CN108926986A - 一种sncr氨水与水的喷入量控制方法和控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种SNCR氨水与水的喷入量控制方法和控制系统，所述控制方法包括：将SNCR的最佳反应温度分为若干温度区间，定义每个所述温度区间所对应的每支喷枪的水流量和氨水流量；确定当前温度所处的温度区间；选择当前温度下所使用的喷枪数量；根据当前温度所处的温度区间和喷枪数量确定总计算水流量，作为PID控制器的设定值；根据当前温度所处的温度区间和喷枪数量确定总计算氨水流量，根据排放物检测值确定当前所需氨水流量，并以总计算氨水流量与当前所需氨水流量之和作为PID控制器的设定值。本发明提供的控制方法和控制系统，有效提高了反应效率，自动化程度高，降低了药剂消耗，提高了锅炉热效率。

Description

一种SNCR氨水与水的喷入量控制方法和控制系统
技术领域
本发明涉及垃圾焚烧烟气处理领域，具体而言涉及一种用于垃圾焚烧烟气处理系统中的SNCR氨水与水的喷入量控制方法和控制系统。
背景技术
对生活垃圾减量化、无害化、资源化的处理是当前以及今后面临的重大环境问题，生活垃圾焚烧发电技术由于对生活垃圾减量化明显，同时又能够利用余热发电，实现资源化，另外又能够控制对环境的二次污染，在我国得到了迅速发展。但是垃圾焚烧后排放的烟气必须进行净化处理，生活垃圾焚烧烟气中的污染物可分为颗粒物(粉尘)、酸性气体(HCl、HF、SOx、NOx等)、重金属(Hg、Pb、Cr等)和有机剧毒性污染物(二噁英、呋喃等)四大类。为了防止垃圾焚烧处理过程中对环境产生二次污染，使烟气排放符合排放标准，必须采取严格的措施，对垃圾焚烧尾气进行处理。我国垃圾焚烧尾气处理技术主要包括选择性非催化还原技术(Selective Non-Catalytic Reduction，简称SNCR)、旋转喷雾半干法、干法、活性炭喷射、布袋除尘等。
在垃圾焚烧发电厂内，SNCR作为炉内脱硝系统必有的工艺系统，采用20％左右浓度的氨水作为还原剂和水作为稀释剂，通过喷枪一同喷入炉膛内。由于在850℃-1100℃内脱硝有最佳反应效率，为了在合适的温度窗口提高反应效率，往往采用多层布置多支喷枪的方式。现有的SNCR系统控制一般采用PID(比例-积分-微分控制)或手动控制调节阀控制氨水与水的喷入量。由于一般都是采用烟囱CEMS检测的NOX值作为PID的运算过程(PV)值，由于烟气炉膛到烟囱有很长一段距离，PID控制有很大的滞后性，造成现场参数调节困难。此外，垃圾热值、成分的波动造成炉膛的温度、烟气成分不断的变化，在手动调节时，操作频繁，只能通过增大喷入量来保证不造成超标排放，从而造成氨水使用量大。
因此，需要一种用于垃圾焚烧烟气处理系统中的SNCR氨水与水的喷入量控制方法和控制系统，以解决上述技术问题。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
针对现有技术的不足，本发明提供一种SNCR氨水与水的喷入量控制方法，包括：
将SNCR的最佳反应温度分为若干温度区间，定义每个所述温度区间所对应的每支喷枪的水流量和氨水流量；
确定当前温度所处的温度区间；
选择当前温度下所使用的喷枪数量；
根据当前温度所处的温度区间确定当前温度下每支喷枪的水流量，将当前温度下每支喷枪的水流量乘以所选中的喷枪数量，得到总计算水流量，并以所述总计算水流量作为PID控制器的设定值，对水流量进行控制；
根据当前温度所处的温度区间确定当前温度下每支喷枪的氨水流量，将当前温度下每支喷枪的氨水流量乘以所选中的喷枪数量，得到总计算氨水流量，PID控制器根据排放物检测值确定当前所需氨水流量，并以所述总计算氨水流量与所述当前所需氨水流量之和作为PID控制器的设定值，对氨水流量进行控制。
示例性地，所述定义每个所述温度区间所对应的每支喷枪的水流量和氨水流量包括：定义每个所述温度区间的下限温度值和上限温度值所对应的每支喷枪的水流量和氨水流量。
示例性地，所述根据当前温度所处的温度区间确定当前温度下每支喷枪的水流量的步骤包括：根据当前温度所处的温度区间的下限温度值和上限温度值及其所对应的每支喷枪的水流量，通过线性计算得出当前温度下每支喷枪的水流量。
示例性地，所述根据当前温度所处的温度区间确定当前温度下每支喷枪的氨水流量的步骤包括：根据当前温度所处的温度区间的下限温度值和上限温度值及其所对应的每支喷枪的氨水流量，通过线性计算得出当前温度下每支喷枪的氨水流量。
