CN109794149B - 一种cfb锅炉烟气脱硝自动控制方法及系统 - Google Patents

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本发明公开了一种CFB锅炉烟气脱硝自动控制方法及系统，包括以下步骤：实时测量锅炉烟气的NOx浓度n(x)，再将锅炉烟气的NOx浓度n(x)与预设锅炉烟气的NOx浓度理论值n0(x)进行归一化处理，得锅炉烟气的NOx浓度的归一化处理结果；当锅炉烟气的NOx浓度的归一化处理结果处于[0，0.75]区间内时，则根据计算得到的脱硝剂的耗量控制脱硝剂调节阀的开度；当锅炉烟气的NOx浓度的归一化处理结果处于[0.75，1]区间内时，则根据二次风的需求量调节二次风机的频率，同时根据一次风的需求量调节一次风机的频率，实现CFB锅炉烟气脱硝的自动控制，该方法及系统能够有效的解决现有技术中脱硝控制滞后、脱硝剂耗量大的问题。

Description

一种CFB锅炉烟气脱硝自动控制方法及系统
技术领域
本发明属于锅炉排烟污染物控制环保领域，涉及一种CFB锅炉烟气脱硝自动控制方法及系统。
背景技术
锅炉燃煤产生的氮氧化物(NOx)是主要的大气污染物之一，造成了严重的环境问题。选择性非催化还原法(SNCR)是一种控制氮氧化物排放的方法，该方法不用催化剂，在850～1100℃范围内还原NOx，还原剂常用氨或尿素，其工艺简单，尤其适用于循环流化床(CFB)锅炉脱硝。
CFB锅炉特有结构有助于喷入的还原剂和烟气均匀混合，在分离器前水平烟道设置喷入点，能显著降低氨氮比并减少氨逃逸量。现有的脱硝控制系统是以CFB锅炉炉膛出口NOx浓度为控制目标，在以机组负荷表征的烟气流量乘以烟气入、出口NOx浓度，烟气量测量根据DCS锅炉负荷或者给煤量计算确定，再以氨氮比计算出所需要的脱硝剂量，控制脱硝剂调节阀开度，实现对烟气出口NOx含量的控制。但是机组负荷波动频繁，这些采集信号与实际烟气量之间失去较好的对应关系，致使脱硝剂喷入量变化滞后，不利于控制NOx排放浓度。此外，现有烟气脱硝控制技术并不考虑NOx原始生成的成因，也不考虑一、二次风配比及脱硝反应温度区间对NOx生成的影响，实现NOx达标排放势必造成脱硝剂耗量大。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种CFB锅炉烟气脱硝自动控制方法及系统，该方法及系统能够有效的解决现有技术中脱硝控制滞后、脱硝剂耗量大的问题。
为达到上述目的，本发明所述的CFB锅炉烟气脱硝自动控制方法包括以下步骤：
实时测量锅炉烟气的NOx浓度n(x)，再将锅炉烟气的NOx浓度n(x)与预设锅炉烟气的NOx浓度理论值n0(x)进行归一化处理，得锅炉烟气的NOx浓度的归一化处理结果；
当锅炉烟气的NOx浓度的归一化处理结果处于[0，0.75]区间内时，计算脱硝剂的耗量，其中，脱硝剂的耗量＝k*(n(x)-n0(x))*mNH3/mNOx*B1+B2，k为流量系数，B1为锅炉的烟气流量，B2为脱硝剂消耗量的前馈数据，mNH3/mNOx摩尔比依据国家或行业排放标准给定，然后根据计算得到的脱硝剂的耗量控制脱硝剂调节阀的开度；
当锅炉烟气的NOx浓度的归一化处理结果处于[0.75，1]区间内时，则根据锅炉尾部烟道内的氧气浓度及锅炉水平烟道内的烟气温度计算二次风的需求量及一次风的需求量，然后根据二次风的需求量调节二次风机的频率，同时根据一次风的需求量调节一次风机的频率，实现CFB锅炉烟气脱硝的自动控制。
根据一次风的需求量利用非线性函数调节一次风机的频率。
根据二次风的需求量利用非线性函数调节二次风机的频率。
所述非线性函数的表达式为：
Figure GDA0003117438120000031
其中，e(x)＝n(x)-n0(x)，λ1表示NOx浓度偏差系数，λ2表示积分控制参数。
本发明所述的CFB锅炉烟气脱硝自动控制系统包括：
调节器，调节器通过在线监测模块检测锅炉的NOx浓度，同时通过氧量测量传感器及温度测量传感器检测锅炉尾部烟道内的氧气浓度及锅炉水平烟道内的烟气温度；
控制器，与调节器相连接，用于将锅炉烟气的NOx浓度n(x)与预设锅炉烟气的NOx浓度理论值n0(x)进行归一化处理，得锅炉烟气的NOx浓度的归一化处理结果；
