CN106237850B - 一种适用于对冲型燃煤锅炉的脱硝精细化控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于对冲型燃煤锅炉的脱硝精细化控制方法。现有SCR脱硝技术中，当磨煤机切换或负荷变化后，各喷氨支路的手动蝶阀开度并不作相应的调整，导致实际运行中烟道各区域喷氨量大小与NOx浓度分布并不一致。本发明为可调节喷氨支路供氨量多少的随动控制方法，即运行中各喷氨支路的供氨阀门不是固定不变的，而是随着负荷及磨煤机的运行状态变化而自动变化。本发明避免了对冲燃烧锅炉变负荷或切换磨煤机后因NOx浓度分布变化带来的总排口超标、氨逃逸增大等问题。

Description

一种适用于对冲型燃煤锅炉的脱硝精细化控制方法
技术领域
本发明属于脱硫烟气净化控制领域，具体地说是一种适用于对冲型燃煤锅炉的脱硝精细化控制方法。
背景技术
在我国火电厂NOx污染物治理领域，选择性催化还原(SCR)脱硝技术应用最广，目前在我国的市场占有率达到90％以上。
SCR脱硝技术的核心设备是SCR反应器，如图1所示，SCR脱硝反应的工艺流程为：从省煤器出来的原烟气先在垂直烟道内喷氨格栅处与NH3气混合，喷氨格栅由数个均匀布置的喷嘴组成，每个喷氨支路上安装一个手动蝶阀来调节一个区域的喷氨量大小，混合后的烟气再竖直通过SCR反应器，反应器内布置两层或三层催化剂，混合后的含氨烟气通过催化剂的原理如图2所示：烟气与催化剂表面接触，其中NOx与NH3在催化剂表面发生还原反应生成对环境无害的N2和水，从而达到去除烟气中NOx的目的。整个氮氧化物的还原反应过程可以简单概括为：
在这种喷氨格栅的配置方式下，脱硝反应要正常进行，原烟气中NOx的浓度分布均匀性非常重要。当调整好喷氨格栅阀门站阀门开度大小后，运行中不再调整。脱硝反应中由氨区供给的氨气先与稀释风机送来的稀释风混合后，通过喷氨支路上的手动蝶阀后再均匀喷入烟道内与烟气混合。供氨母管上氨气喷入量的多少根据机组负荷、原烟气NOx浓度值以及需要达到的脱硝效率自动调节，脱硝效率要求较高时，加大喷氨量，要求较低时降低喷氨量。当负荷一定时，脱硝反应器运行状态的好坏取决于某工况下固定喷氨量如何在喷入截面上均匀及合理分配。理想状态下，原烟气NOx分布均匀及流速一致，只需保证在截面上氨气均匀地喷入即可，不需要对喷氨支路上的阀门状态进行调节，这是目前所有燃煤机组脱硝系统所采用的方式。
但在实际运行中，原烟气中NOx分布均匀的情况仅仅在四角切圆燃烧的锅炉上体现较好。在对冲燃烧方式的锅炉上，脱硝进口的原烟气NOx分布的均匀性较差，对冲燃烧方式的锅炉在磨煤机切换过程中以及切换后原烟气的NOx分布规律都会发生较大的变化，当磨煤机切换或负荷变化后，各喷氨支路的手动蝶阀开度并不作相应的调整，导致实际运行中烟道各区域喷氨量大小与NOx浓度分布并不一致，从而出现脱硝出口NOx浓度监测值与烟囱上浓度监测值存在较大偏差，运行中氨逃逸量增多，空预器差压升高过快等问题。
发明内容
针对上述现有SCR脱硝技术喷氨方式中存在的缺陷，本发明提供一种适用于对冲型燃煤锅炉的脱硝精细化控制方法，其为可调节喷氨支路供氨量多少的随动控制方法，即运行中各喷氨支路的供氨阀门不是固定不变的，而是随着负荷及磨煤机的运行状态变化而自动变化。
为此，本发明采用如下的技术方案：一种适用于对冲型燃煤锅炉的脱硝精细化控制方法，其步骤如下：
1)将现有喷氨支路的手动碟阀更换为可自动实现调节功能的调节阀(如气动阀或电动阀)；
2)确认氨喷入截面喷氨格栅所对应的分区位置，并将各喷氨支路所对应的区域做一固定编号，且将有n个喷氨支路的阀门开度定义为Y＝(y1,y2,y3,…yi…,yn)，yi为第i个喷氨支路对应的调节阀开度大小；
3)假设某台对冲型燃煤锅炉有5台磨煤机，分别为A、B、C、D和E，将锅炉磨煤机运行信号及机组负荷W定义为变量X，其中负荷结合实际情况分为两个负荷段W1、W2，在最低技术出力(一般50％负荷)以上，机组保持至少3台磨煤机运行时，磨煤机运行的组合工况离散化为：
X<sub>1</sub> X<sub>2</sub> X<sub>3</sub> X<sub>4</sub> X<sub>5</sub> … X<sub>n-1</sub> X<sub>n</sub>
ABCW<sub>1</sub> ABCW<sub>2</sub> ABDW<sub>1</sub> ABDW<sub>2</sub> ABEW<sub>1</sub> … ABCDW<sub>1</sub> ABCDW<sub>2</sub>
由此得到向量：
X＝(X1，X2，X3…Xn)，
同一种磨煤机运行状态下，将负荷对NOx浓度分布的影响略去，上表简化为：
X x<sub>1</sub> x<sub>2</sub> x<sub>3</sub> x<sub>4</sub> x<sub>5</sub> … x<sub>20</sub>
组合 ABC ABD ABE BCD BCE … ABCD
实践中，略去运行中不常见的工况，由此得到向量：
X＝(x1，x2，x3…x20)；
4)在每种磨煤机运行工况下，按喷氨格栅调整方法手动调整各喷氨支路的供氨量大小，使得脱硝出口截面NOx浓度分布均匀，得到磨煤机运行组合与供氨支路阀门开度Y之间的函数关系：
Y＝F(X)，
5)将磨煤机运行信号、各种组合工况下喷氨支路的阀门开度信号输入DCS或PLC，当机组负荷变化或磨煤机组合变化时，各喷氨支路的调节阀自动切换到事先已人工调整好的阀门开度下。
本发明具有的有益效果如下：避免了对冲燃烧锅炉变负荷或切换磨煤机后因NOx浓度分布变化带来的总排口超标、氨逃逸增大等问题。
附图说明
图1为现有烟气SCR脱硝系统示意图。
图2为现有含氨的烟气通过催化剂的原理示意图。
图3为本发明对脱硝喷氨格栅作精细化调整的示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
一种适用于对冲型燃煤锅炉的脱硝精细化控制方法，其步骤如下：
(1)将脱硝喷氨支路的手动碟阀更换为可自动实现调节功能的气动阀或电动阀，如图3所示的阀1、阀2、阀3等。
(2)确认氨喷入截面喷氨格栅所对应的分区位置，如图3所示阀门1对应控制AD区，阀门2对应控制BD区，阀门3对应CD区，以此类推。并将各供氨支路所对应的区域做一固定编号，且将有n个支路的阀门开度定义为Y＝(y1,y2,y3…,yn)。yi为第i个喷氨支路对应的调节阀开度大小。图3中仅画出了6路喷氨支路，实际的SCR脱硝反应器根据机组容量大小，一般有20～40路支路，为简化，不一一画出。
(3)假设某台对冲燃烧的锅炉有5台磨煤机(A磨、B磨、C磨、D磨、E磨)，将锅炉磨煤机运行信号及机组负荷W定义为变量X，其中负荷结合实际情况分为两个负荷段即可。则在最低技术出力(一般50％负荷)以上，机组至少保持3台磨煤机运行时，磨煤机运行的组合工况可以离散化为：
由此可以得到向量：
X＝(X1，X2，X3…Xn)
同一种磨煤机运行状态下，负荷对NOx浓度分布的影响可以略去。因此上表可以简化为：
X x<sub>1</sub> x<sub>2</sub> x<sub>3</sub> x<sub>4</sub> x<sub>5</sub> … x<sub>20</sub>
组合 ABC ABD ABE BCD BCE … ABCD
实践中，可以略去运行中不常见的工况。由此可以得到向量：
X＝(x1，x2，x3…x20)
(4)在每种磨煤机运行工况下，如ABC磨运行时，按喷氨格栅调整方法手动调整各喷氨支路的供氨量大小，使得脱硝出口截面NOx浓度分布均匀。得到磨煤机运行组合与供氨支路阀门开度Y之间的函数关系：
Y＝F(X)
(5)将磨煤机运行信号、各种组合工况下喷氨支路的阀门开度信号输入DCS或PLC。当机组负荷变化或磨煤机组合变化时，各喷氨支路的调节阀自动切换到事先已人工调整好的阀门开度下。
以上实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围，在不背离本发明精神的基础上所做的修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。