示例性地，所述排放物检测值包括NOX排放量和NH3排放量。
示例性地，确定当前所需氨水流量的步骤包括：根据所述NOX排放量计算出脱硝反应所需的氨水流量，根据所述NH3排放量计算出氨逃逸减少的氨水流量，所述脱硝反应所需的氨水流量与所述氨逃逸减少的氨水流量之差乘以修正系数K，即为当前所需氨水流量。
示例性地，所述温度区间的个数为8个，分别为800℃-850℃、850℃-880℃、880℃-910℃、910℃-940℃、940℃-970℃、970℃-1000℃、1000℃-1050℃、1050℃-1100℃。
示例性地，每支所述喷枪设有独立的开关阀，用于控制氨水和水的通断。
本发明还提供一种SNCR氨水与水的喷入量控制系统，所述系统包括：
配方预设模块，用于将SNCR的最佳反应温度分为若干温度区间，定义每个所述温度区间所对应的每支喷枪的水流量和氨水流量；
水流量控制模块，用于根据当前温度所处的温度区间确定当前温度下每支喷枪的水流量，将当前温度下每支喷枪的水流量乘以所选中的喷枪数量，得到总计算水流量，并以所述总计算水流量作为PID控制器的设定值，对水流量进行控制；
氨水流量控制模块，用于根据当前温度所处的温度区间确定当前温度下每支喷枪的氨水流量，将当前温度下每支喷枪的氨水流量乘以所选中的喷枪数量，得到总计算氨水流量，PID控制器根据排放物检测值确定当前所需氨水流量，并以所述总计算氨水流量与所述当前所需氨水流量之和作为PID控制器的设定值，对氨水流量进行控制。
示例性地，所述定义每个所述温度区间所对应的每支喷枪的水流量和氨水流量包括：定义每个所述温度区间的下限温度值和上限温度值所对应的每支喷枪的水流量和氨水流量。
示例性地，所述根据当前温度所处的温度区间确定当前温度下每支喷枪的水流量的步骤包括：根据当前温度所处的温度区间的下限温度值和上限温度值及其所对应的每支喷枪的水流量，通过线性计算得出当前温度下每支喷枪的水流量。
示例性地，所述根据当前温度所处的温度区间确定当前温度下每支喷枪的氨水流量的步骤包括：根据当前温度所处的温度区间的下限温度值和上限温度值及其所对应的每支喷枪的氨水流量，通过线性计算得出当前温度下每支喷枪的氨水流量。
示例性地，所述排放物检测值包括NOX排放量和NH3排放量。
示例性地，确定当前所需氨水流量的步骤包括：根据所述NOX排放量计算出脱硝反应所需的氨水流量，根据所述NH3排放量计算出氨逃逸减少的氨水流量，所述脱硝反应所需的氨水流量与所述氨逃逸减少的氨水流量之差乘以修正系数K，即为当前所需氨水流量。
示例性地，所述温度区间的个数为8个，分别为800℃-850℃、850℃-880℃、880℃-910℃、910℃-940℃、940℃-970℃、970℃-1000℃、1000℃-1050℃、1050℃-1100℃。
示例性地，每支所述喷枪设有独立的开关阀，用于控制氨水和水的通断。
本发明提供的SNCR氨水与水的喷入量的控制方法和控制系统，解决了垃圾发电厂SNCR脱硝处理反应效率低、自动控制效果差的问题，有效提高反应效率、自动化程度高、降低了药剂消耗、提高锅炉热效率。
附图说明
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。
附图中：
图1为根据本发明一实施例的SNCR氨水与水的喷入量控制方法的示意性流程图；
图2根据本发明一实施例的SNCR氨水与水的喷入量控制系统的结构示意图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出具体的实施方案，以便阐释本发明如何改进现有技术中存在的问题。显然，本发明的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。
现有的SNCR系统控制一般采用PID或手动控制调节阀控制氨水与水的喷入量。由于一般都是采用烟囱CEMS检测的NOX值作为PID的运算过程(PV)值，由于烟气炉膛到烟囱有很长一段距离，PID控制有很大的滞后性，造成现场参数调节困难。还有垃圾热值、成分的波动，造成炉膛的温度、烟气成分不断的变化，手动调节时，操作频繁，为不造成超标排放，只能增大喷入量来保证，从而造成氨水使用量大。
