【技术】脱硝系统精细化靶向控制系统介绍-第2页-北极星大气网

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3 脱硝系统运行现状分析

总结国内脱硝控制系统运行情况，对氨气流量的控制一般采用固定摩尔比控制方式和固定出口NOx浓度控制方式，这两种控制方式各有自己的控制优势，但他们都是建立在烟气流场、氨气混合都是均匀的基础上构建的控制逻辑。但实际运行过程中，由于结构设计问题、负荷的波动、设备运行工况的因素的变化，烟气流场是不均匀的，造成各喷氨点后的氨气浓度与烟气浓度并不匹配，从而出现喷氨量增加，局部氨逃逸过大，同时又缺乏连续在线的监测手段，无法真实全面地了解SCR内部情况，使得SCR装置整体运行管理水平较低，进而影响空预器、电除尘器的安全运行，增加设备维护运营成本。

某研究机构对脱硝系统烟道内部中心截面做了NH3摩尔浓度分布分析，下图是喷嘴流量均匀情况下的NH3摩尔浓度图。

可以看出当喷嘴流量均匀喷射时，喷口出口处氨气浓度分布不均，靠近烟道壁面的氨气浓度明显高于中间部分，这种不均匀性表明还原剂喷入量与烟气量存在偏差，从而造成还原剂与烟气混合不充分，影响脱硝效率，另一方面造成过度喷氨，威胁到烟气下游设备的安全运行，有研究测试表明，NH3逃逸率达到2ppm，空预器运行半年后其阻力增加30%，NH3逃逸率达到3ppm，空预器运行半年后其阻力增加约50%。

一般的SCR自动控制中，以SCR出、入口NOx浓度作为烟气自动调节的参考参数，但CEMS数据采集具有一定的误差和滞后性，并且由于SCR反应器内烟气流速不均，CEMS采样未必具备代表性，以上因素均会对SCR单闭环自动调节产生反映慢、调节失稳失准等影响。

4 精细化靶向控制思路介绍

4.1精细化靶向控制思路

精细化控制的总体思路是通过设备的局部优化，改善SCR烟道内流场分布特性。在SCR喷氨门前的烟道内，利用导向板技术将左、右侧烟道各分为四个区域，在每个区域采用直插式氮氧化物探头采集该区域内NOx数值;并用差压表采集该区域内烟气流速数值作为参考，工业计算机将此数据收集处理，根据当前NH3逃逸情况，计算出各区域的NOx流量，按设定的脱硝效率计算出氨气流量，采用相应的控制策略来控制该区域对应的氨气调整门的阀位信号。此分区控制方案，可以明显的降低SCR入口烟气紊流现象，烟气浓度分布相对偏差减少，并能快速、实时的对不同区域内NOx浓度分布、烟气量、出口逃逸率分布进行监测，进而为SCR精确控制提供了基础。

为了获得更好的环保考核指标，精细化控制可以选择直接按照环保考核特点优化控制策略，即以烟囱入口处的NOx浓度测量值作为调节目标，这样也为正常运行中的运行调整带来极大的方便。需指出的是：根据现场试验结果，脱硝被控对象(NH3流量à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，精细化靶向控制理念可以与预测控制(MPC控制)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。

采用预测控制技术的另一个优势在于可直接满足多变量系统的控制要求。在精细化控制的总体思路下，系统的可操纵变量由原来一个喷氨调节阀变为多区域下若干个喷氨调节阀，需要设置多个控制回路来稳定多个操纵变量，而若选择烟囱入口处NOx浓度作为被控量，反映的则是多个操纵变量共同作用的结果，这样多个控制回路间就存在着不同程度的相互耦合。此外为保障烟气下游设备的安全运行，还需关注NH3逃逸作为被控量，这就进一步增加了多输入多输出控制系统的控制难度。而预测控制技术通过过程模型和优化算法，可在多变量众多约束下找到各个调节阀的最佳操作点，实现喷氨量最优控制。

4.2 精细化靶向控制策略

4.2.1带有前馈回路的分区串级控制系统

按照精细化控制的总体思路，将每个区域设置一个带有前馈回路的喷氨串级控制系统，已达到分区精细化控制目标。将出口NOx浓度作为被调量，经PID运算，得到喷氨量，作为副调的设定值，其与氨流量测量值的偏差经PID运算后生成指令调节喷氨调节阀。由于受反应器和催化剂时间滞后环节的影响，将上述串级回路中加入给煤量前馈回路，根据给煤量及进、出口NOx浓度计算得出喷氨量，以快速响应机组负荷的变化。

原标题：脱硝系统精细化靶向控制系统

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