CN110652866A - 一种scr烟气脱硝的喷氨流量计控制逻辑优化 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种SCR烟气脱硝系统的喷氨计量控制逻辑优化方法，包括如下步骤：步骤100，将所有测量仪器的测量精度、测量范围与实际输送的氨气相匹配；步骤200，设置温度测量仪测量结果实时远程传送的发送单元；步骤300，建立以控制脱硝过程为目地的主程序，同时建立以控制喷氨流量为目地的流量子程序，所述流量子程序中包括对氨气的温度计算前馈。本发明通过对整个喷氨系统的优化，统一各个设备的测量精度，同时增加即时氨气温度测量，对处理程序进行分模块设置，使处理不同功能的模块独立形成一个子程序，并最终由主程序根据各子程序的结果进行调控，不但能够提高处理效率，而且可提高处理精度。

Description

一种SCR烟气脱硝的喷氨流量计控制逻辑优化

技术领域

本发明涉及发电领域，特别是涉及一种SCR烟气脱硝系统对锅炉排出的烟气进行脱硝处理时的喷氨流量计的控制逻辑优化。

背景技术

目前电厂的烟气都需要经过净化后才能排放，其中SCR烟气脱硝系统对经过的烟气喷氨来使烟气中的NO分解成N和水，以达到降低烟气污染的效果。其中，当烟气的参数已经确定后，喷入的氨气量就决定了最终的反应效果。

现有技术中，电厂用于监控氨气流量的仪器在测量类型和测量精度方面不能相互配合，导致在同一条件下，氨气的测量结果忽高忽低，误差较大，影响了最终的反应效果，甚至导致喷氨系统无法自动运行。

同时，控制烟气分析和喷氨的程序也多采用一个程序完成，导致同时处理的数据多，容易出错而且不易增加新的处理因素。

发明内容

本发明的目的是要提供一种SCR烟气脱硝系统对锅炉排出的烟气进行脱硝处理时的喷氨流量计的控制逻辑优化。

特别地，本发明提供了一种SCR烟气脱硝系统的喷氨计量控制逻辑优化方法，包括如下步骤：

步骤100，将所有测量仪器的测量精度调整为一致，同时调整所有测量仪器的测量范围与实际氨气管路中的最大氨气流量相匹配；

步骤200，在氨气管路上设置测量氨气温度的温度测量仪，和将所述温度测量仪测量结果实时远程传送的发送单元；

步骤300，建立以控制脱硝过程为目地的主程序，同时建立以控制喷氨流量为目地的流量子程序，两者共同实现整个喷氨过程的自动控制，所述流量子程序中包括对氨气的温度计算前馈。

在本发明的一个实施方式中，所述流量子程序对各参数的调节比例和积分作用小于所述主程序对各参数的调节比例。

在本发明的一个实施方式中，所述步骤300中还包括引入机组负荷前馈信号以提前响应锅炉变化的负荷子程序。

在本发明的一个实施方式中，所述主程序中采用锅炉烟气量与锅炉负荷对应的理论值作为烟气处理时的参照标准。

在本发明的一个实施方式中，在输送烟气的烟气通道中安装有提供当前烟气中硝含量的CEMS分析仪，所述CEMS分析仪在进行清理的反吹时，所述流量子程序自动保持原先获取的烟气数据不变。

在本发明的一个实施方式中，在所述氨气管路上安装有计算氨气流量的差压流量计，所述差压流量计前后管路为直管段，且两者的长度比为3：2，所述直管段的内管径与所述差压流量计的最大测量值对应。

在本发明的一个实施方式中，所述温度测量仪安装在所述差压流量计的下游且避开所述差压流量计产生涡流的距离，所述温度测量仪采用PT100热电阻测量结构。

在本发明的一个实施方式中，所述温度测量仪与所述差压流量计的距离≥15CM。

在本发明的一个实施方式中，所述流量子程序中针对烟气中的NO用氨气还原时采用下述化学式：

4NH₃+4NO+O₂→4N₂+6H₂O。

在本发明的一个实施方式中，所述压差流量计内部设置有固定的工艺流体温度值、密度值和粘度值。

本发明通过对整个喷氨系统的优化，统一各个设备的测量精度，同时增加即时氨气温度测量，对处理程序进行分模块设置，使处理不同功能的模块独立形成一个子程序，并最终由主程序根据各子程序的结果进行调控，不但能够提高处理效率，而且可提高处理精度。此外，采用模块化搭建整个程序，方便后期增加处理不同功能的子模块，随时完善喷氨过程。

附图说明

图1是本发明一个实施方式的优化方法流程图；

图2是本发明一个实施方式的喷氨自动逻辑控制示意图。

具体实施方式

如图1所示；在本发明一个实施方式中公开一种SCR烟气脱硝系统的喷氨计量控制逻辑优化方法，以通过对现有脱硝系统的结构和处理程序上的优化，达到消除或减少日常故障，提高处理脱硝效率的目的。具体的处理过程或步骤如下：