针对上述至少一个问题，本发明提出了一种SNCR氨水与水的喷入量的控制方法和控制系统，解决了垃圾发电厂SNCR脱硝处理反应效率低、自动控制效果差的问题，有效提高反应效率、自动化程度高、降低了药剂消耗、提高锅炉热效率。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构及/或步骤，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
[示例性实施例一]
下面结合图1对本发明一实施例的SNCR氨水与水的喷入量控制方法进行详细描述。
如图1所示，在步骤101中，将SNCR的最佳反应温度分为若干温度区间，定义每个所述温度区间所对应的每支喷枪的水流量和氨水流量。
在本实施例中，定义每个所述温度区间所对应的每支喷枪的水流量和氨水流量包括：定义每个所述温度区间的下限温度值和上限温度值所对应的每支喷枪的水流量和氨水流量。示例性地，可将SNCR的最佳反应温度(800℃-110℃)划分为8个温度区间，分别为：800℃-850℃、850℃-880℃、880℃-910℃、910℃-940℃、940℃-970℃、970℃-1000℃、1000℃-1050℃、1050℃-1100℃。所述8个温度区间中每个温度区间的上下限温度值构成9个温度节点(T1-T9)。分别定义每个所述温度区间的下限温度值和上限温度值所对应的每支喷枪的水流量和氨水流量。其中，可以根据需要定义三套水流量和氨水流量的配方。示例性地，其中一套水流量和氨水流量的配方为W1-W9、A1-A9：70、50；70、52；70、54；70、56；72、58；74、60；76、62；78、64；80、66，单位为L/h。
在步骤102中，确定当前温度所处的温度区间。
示例性地，当前温度值T大于温度设定值T1且当前温度值T小于等于温度设定值T2时，则当前温度所处的温度区间为第一温度区间，以此类推。
在步骤103中，选择当前温度下所使用的喷枪数量。
在本实施例中，喷枪的数目为6支，每支喷枪设有独立的开关阀，用于控制氨水和水的通断。所述6支喷枪分层设置，可根据实际情况选择当前温度下投入使用的喷枪的位置和数量。
在步骤104中，根据当前温度所处的温度区间确定当前温度下每支喷枪的水流量，通过线性计算得出当前温度下每支喷枪的水流量，将当前温度下每支喷枪的水流量乘以所选中的喷枪数量，得到总计算水流量，并以所述总计算水流量作为PID控制器的设定值，对水流量进行控制。
在本实施例中，根据当前温度所处的温度区间的下限温度值和上限温度值及其所对应的每支喷枪的水流量，通过线性计算得出当前温度下每支喷枪的水流量。具体地，所述线性计算的公式为：(y-y1)/(y2-y1)＝(x-x1)/(x2-x1)。其中，x、y分别为当前温度和当前温度下每支喷枪的水流量，x1、x2分别为当前温度所处的温度区间的下限温度值和上限温度值，y1、y2分别为当前温度所处的温度区间的下限温度值和上限温度值所对应的每支喷枪的水流量。计算得出当前温度下每支喷枪的水流量后，乘以所选中的喷枪数量，即得到总计算水流量。PID控制器以所述总计算水流量作为设定值，并根据水流量监测值，通过控制水调节阀的开度对水流量进行控制。
在步骤105中，根据当前温度所处的温度区间确定当前温度下每支喷枪的氨水流量，将当前温度下每支喷枪的氨水流量乘以所选中的喷枪数量，得到总计算氨水流量，PID控制器根据排放物检测值确定当前所需氨水流量，并以所述总计算氨水流量与所述当前所需氨水流量之和作为PID控制器的设定值，对氨水流量进行控制。
在本实施例中，根据当前温度所处的温度区间的下限温度值和上限温度值及其所对应的每支喷枪的氨水流量，通过线性计算得出当前温度下每支喷枪的氨水流量。具体地，所述线性计算的公式为：(y-y1)/(y2-y1)＝(x-x1)/(x2-x1)。其中，x、y分别为当前温度和当前温度下每支喷枪的氨水流量，x1、x2分别为当前温度所处的温度区间的下限温度值和上限温度值，y1、y2分别为当前温度所处的温度区间的下限温度值和上限温度值所对应的每支喷枪的氨水流量。计算得出当前温度下每支喷枪的氨水流量后，乘以所选中的喷枪数量，即得到总计算氨水流量。
此外，PID控制器还根据排放物检测值确定当前所需氨水流量。具体地，所述排放物检测值包括烟囱出口处的NOX排放量和NH3排放量。确定当前所需氨水流量的步骤包括：根据所述NOX排放量计算出脱硝反应所需的氨水流量，根据所述NH3排放量计算出氨逃逸减少的氨水流量，所述脱硝反应所需的氨水流量与所述氨逃逸减少的氨水流量之差乘以修正系数K，即为当前所需氨水流量。PID控制器以所述总计算氨水流量与所述当前所需氨水流量之和作为设定值，并根据氨水流量监测值，通过控制氨水调节阀的开度对氨水流量进行控制。
