨这种大延迟自动控制系统,传统的PID控制将很难满足现场控制要求,因此探索结合模糊控制、神经网络、史密斯预估等先进控制算法进行优化,是今后学习工作的一个方向,以期找到合理的控制策略,提高控制品质,满足脱硝自动控制的要求,为脱硝系统的安全、稳定和经济运行提供保障。

参考文献略

《吉林电力》作者:刘宇鑫,梁红雨,李修成,司瑞才,王松

延伸阅读:

基于CFD建模的1000MW电站锅炉SCR脱硝系统喷氨策略优化

大唐林州热电基于现代控制的脱硝喷氨自动优化

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