步骤100，将所有测量仪器的测量精度调整为一致，同时调整所有测量仪器的测量范围与实际氨气管路中的最大氨气流量相匹配；

这里的测量精度是指对氨气进行计量的流量计精度需要与现场其它的各种变送器测量精度相同，如精度等级设定为1.0，则流量计和变送器全部采用1.0标准，如果精度等设定为0.5，则全部采用0.5。

测量范围是指相应测量设备的测量上下限需要与当前氨气管路中通过的氨气流量的上下限相对应，如，当前氨气管路中氨气的最大流量为200kg/h，则流量计的最大测量范围与实现最大流量之间差值在5％左右，即流量计的最大测量范围为210kg/h左右。

通过本步骤可以提高各设备的测量精度，以及描述相应运行过程的曲线精度，减少曲线中的阶跃式变化线条，降低计算误差。

步骤200，在氨气管路上设置测量氨气温度的温度测量仪，和将所述温度测量仪测量结果实时远程传送的发送单元；

目前很多的脱硝系统采用的流量计本身并不带温度测量模块，而是在内部设置一个固定温度值作为基准值采用，即将所有通过的氨气温度视为同一个温度，这样虽然能够简化后期程序处理，但是氨气管道中的氨气一般是气态存在，受外界环境温度的影响很大，特别是冬夏两季时，在同一负荷、同一工况、同一阀门开度的情况下，最终的流量差距表现非常明显，表明温度是影响最终喷氨效果重要原因。

因此，通过单独连接的温度测量仪来获取流经氨气管路中氨气的实时温度，加入到程序处理中，可更精确的控制喷氨量。采用独立的发送单元可将采集的温度值直接传送至DCS系统中，保证数据的有效性。此外，发送单元还可以同时为其它设备提供数据发送功能。具体的发送单元可以是带有无线模块、有线模块、蓝牙或手机模块的网络有线\无线单元。

步骤300，建立以控制脱硝过程为目地的主程序，同时建立以控制喷氨流量为目地的流量子程序，两者共同实现整个喷氨过程的自动控制，所述流量子程序中包括对氨气的温度计算前馈。

现有技术中对整个喷氨过程都采用同一个逻辑控制程序，喷氨过程中的各个参数都是统一输入给该逻辑控制程序进行处理，然后给出最终的控制结果，这样的方案在参数较多和需要提高实时处理结果时，不能达到满意的效果。

本步骤将原先的单一程序分成多个模块式小程序，每个小程序分别处理一个独立的功能，最终再将各小程序的结果进行组合，即可更快速的得到更精确的结果，不但能够提高处理速度，而且通过提供处理精度，同时处理的更全面。

如图2所示，其中的主程序10主要处理SCR入口和出口处的NO浓度分析，确认喷氨的效果，在输送烟气的烟气通道中安装有为主程序10提供当前烟气中硝含量的CEMS分析仪，主程序10再将烟气数据提供给流量子程序作为喷氨计量时的基础。

CEMS分析仪每工作一段时间后，内部会积存烟尘，因此需要进行反吹处理，以清除内部的烟尘后再继续工作，在CEMS分析仪反吹时，流量子程序20自动采用反吹前获取的烟气数据作为喷氨标准，不需要等待或调整烟气数据。

而处理实际喷氨量的流量子程序20独立对当前烟气中的喷氨量进行计算，这里的计算参数包括对当前氨气管路中的氨气温度、流量的考虑，再结合CEMS获取的烟气数据计算出对当前烟气含量状态应该喷出多少喷氨量，其中针对烟气中的NO目前有两种反应化学式，

4NH₃+4NO+O₂→4N₂+6H₂O

4NH₃+2NO₂+O₂→3N₂+6H₂O

由于锅炉燃烧产生的烟气中约95％的NOx是以NO的形态存在，流量子程序采用

4NH₃+4NO+O₂→4N₂+6H₂O

化学式作为主导反应，该反应表明，脱除1mol的NOx需要消耗1mol的3NH，因此流量子程序20可在上式的基础上按摩尔比例进行喷氨流量控制，然后将最终的喷氨量结果输入给主程序10，主程序10接收喷氨量后直接对烟气通道内按该喷氨量标准进行喷氨处理，两者分工明确，同步计算，能够尽量降低主程序10的处理负担。

本实施方式通过对整个喷氨系统的优化，统一各个设备的测量精度，同时增加即时氨气温度测量，对处理程序进行分模块设置，使处理不同功能的模块独立形成一个子程序，并最终由主程序根据各子程序的结果进行调控，不但能够提高处理效率，而且可提高处理精度。此外，采用模块化搭建整个程序，方便后期增加处理不同功能的子模块，随时完善喷氨过程。

在步骤300中，流量子程序20对各参数的调节比例和积分作用小于主程序10对各参数的调节比例。该限制是为了避免流量子程序(或其它子程序)20在并入主程序10时，导致主程序10调节混乱，因此，流量子程序20调节喷氨流主回路调节器宜设置最小限幅，流量子程序20调节比例和积分作用尽量调低一些，可保证流量子程序20并入主程序10后使主程序10的调节作用保持平稳。