本实施例提供的SNCR氨水与水的喷入量的控制方法，解决了垃圾发电厂SNCR脱硝处理反应效率低、自动控制效果差的问题，有效提高了反应效率，自动化程度高，降低了药剂消耗，提高了锅炉热效率。
[示例性实施例二]
如图2所示，本发明还提供一种SNCR氨水与水的喷入量控制系统，所述控制系统用于实现上述控制方法。
如图2所示，所述SNCR氨水与水的喷入量控制系统主要包括：配方预设模块，用于将SNCR的最佳反应温度分为若干温度区间，定义每个所述温度区间所对应的每支喷枪的水流量和氨水流量；水流量控制模块，用于根据当前温度所处的温度区间确定当前温度下每支喷枪的水流量，将当前温度下每支喷枪的水流量乘以所选中的喷枪数量，得到总计算水流量，并以所述总计算水流量作为PID控制器的设定值，对水流量进行控制；以及氨水流量控制模块，用于根据当前温度所处的温度区间确定当前温度下每支喷枪的氨水流量，将当前温度下每支喷枪的氨水流量乘以所选中的喷枪数量，得到总计算氨水流量，PID控制器根据排放物检测值确定当前所需氨水流量，并以所述总计算氨水流量与所述当前所需氨水流量之和作为PID控制器的设定值，对氨水流量进行控制。
在一个实施例中，所述定义每个所述温度区间所对应的每支喷枪的水流量和氨水流量包括：定义每个所述温度区间的下限温度值和上限温度值所对应的每支喷枪的水流量和氨水流量。
在一个实施例中，所述根据当前温度所处的温度区间确定当前温度下每支喷枪的水流量的步骤包括：根据当前温度所处的温度区间的下限温度值和上限温度值及其所对应的每支喷枪的水流量，通过线性计算得出当前温度下每支喷枪的水流量。
在一个实施例中，所述根据当前温度所处的温度区间确定当前温度下每支喷枪的氨水流量的步骤包括：根据当前温度所处的温度区间的下限温度值和上限温度值及其所对应的每支喷枪的氨水流量，通过线性计算得出当前温度下每支喷枪的氨水流量。
在一个实施例中，所述排放物检测值包括NOX排放量和NH3排放量。确定当前所需氨水流量的步骤包括：根据所述NOX排放量计算出脱硝反应所需的氨水流量，根据所述NH3排放量计算出氨逃逸减少的氨水流量，所述脱硝反应所需的氨水流量与所述氨逃逸减少的氨水流量之差乘以修正系数K，即为当前所需氨水流量。
在一个实施例中，所述温度区间的个数为8个，分别为800℃-850℃、850℃-880℃、880℃-910℃、910℃-940℃、940℃-970℃、970℃-1000℃、1000℃-1050℃、1050℃-1100℃。
在一个实施例中，每支所述喷枪设有独立的开关阀，用于控制氨水和水的通断。
所述SNCR氨水与水的喷入量的控制系统的具体结构可以参照上文的控制方法中相应部分的描述，这里为了简洁，不再赘述。
本实施例提供的SNCR氨水与水的喷入量的控制系统，解决了垃圾发电厂SNCR脱硝处理反应效率低、自动控制效果差的问题，有效提高反应效率、自动化程度高、降低了药剂消耗、提高锅炉热效率。
本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (16)

1.一种SNCR氨水与水的喷入量控制方法，其特征在于，所述方法包括：
将SNCR的最佳反应温度分为若干温度区间，定义每个所述温度区间所对应的每支喷枪的水流量和氨水流量；
确定当前温度所处的温度区间；
选择当前温度下所使用的喷枪数量；
根据当前温度所处的温度区间确定当前温度下每支喷枪的水流量，将当前温度下每支喷枪的水流量乘以所选中的喷枪数量，得到总计算水流量，并以所述总计算水流量作为PID控制器的设定值，对水流量进行控制；
根据当前温度所处的温度区间确定当前温度下每支喷枪的氨水流量，将当前温度下每支喷枪的氨水流量乘以所选中的喷枪数量，得到总计算氨水流量，PID控制器根据排放物检测值确定当前所需氨水流量，并以所述总计算氨水流量与所述当前所需氨水流量之和作为PID控制器的设定值，对氨水流量进行控制。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述定义每个所述温度区间所对应的每支喷枪的水流量和氨水流量包括：定义每个所述温度区间的下限温度值和上限温度值所对应的每支喷枪的水流量和氨水流量。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述根据当前温度所处的温度区间确定当前温度下每支喷枪的水流量的步骤包括：根据当前温度所处的温度区间的下限温度值和上限温度值及其所对应的每支喷枪的水流量，通过线性计算得出当前温度下每支喷枪的水流量。
