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4.1根据监测断面选择主次控制因子
基于NOx浓度在线监测与氨逃逸在线监测滞后时间的差异,分别采用两种监测因子作为主要条件对氨水流量进行PID控制试验。试验发现,当采用NOx在线测量值对氨水流量进行PID控制时,因在线监测滞后时间较长,无法根据NOx浓度对氨水流量进行有效调节,多次调整PID参数均不能实现NOx和氨逃逸同时达标排放。
当采用氨逃逸浓度来对氨水流量进行PID控制时,因滞后时间较短,氨逃逸曲线与氨水流量曲线具有更好的跟随性,可将氨逃逸控制在一个较小的变化范围内,同时NOx半数时间可实现达标排放。因此选用氨逃逸浓度作为主要控制因子,NOx排放浓度作为辅助控制因子,进行更进一步试验。
4.2根据锅炉负荷统计达标需要的氨逃逸浓度规律
从影响NOx浓度的各因子中,可看出锅炉负荷是最主要的影响因子,因此本组试验即在烟气含氧量基本相同的情况下,根据锅炉负荷调整氨水用量,使烟气NOx排放值保持在30mg/Nm3左右,统计对应负荷下氨逃逸的浓度,得到锅炉负荷一氨逃逸浓度对应关系(见表4,图3)。
表4不同负荷下的氨逃逸浓度
图3锅炉负荷一氨逃逸浓度曲线
4.3根据烟气含氧量统计达标需要的氨逃逸浓度规律
烟气含氧量对NOx的生成浓度影响很大,影响烟气含氧量的主要原因是进煤量与风量的比例关系。更重要的是这个比例的变化往往很突然,例如当锅炉负荷调整时,一两次风量的调整与进煤量不同步或不匹配以及断煤情况的发生,都会造成烟气含氧量的突然变化,如果根据氨逃逸在线监测或NOx在线监测数据检测到变化时再进行调整,必定会造成NOx排放浓度和氨逃逸剧烈波动,使排放数据不合格,而且会使PID调节稳定状态被打破,如果不进行人工十预,就需要很长时间才能恢复稳定,甚至不能恢复稳定失去自动调节功能。
除了引风机后的O2在线监测外,锅炉在省煤器位置也配置了O2在线监测,相比于前者,省煤器位置能更早检测到O2的变化,作为前馈条件调节氨水喷射量,提前削弱NOx和NH3逃逸的波动。
该组试验保持锅炉负荷90t/h不变,根据省煤器处烟气含氧量调节氨水喷射量,使NOx排放值保持在30mg/Nm3左右,统计对应含氧量下氨逃逸的浓度,得到含氧量一氨逃逸浓度对应关系(见表5)。
表5烟气含氧量对氨逃逸的影响
通过观察,正常稳定燃烧时,省煤器处含氧量出现频率最高的数值在4%左右,因此将4%作为基准氧,将表格中的氨逃逸浓度全部减去1.45,得到含氧量对氨逃逸浓度的贡献值(见表6)。
表6烟气含氧量对氨逃逸浓度的贡献
图4烟气含氧量对氨逃逸浓度影响曲线
从图4的曲线来看,似乎烟气含氧量比锅炉负荷对氨逃逸浓度的影响更大,这是因为锅炉负荷升高时,不仅NOx的生成浓度提高了,SNCR的脱硝效率、氨的利用率也随之提高了,综合后的影响就减弱了。
4.4根据NOX排放浓度的影响统计NOx对氨逃逸目标值的影响
锅炉负荷和烟气含氧量都是作为调节的前馈条件参与控制,但最终的达标排放仍要以脱硝系统出口的NOx浓度为准。因此再引人NOx浓度作反馈条件参与控制,当NOx浓度高于理想控制值时,增加氨逃逸量,当NOx浓度低于理想控制值时,减少氨逃逸量。
4.5氨逃逸动态目标值的公式拟定与实践
在进行了上述试验后,可以设想在某一工况,可能存在一个平衡点,其氨逃逸浓度是达标的,NOx排放浓度也在理想值附近。而如果能通过某经验公式,计算出该工况时最合适的氨逃逸浓度,然后通过调节氨水流量使实际氨逃逸趋近该浓度,就能间接使NOx浓度趋近于需要的理想值。该工况下最合适的氨逃逸浓度可称作氨逃逸动态目标值,将其作为PID控制目标因子,再将氨逃逸实测值作为PID控制反馈因子,通过调节氨水流量,使氨逃逸实测值趋近氨逃逸目标值,从而实现氨逃逸与NOx的同时达标。
锅炉负荷一氨逃逸浓度试验数据拟合成经验公式,可得到:
试验测定值与经验公式计算值对比曲线见图5。
图5试验测定值与经验公式计算值对比曲线
将省煤器处烟气含氧量一氨逃逸浓度贡献值试验数据拟合成经验公式,可得到:
将其中的常数-0.108用参数c代替,并允许值长根据需要微调,得到公式:
将公式应用于DCS控制中,通过调整PID参数,将NOx控制在标准要求范围内,但曲线的起伏仍显偏大,再根据NOx排放浓度手工微调参数c.的试验,得到一组NOx排放浓度一氨逃逸动态目标值调节量数据。
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