在本发明的一个实施方式中，还可以增加引入机组负荷前馈信号以提前响应锅炉变化的负荷子程序30。负荷子程序30与流量子程序20一样作为主程序10的一个附加模块，单独处理锅炉的负荷变化，以即时了解负荷变化而导致的烟气变化，并根据负荷变化结果调整当前烟气数据，可避免CEMS分析仪出现故障或反吹时流量子程序直接利用原有烟气数据值而影响脱硝效率。

此外，主程序10中还可设置相应的烟气参照理论值，该烟气参照理论值由锅炉负荷与锅炉烟气量对应的理论值构成，以在实测烟气数据与烟气参照理论值相差较大时，直接采用烟气参照理论值作为当前的烟气数据，以防止流量计堵塞造成烟气测量值大幅波动，进而引起主程序10自动指令跳变的现象。

为提高测量精度，在本发明的一个实施方式中，计量氨气流量的流量计采用差压流量计，该差压流量计内部设置有固定的工艺流体温度值、密度值和粘度值。其中的工艺流体温度值为当前氨气管道中流体或气体或气液混合体的温度，是一个预先设定的固定值，其是为了补偿差压流量计的热膨胀专门设定的。一但温度测试仪出现故障，则可以此工艺流体温度值作为备用温度值。

该差压流量计前后直管段的长度比为3：2，如位于差压流量计上游的直管段最少长度为150MM，而位于差压流量计下游的直管段最少长度为100MM。

直管段的内径需要满足差压流量计最大量程时的流量。如当前差压流量计的最大量程为200kg/h，那么直管段的内径在单位时间内的最大流量不能低于这个值。

温度测量仪可采用成熟的PT100热电阻测量结构，该结构测量结果稳定可靠，温度的误差与变送器测点真实值能控制在0.1％以内，PT100热电阻的测量结果可直接通过传送单元发送给DCS系统。

温度测量仪若距差压流量计太近，内部极易发生扰流现象，使得到达PT100热电阻前端时的氨气不均匀，导致温度测量不稳定，忽高忽低。而温度测量仪距离差压流量计过远，则因存在氨气管道散热损耗，导致温度测量值与差压流量计位置处的温度差距过大。

本实施方式中，将温度测量仪安装在差压流量计的下游处，且避开差压流量计产生的涡流区域的位置处，差压流量计的涡流区别与其最大的最程有关，以最大量程200kg/h为例，该差压流量计产生的涡流区域影响其下游10CM左右的距离，因此，可将温度测量仪安装在差压流量计下游15CM处。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种SCR烟气脱硝系统的喷氨计量控制逻辑优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤100，将所有测量仪器的测量精度调整为一致，同时调整所有测量仪器的测量范围与实际氨气管路中的最大氨气流量相匹配；

步骤200，在氨气管路上设置测量氨气温度的温度测量仪，和将所述温度测量仪测量结果实时远程传送的发送单元；

步骤300，建立以控制脱硝过程为目地的主程序，同时建立以控制喷氨流量为目地的流量子程序，两者共同实现整个喷氨过程的自动控制，所述流量子程序中包括对氨气的温度计算前馈。

2.根据权利要求1所述的喷氨计量控制逻辑优化方法，其特征在于，

所述流量子程序对各参数的调节比例和积分作用小于所述主程序对各参数的调节比例。

3.根据权利要求1所述的喷氨计量控制逻辑优化方法，其特征在于，

所述步骤300中还包括引入机组负荷前馈信号以提前响应锅炉变化的负荷子程序。

4.根据权利要求1所述的喷氨计量控制逻辑优化方法，其特征在于，

所述主程序中采用锅炉烟气量与锅炉负荷对应的理论值作为烟气处理时的参照标准。

5.根据权利要求4所述的喷氨计量控制逻辑优化方法，其特征在于，

在输送烟气的烟气通道中安装有提供当前烟气中硝含量的CEMS分析仪，所述CEMS分析仪在进行清理的反吹时，所述流量子程序自动保持原先获取的烟气数据不变。

6.根据权利要求1所述的喷氨计量控制逻辑优化方法，其特征在于，

在所述氨气管路上安装有计算氨气流量的差压流量计，所述差压流量计前后管路为直管段，且两者的长度比为3：2，所述直管段的内管径与所述差压流量计的最大测量值对应。

7.根据权利要求6所述的喷氨计量控制逻辑优化方法，其特征在于，

所述温度测量仪安装在所述差压流量计的下游且避开所述差压流量计产生涡流的距离，所述温度测量仪采用PT100热电阻测量结构。

8.根据权利要求7所述的喷氨计量控制逻辑优化方法，其特征在于，

所述温度测量仪与所述差压流量计的距离≥15CM。

9.根据权利要求1所述的喷氨计量控制逻辑优化方法，其特征在于，

所述流量子程序中针对烟气中的NO用氨气还原时采用下述化学式：

4NH₃+4NO+O₂→4N₂+6H₂O。

10.根据权利要求1所述的喷氨计量控制逻辑优化方法，其特征在于，

所述压差流量计内部设置有固定的工艺流体温度值、密度值和粘度值。