当锅炉烟气的NOx浓度的归一化处理结果处于[0，0.75]区间内时，计算脱硝剂的耗量，其中，脱硝剂的耗量＝k*(n(x)-n0(x))*mNH3/mNOx*B1+B2，k为流量系数，B1为锅炉的烟气流量，B2为脱硝剂消耗量的前馈数据，mNH3/mNOx摩尔比依据国家或行业排放标准给定，然后根据计算得到的脱硝剂的耗量控制脱硝剂调节阀的开度；
当锅炉烟气的NOx浓度的归一化处理结果处于[0.75，1]区间内时，则根据锅炉尾部烟道内的氧气浓度及锅炉水平烟道内的烟气温度计算二次风的需求量及一次风的需求量，然后根据二次风的需求量调节二次风机的频率，同时根据一次风的需求量调节一次风机的频率。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的CFB锅炉烟气脱硝自动控制方法及系统在具体操作时，通过判断锅炉烟气的NOx浓度的归一化处理结果处于[0，0.75]区间内还是[0.75，1]区间内，以获知NOx原始生成浓度的成因，然后再做出相应的控制，即当锅炉烟气的NOx浓度的归一化处理结果处于[0，0.75]区间内时，则通过计算得到的脱硝剂的耗量控制脱硝剂调节阀的开度，当锅炉烟气的NOx浓度的归一化处理结果处于[0.75，1]区间内时，则调节一次风量及二次风量，以实现CFB锅炉烟气脱硝的自动控制，通过多信号处理，解决了由于测量信号存在较长迟滞性和机组调峰脱硝控制系统波动的问题，从而降低NOx原始生成浓度，减少了脱硝剂消耗量。
附图说明
图1为本发明的流程图。
其中，1为在线监测模块、2为氧量测量传感器、3为温度测量传感器、4为脱硝剂调节阀、5为二次风机、6为一次风机、7为控制器、8为调节器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
本发明所述的CFB锅炉烟气脱硝自动控制方法包括以下步骤：
实时测量锅炉烟气的NOx浓度n(x)，再将锅炉烟气的NOx浓度n(x)与预设锅炉烟气的NOx浓度理论值n0(x)进行归一化处理，得锅炉烟气的NOx浓度的归一化处理结果；
当锅炉烟气的NOx浓度的归一化处理结果处于[0，0.75]区间内时，计算脱硝剂的耗量，其中，脱硝剂的耗量＝k*(n(x)-n0(x))*mNH3/mNOx*B1+B2，k为流量系数，B1为锅炉的烟气流量，B2为脱硝剂消耗量的前馈数据，即之前预设时间内脱硝剂的平均消耗量，mNH3/mNOx摩尔比依据国家或行业排放标准给定，然后根据计算得到的脱硝剂的耗量控制脱硝剂调节阀4的开度；
当锅炉烟气的NOx浓度的归一化处理结果处于[0.75，1]区间内时，则根据锅炉尾部烟道内的氧气浓度及锅炉水平烟道内的烟气温度计算二次风的需求量及一次风的需求量，控制氧量为3％，同时保证水平烟道温度为820℃，使得NOx原始生成浓度低于300mg/Nm3，然后根据一次风的需求量利用非线性函数调节一次风机6的频率，同时根据二次风的需求量利用非线性函数调节二次风机5的频率，实现CFB锅炉烟气脱硝的自动控制，其中，所述非线性函数的表达式为：
Figure GDA0003117438120000051
其中，e(x)＝n(x)-n0(x)，λ1表示NOx浓度偏差系数，λ2表示积分控制参数。
相应的，参考图1，本发明所述的CFB锅炉烟气脱硝自动控制系统包括：
调节器8，调节器8通过在线监测模块1检测锅炉的NOx浓度，同时通过氧量测量传感器2及温度测量传感器3检测锅炉尾部烟道内的氧气浓度及锅炉水平烟道内的烟气温度；
控制器7，与调节器8相连接，用于将锅炉烟气的NOx浓度n(x)与预设锅炉烟气的NOx浓度理论值n0(x)进行归一化处理，得锅炉烟气的NOx浓度的归一化处理结果；
当锅炉烟气的NOx浓度的归一化处理结果处于[0，0.75]区间内时，计算脱硝剂的耗量，其中，脱硝剂的耗量＝k*(n(x)-n0(x))*mNH3/mNOx*B1+B2，k为流量系数，B1为锅炉的烟气流量，B2为脱硝剂消耗量的前馈数据，mNH3/mNOx摩尔比依据国家或行业排放标准给定，然后根据计算得到的脱硝剂的耗量控制脱硝剂调节阀4的开度；
当锅炉烟气的NOx浓度的归一化处理结果处于[0.75，1]区间内时，则根据锅炉尾部烟道内的氧气浓度及锅炉水平烟道内的烟气温度计算二次风的需求量及一次风的需求量，然后根据二次风的需求量调节二次风机5的频率，同时根据一次风的需求量调节一次风机6的频率。

