脱硝喷氨自动控制优化在大型火电厂中应用案例分析.pdf

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1、脱硝喷氨自动控制优化在大型火电厂中应用案例分析摘要：本文叙述了华润首阳山发电厂两台630MW机组脱硝喷氨控制系统，该控制系统采用常规PID控制策略和模糊控制共同完成，能够准确的测量、控制相关设备，达到脱硝控制系统的安全、稳定、经济的运行.关键词：脱硝常规PID控制模糊自控制优化1、引言根据我国环保政策要求，目前烟气脱硫项目已基本覆盖所有燃煤火电机组，但烟气脱硝还未大规模的开展应用。有相关研究资料表明，如果还继续不加强对烟气中氮氧化物的控制，氮氧化物的总量和在大气污染物中的比重都将上升，并有可能取代二氧化

2、硫成为大气中的主要污染物。随着我国对工业环保标准逐渐严格，仅靠低氮燃烧已明显不能满足更加严格的排放标准。SCR烟气脱硝技术是目前减少氮氧化物排放的有效方法，河南华润电力首阳山有限公司利用原设计基础上在2013年更改设计，投产脱硝装置，引进丹麦SCR烟气脱硝技术，采用SCR(SelectiveCatalyticReduction，选择性催化还原法)方法，SCR脱硝工艺中，氮氧化物在催化剂作用下被氨还原为无害的氮气和水，不产生任何二次污染，反应通常可在温度250~450oC下进行，其化学反应如下：4NH3+

3、4NO+O2→4N2+6H2O6NO2+8NH3→7N2+12H2OSCR法一般是将氨类等还原剂喷入烟气中，利用催化剂将烟气中的NOX通过催化反应生成氮气和水，不影响环境，而除氮氧化物效果明显，能够达到90%以上。2、脱硝自动控制常规控制策略分析：2.1设备概况：华润首阳山电厂分别在2013年5月和10月对二台超超临界的630MW机组进行了脱硝改造，其SCR烟气脱硝装置主要由液氨卸载/储存系统、注统、SCR反应系统、吹灰系统、干除灰系统组成。其工艺流程见图1。图一工艺流程图锅炉分AB二侧，每侧有一个供

4、氨调门，该调门进行对喷氨量的控制，从而参与控制出口烟囱NOx含量，并且二个调门保持平衡，防止催化剂的老死或者堵塞等现象，2.2设备运行原理：SCR脱硝系统的工艺流程示意图如下图所示。脱硝系统的工艺装置主要组成部分包括两个装有催化剂的反应器、两个液氨存储罐及一套氨气注入系统。来自存储罐的液氨靠自身的压力进入蒸发器中，被热水加热蒸发成氨气。从氨气积压器出来的氨气经由稀释风机来的空气在氨气/空气混合器混合稀释，通过注入系统被注入到烟气中，被稀释的氨气和烟气在SCR前被充分混合均匀后进入两层催化剂，进而产生化学

5、反应，氮氧化物就被脱除。其工艺流程见图2。图二SCR法的基本原理流程图2.3自动控制的测量原理：SCR烟气脱硝控制系统依据确定的NH3/NOx摩尔比来提供所需要的气氨流量，进口NOx浓度和烟气流量的乘积产生NOx流量信号，此信号乘上所需NH3/NOx摩尔比就是基本氨气流量信号(前馈信号)，根据烟气脱硝反应的化学反应式，一摩尔氨和一摩尔NOx进行反应。摩尔比对应关系的决定是在现场调试期间来决定并记录在气氨流量控制系统的程序上。所计算出的气氨流量需求信号送到DCS控制器并和真实气氨流量的信号相比较，所产生的

6、误差信号经比例加积分动作处理送氨气流量控制阀进行定位同时根据设计脱硝38.0%，依据入口NOx浓度和设计中要求的最大≤5.0ppm的氨逃逸率计算出修正的摩尔率(反馈信号)并输入在气氨流量控制系统的程序上。SCR控制系统根据计算出的氨气流量需求信号去定位气氨流量控制阀，实现对脱硝的自动控制。通过在不同负荷下的对气氨流量的调整，找到最佳的喷氨量。2.4常规自动控制逻辑设计1)根据目前国内脱硝系统的运行情况，对脱硝氨气流量控制一般采用基本控制方式ConstantMoleRatioControl(固定摩尔比控制

7、方式)。该控制方式是基于脱硝效率和催化剂脱硝能力的控制方式，在该控制方式下系统按照固定的氨氮摩尔比脱除烟气中NOx，这种控制方式是设定值可调的单回路控制系统，控制回路简单易于调试和整定，这是这种控制方式的优点，其缺点是会过度脱氮，增加运行成本。2)脱硝系统的关键参数为喷氨量，因此采用良好的控制措施对供氨调门进行控制是脱硝自动的重点。图三脱硝控制常规PID控制SAMA图控制主体原则为前馈串级控制，控制的主参数为脱硝出口烟道NOx的含量，副参数为氨气流量，前馈量为根据进口NOx的流量算出的基本氨气需求量。主

8、回路PID出口用于调整摩尔比修正值，副回路PID出口用于控制调门开度。在控制中3个氨气流量需要由计算流量公式得到，算出的氨气流量三取中后做滤波处理。脱硝进口烟道NOx修正值=(脱硝进口烟道NOx检测×15)/(21-脱硝进口烟道含氧量检测)。脱硝出口烟道NOx修正值=(脱硝出口烟道NOx检测×15)/(21-脱硝出口烟道含氧量检测)。设定负荷跟实际负荷的偏差对于氨气量的修正根据实际情况得到。由于脱硝喷氨自动系统具有较大的延迟性，目前用常规控