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火电机组脱硝喷氨控制系统的深度调试

北极星环保网来源:清洁高效燃煤发电 王永涛 史永军2017/9/29 11:26:59我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:脱硝喷氨 SCR 脱硝技术

北极星环保网讯:本文介绍了在超洁净改造过程中,我厂通过深度调试发现解决了脱硝喷氨控制系统在自动调节过程中遇到的问题,对其中的难点和关键点进行了剖析,并提出了将脱硫出口NOX作为最终设定值和建立了以SCR入口NOx、SCR出口NOx和脱硫出口NOX等参数整合的预测控制,并在实践中取得了良好的调节效果。

【关键词】火电机组,SCR,脱硝,喷氨控制系统,深度调试,NOX浓度

0.引言

随着我国环境保护法律、法规和标准的日趋完善、严格及执法力度的加大,对采用SCR法脱硝的火力发电厂在确保烟气排放达标的同时还要增强脱硝系统运行的可靠性、连续性和经济性。其中脱硝喷氨自动的投入效果,是保证脱硝环保参数的前提,且对空预器的长周期安全运行也具有实际的意义。我司于2016年上半年完成了超洁净改造,同时也对脱硝喷氨控制系统提出了更高的要求。

1.系统概况

我司烟气脱硝采用SCR脱硝技术,SCR工艺整个过程(如图一所示)包括将还原剂氨(NH3)喷入燃煤锅炉产生的烟气中,含有氨气的烟气通过一个含有专用催化剂的反应器,在催化剂的作用下,氨气同NOx发生还原反应,转化成无害的氮(N2)和水蒸气(H2O)。

目前国内常用的控制技术是新型的计算机控制算法模型预测控制技术,采用外挂PLC控制器并且独立于电厂DCS系统之外,内部程序算法封装后不对电厂技术人员开放,这样带来的新问题是:过于依赖外挂PLC,如果出现故障没有后备的接替手段。

SCR脱硝技术

2.初始的喷氨自动设计思路

我们不防假设锅炉排放NOx浓度为400mg/m3,将锅炉NOx排放浓度视为NO浓度和NO2浓度之和计算的氨消耗量,根据其反应方程式:4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O和2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O计算如下:

CNO+CNO2=400(1)

CNO/30/(CNO/30+CNO2/46)=0.9(2)

(1)、(2)公式联合求解得到CNO、CNO2,CNO=341.78mg/Nm3;CNO2=58.22mg/Nm3,氨气需求量计算公式为:Q=(q×CNO×17/(30×106)+q×CNO2×17×2/(46×106))×M.

其中,CNO、CNO2进口烟气NO、NO2的浓度(mg/Nm3);q为反应器进口烟气流量(Nm3/h);Q为供氨量(kg/h);0.9为NO占NOx排放总量的90%;17、30、46分别为NH3、NO、NO2分子量;M为脱硝效率。

从上述反应方程式可以看出,理论上NH3和NOX的反应摩尔比接近为1,反应脱除掉1摩尔的NOX的话,就需要1摩尔的NH3参加反应。这就是我们初始思路的喷氨自动设计的依据。

我司的SCR烟气脱硝控制系统是利用脱硝反应时NH3/NOX摩尔比近似等于1的原理,使用烟气进口NOX浓度和烟气流量的乘积得到基本的NOX含量,就是脱硝入口总共有这么多的NOX,再乘以NH3/NOX摩尔比便可得到液氨需求量,我们这里一般设置脱硝效率为90%,从而得出需要的液氨流量的摩尔数,从而根据密度可以算出对应的液氨质量,同时分别利用出口、入口NOX浓度变化趋势和幅度对NH3/NOX摩尔比加以修正(对液氨需求量的修正)并参与控制,最终得到液氨流量的目标设定值并与实际的液氨质量流量进行比较,偏差量进入PID调节(如图二所示)。

SCR脱硝技术

延伸阅读:

660MW塔式直流炉SCR烟气脱硝喷氨调整探讨与研究

脱硝喷氨自动控制在大型火电厂中应用案例分析

基于流场诊断的燃煤电站SCR系统喷氨优化及试验验证

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