Claims (5)

1.一种CFB锅炉烟气脱硝自动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
实时测量锅炉烟气的NOx浓度n(x)，再将锅炉烟气的NOx浓度n(x)与预设锅炉烟气的NOx浓度理论值n0(x)进行归一化处理，得锅炉烟气的NOx浓度的归一化处理结果；
当锅炉烟气的NOx浓度的归一化处理结果处于[0，0.75]区间内时，计算脱硝剂的耗量，其中，脱硝剂的耗量＝k*(n(x)-n0(x))*mNH3/mNOx*B1+B2，k为流量系数，B1为锅炉的烟气流量，B2为脱硝剂消耗量的前馈数据，mNH3/mNOx摩尔比依据国家或行业排放标准给定，然后根据计算得到的脱硝剂的耗量控制脱硝剂调节阀(4)的开度；
当锅炉烟气的NOx浓度的归一化处理结果处于[0.75，1]区间内时，则根据锅炉尾部烟道内的氧气浓度及锅炉水平烟道内的烟气温度计算二次风的需求量及一次风的需求量，然后根据二次风的需求量调节二次风机(5)的频率，同时根据一次风的需求量调节一次风机(6)的频率，实现CFB锅炉烟气脱硝的自动控制。
2.根据权利要求1所述的CFB锅炉烟气脱硝自动控制方法，其特征在于，根据一次风的需求量利用非线性函数调节一次风机(6)的频率。
3.根据权利要求1所述的CFB锅炉烟气脱硝自动控制方法，其特征在于，根据二次风的需求量利用非线性函数调节二次风机(5)的频率。
4.根据权利要求3所述的CFB锅炉烟气脱硝自动控制方法，其特征在于，所述非线性函数的表达式为：
Figure FDA0003117438110000011
其中，e(x)＝n(x)-n0(x)，λ1表示NOx浓度偏差系数，λ2表示积分控制参数。
5.一种CFB锅炉烟气脱硝自动控制系统，其特征在于，包括：
调节器(8)，调节器(8)通过在线监测模块(1)检测锅炉的NOx浓度，同时通过氧量测量传感器(2)及温度测量传感器(3)检测锅炉尾部烟道内的氧气浓度及锅炉水平烟道内的烟气温度；
控制器(7)，与调节器(8)相连接，用于将锅炉烟气的NOx浓度n(x)与预设锅炉烟气的NOx浓度理论值n0(x)进行归一化处理，得锅炉烟气的NOx浓度的归一化处理结果；
当锅炉烟气的NOx浓度的归一化处理结果处于[0，0.75]区间内时，计算脱硝剂的耗量，其中，脱硝剂的耗量＝k*(n(x)-n0(x))*mNH3/mNOx*B1+B2，k为流量系数，B1为锅炉的烟气流量，B2为脱硝剂消耗量的前馈数据，mNH3/mNOx摩尔比依据国家或行业排放标准给定，然后根据计算得到的脱硝剂的耗量控制脱硝剂调节阀(4)的开度；
当锅炉烟气的NOx浓度的归一化处理结果处于[0.75，1]区间内时，则根据锅炉尾部烟道内的氧气浓度及锅炉水平烟道内的烟气温度计算二次风的需求量及一次风的需求量，然后根据二次风的需求量调节二次风机(5)的频率，同时根据一次风的需求量调节一次风机(6)的频率。
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