4.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述根据当前温度所处的温度区间确定当前温度下每支喷枪的氨水流量的步骤包括：根据当前温度所处的温度区间的下限温度值和上限温度值及其所对应的每支喷枪的氨水流量，通过线性计算得出当前温度下每支喷枪的氨水流量。
5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述排放物检测值包括NOX排放量和NH3排放量。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，确定当前所需氨水流量的步骤包括：根据所述NOX排放量计算出脱硝反应所需的氨水流量，根据所述NH3排放量计算出氨逃逸减少的氨水流量，所述脱硝反应所需的氨水流量与所述氨逃逸减少的氨水流量之差乘以修正系数K，即为当前所需氨水流量。
7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述温度区间的个数为8个，分别为800℃-850℃、850℃-880℃、880℃-910℃、910℃-940℃、940℃-970℃、970℃-1000℃、1000℃-1050℃、1050℃-1100℃。
8.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，每支所述喷枪设有独立的开关阀，用于控制氨水和水的通断。
9.一种SNCR氨水与水的喷入量控制系统，其特征在于，所述系统包括：
配方预设模块，用于将SNCR的最佳反应温度分为若干温度区间，定义每个所述温度区间所对应的每支喷枪的水流量和氨水流量；
水流量控制模块，用于根据当前温度所处的温度区间确定当前温度下每支喷枪的水流量，将当前温度下每支喷枪的水流量乘以所选中的喷枪数量，得到总计算水流量，并以所述总计算水流量作为PID控制器的设定值，对水流量进行控制；
氨水流量控制模块，用于根据当前温度所处的温度区间确定当前温度下每支喷枪的氨水流量，将当前温度下每支喷枪的氨水流量乘以所选中的喷枪数量，得到总计算氨水流量，PID控制器根据排放物检测值确定当前所需氨水流量，并以所述总计算氨水流量与所述当前所需氨水流量之和作为PID控制器的设定值，对氨水流量进行控制。
10.根据权利要求9所述的控制系统，其特征在于，所述定义每个所述温度区间所对应的每支喷枪的水流量和氨水流量包括：定义每个所述温度区间的下限温度值和上限温度值所对应的每支喷枪的水流量和氨水流量。
11.根据权利要求10所述的控制系统，其特征在于，所述根据当前温度所处的温度区间确定当前温度下每支喷枪的水流量的步骤包括：根据当前温度所处的温度区间的下限温度值和上限温度值及其所对应的每支喷枪的水流量，通过线性计算得出当前温度下每支喷枪的水流量。
12.根据权利要求10所述的控制系统，其特征在于，所述根据当前温度所处的温度区间确定当前温度下每支喷枪的氨水流量的步骤包括：根据当前温度所处的温度区间的下限温度值和上限温度值及其所对应的每支喷枪的氨水流量，通过线性计算得出当前温度下每支喷枪的氨水流量。
13.根据权利要求9所述的控制系统，其特征在于，所述排放物检测值包括NOX排放量和NH3排放量。
14.根据权利要求13所述的控制系统，其特征在于，确定当前所需氨水流量的步骤包括：根据所述NOX排放量计算出脱硝反应所需的氨水流量，根据所述NH3排放量计算出氨逃逸减少的氨水流量，所述脱硝反应所需的氨水流量与所述氨逃逸减少的氨水流量之差乘以修正系数K，即为当前所需氨水流量。
15.根据权利要求9所述的控制系统，其特征在于，所述温度区间的个数为8个，分别为800℃-850℃、850℃-880℃、880℃-910℃、910℃-940℃、940℃-970℃、970℃-1000℃、1000℃-1050℃、1050℃-1100℃。
16.根据权利要求9所述的控制系统，其特征在于，每支所述喷枪设有独立的开关阀，用于控制氨水和水的通断。
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