Claims (1)

1.一种适用于对冲型燃煤锅炉的脱硝精细化控制方法，其步骤如下：
1)将现有喷氨支路的手动碟阀更换为可自动实现调节功能的调节阀；
2)确认氨喷入截面喷氨格栅所对应的分区位置，并将各喷氨支路所对应的区域做一固定编号，且将有n个喷氨支路的阀门开度定义为Y＝(y1,y2,y3,…yi…,yn)，yi为第i个喷氨支路对应的调节阀开度大小；
3)假设某台对冲型燃煤锅炉有5台磨煤机，分别为A、B、C、D和E，将锅炉磨煤机运行信号及机组负荷W定义为变量X，其中负荷结合实际情况分为两个负荷段W1、W2，在最低技术出力以上，机组保持至少3台磨煤机运行时，磨煤机运行的组合工况离散化为：
X<sub>1</sub> X<sub>2</sub> X<sub>3</sub> X<sub>4</sub> X<sub>5</sub> … X<sub>n-1</sub> X<sub>n</sub> ABCW<sub>1</sub> ABCW<sub>2</sub> ABDW<sub>1</sub> ABDW<sub>2</sub> ABEW<sub>1</sub> … ABCDW<sub>1</sub> ABCDW<sub>2</sub>
由此得到向量：
X＝(X1，X2，X3…Xn)，
在同一种磨煤机运行状态下，略去负荷对NOx浓度分布的影响，上表简化为：
X x<sub>1</sub> x<sub>2</sub> x<sub>3</sub> x<sub>4</sub> x<sub>5</sub> … x<sub>20</sub> 组合 ABC ABD ABE BCD BCE … ABCD
实践中，略去运行中不常见的工况，由此得到向量：
X＝(x1，x2，x3…x20)；
4)在每种磨煤机运行工况下，按喷氨格栅调整方法手动调整各喷氨支路的供氨量大小，使得脱硝出口截面NOx浓度分布均匀，得到磨煤机运行组合与供氨支路阀门开度Y之间的函数关系：
Y＝F(X)；
5)将磨煤机运行信号、各种组合工况下喷氨支路的阀门开度信号输入DCS或PLC，当机组负荷变化或磨煤机组合变化时，各喷氨支路的调节阀自动切换到事先已人工调整好的阀门开度下。
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