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燃煤机组SCR脱硝系统近零排放下热工控制关键技术研究与工程实践

北极星环保网来源:李德波 等2019/3/25 9:42:48我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:SCR脱硝 SCR催化剂 脱硝系统

(2)对烟囱出口NOx浓度与A、B侧出口NOx浓度进行比较、评估得出A、B侧出口NOx浓度与烟囱NOx浓度的偏差,对控制器的NOx测量值进行智能修正;对A、B侧喷氨量及入口NOx浓度进行比较、评估得出A、B侧之间的偏差,对A、B侧喷氨量进行智能配比。现有机组改脱硝系统受锅炉结构的限制,出口NOx测点的烟道成狭长型存在流场不均的问题,因而烟囱NOx浓度与SCR出口NOx浓度测量存在一定的偏差。

 以环保考核点烟囱NOx为基准对SCR出口NOx进行实时比较,当累计平均值超过一定误差时对控制器的NOx测量值进行智能修正,确保控制稳定。A、B侧烟气流量也不能做到完全一致,因而A、B侧的喷氨需要进行智能配比修正,确保两侧喷氨的相对一致。

(3)根据对CEMS仪表状态的判断,通过A、B侧浓度差值替代的方式,消除仪表校准过程中控制的不可判断性。由于CEMS分析仪表每隔4h进行一次10min的吹扫校准,在10min内,CEMS分析仪表端做保持处理,如果燃烧工况变化引起NOx浓度的波动,预测算法将无法通过入口NOx的变化率做出对应的预测,在CEMS测量恢复后,会导致调节的波动。

因而不能简单的通过测量保持来解决,利用A,B侧CEMS吹扫校准不同步,A侧吹扫时通过B侧替代,同时考虑到A,B侧测量不一致,需要进行差值叠加,这样就能很好的解决了吹扫校准而引起的调节波动。

(4)根据脱硝系统出口NOx控制波动情况(任何工况均<50mg/Nm3)倒推出设定值上限,按设定上限和85%脱硝效率对应的设定值取小值得出控制设定值,在满足脱硝效率的同时,确保全工况控制过程NOx不超50mg/Nm3。

通过回路优化引入智能预测算法,大幅提高了系统闭环稳定性和抗扰动能力,有效的将烟囱出口NOx浓度控制在50mg/Nm3以下。通过表8、表9看出,10天时间NOx排放没有超过50mg/Nm3,有效的控制了NOx的超标。

QQ截图20190325094049.jpgQQ截图20190325094105.jpg

4 脱硝系统控制优化改进效果分析

通过选取改造优化前时间段2014-5-1 00:00至2014-5-11 00:00,部分优化后时间段2015-1-21 00:00至2015-1-31 00:00以及优化实践完成时间段2015-8-1 00:00至2015-8-11 00:00的数据,对优化前后3、4号机组NOx排放进对比,时间间隔为1分钟。

通过表8、表9可以看出,在未进行改造优化前,3、4号机组脱硝系统投运率受最低投运温度的限制只能达到45-50%,平均排放浓度处于较高的水平。通过省煤器分级改造及脱硝系统保护逻辑优化后脱硝系统已能实现100%的投运率,通过锅炉专业对燃烧系统的整改3号SCR入口NOx平均浓度降低了30mg/Nm3,但烟囱NOx超过50mg/Nm3的时间仍高达2928min,SCR入口NOx波动超过250mg/Nm3和300 mg/Nm3的时间并没有大幅减少。

通过经过燃烧调整、引入智能预测算法等优化措施,SCR入口NOx平均浓度进一步降低,SCR入口NOx波动超过250mg/Nm3和300 mg/Nm3的时间也大幅的减少,3号SCR入口NOx平均浓度降低了50mg/Nm3。烟尘NOx超过50mg/Nm3的时间进一步降低至0,整个脱硝NOx排放处于最优状态,真正实现了脱硝系统在任何时刻都达到“近零排放”下环保要求。

5结论

针对某电厂在进行“近零排放”改造后NOx无法长期稳定排放技术问题,从控制逻辑着手对脱硝系统实现“近零排放”存在的问题进行研究分析,进行了一系列优化技术研究,实践表明取得了良好的工程应用效果。主要结论如下:

(1)创新性地提出通过SO2质量浓度及入口NOx浓度来确定SCR最低运行温度方法,见表2,在最优情况下SCR最低运行温度可以降至293℃,确保了锅炉稳燃负荷(220MW)以上全工况脱硝的实现

(2)将容错逻辑设计思想引入脱硝系统保护逻辑,确保脱硝系统长期稳定运行;

(3)通过NOx生成端优化,机组NOx平均值进一步降低,基本控制在200mg/Nm3,同时大幅减少了入口NOx超过250mg/Nm3的时间,极大缓解了NOx脱除端的控制压力;

(4)在原有的前馈-反馈串级控制的基础上引入智能预测前馈控制,有效的进行偏差调节。大幅提高了系统闭环稳定性和抗扰动能力,有效的将烟囱出口NOx浓度控制在50mg/Nm3以下。通过表6、表7看出,10天时间NOx排放没有超过50mg/Nm3,有效的控制了NOx的超标。

(5)通过上述的热工控制优化,烟囱NOx超过50mg/Nm3的时间进一步降低至0,整个脱硝NOx排放处于最优状态,真正实现了脱硝系统在任何时刻都达到“近零排放”下环保要求。

本文针对目前燃煤机组SCR脱硝系统热工控制方面关键技术研究和工程实践效果分析,对我国其它燃煤电站开展“近零排放”后实现NOx稳定环保排放,具有较好的借鉴价值。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金(NO:51376161),中国南方电网重点科研项目等资助,研究也得到了广东珠海金湾发电有限公司大力帮助,使得科研项目理论研究成果能够在现场得到应用,在此表示感谢。

延伸阅读:

SCR脱硝系统分区控制式喷氨格栅的优化

氨水蒸发器在SCR脱硝装置上的运用

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