CN111495182A - 一种应用于火电厂的烟气脱硝测量装置及调节控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于火电厂的烟气脱硝测量装置，包括烟气脱硝测量系统、供氨控制系统和DCS控制系统，所述烟气脱硝测量系统包括烟气取样器和烟气浓度分析仪，所述供氨控制系统包括供氨调门和供氨流量计，烟气脱硝测量系统和供氨控制系统均与DCS控制系统连接，烟气取样器位于与脱硝塔相连接的排烟管道内；在进行测量时，DCS控制系统通过获取的脱硝前端测点1的数据、脱硝后端测点2的数据、供氨调门开度数值、供氨流量计测量数值后，对当前供氨调门开度进行调整，从而确保脱硝后端测点2数值达标排放，根据不同的负荷变化量提前预测氨气空气混合调门的开度进行控制，避免NOx超标排放。
Description
技术领域
本发明涉及烟气脱硝检测领域，具体是一种应用于火电厂的烟气脱硝测量装置及调节控制方法。
背景技术
火力发电厂烟气中含有大量氮氧化物，如不处理，这些废气排入大气会产生污染形成酸雨，为了进一步降低氮氧化物的排放，必须对燃烧后的烟气进行脱硝处理；火力发电厂烟气脱硝设备是用来处理氮氧化物的装置；烟气脱硝技术主要有干法(选择性催化还原烟气脱硝、选择性非催化还原法脱硝)和湿法两种；与湿法烟气脱硝技术相比，干法烟气脱硝技术的主要优点是：基本投资低，设备及工艺过程简单，脱除NOX的效率也较高，无废水和废弃物处理，不易造成二次污染。
目前的烟气脱硝无法进行有效的检测，并且在烟气内氮氧化物浓度变化时，也不能根据实际情况进行脱硝效果的测量，并进行适应性调节。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于火电厂的烟气脱硝测量装置及调节控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种应用于火电厂的烟气脱硝测量装置，包括烟气脱硝测量系统、供氨控制系统和DCS控制系统，所述烟气脱硝测量系统包括烟气取样器和烟气浓度分析仪，所述供氨控制系统包括供氨调门和供氨流量计，烟气脱硝测量系统和供氨控制系统均与DCS控制系统连接，烟气取样器位于与脱硝塔相连接的排烟管道内，烟气取样器的数量有两个并分别安装在排烟管道前端的脱硝前端测点1和排烟管道尾端的脱硝后端测点2中，所述供氨调门位于排烟管道前端的脱硝前端测点3处，所述供氨调门与排烟管道前端之间的供氨母管上还设有供氨流量计。
所述烟气取样器包括依次相连接的取样探头、取样电磁阀、除水过滤器和取样泵；取样探头为伸入到排烟管道内部的吸附烟气的物理实体；烟气取样器还包括冷凝器，冷凝器设置在除水过滤器和取样泵之间；所述烟气取样器中还包括保护装置，所述保护装置包括第一保护过滤器、第二保护过滤器和零标电磁阀，第一保护过滤器设置在冷凝器和取样泵之间；零标电磁阀与冷凝器相连接，第二保护过滤器连接在冷凝器和取样泵之间；烟气取样器还包括蠕动泵组和储水罐，蠕动泵组中包括多个蠕动泵，除水过滤器和冷凝器均与蠕动泵组的输入端相连接，蠕动泵组的输出端与储水罐相连接。
一种应用于火电厂的烟气脱硝测量装置的调节控制方法为：烟气通过烟气取样器后送入烟气浓度分析仪，对脱硝入口及脱硝出口的烟气浓度进行测量，并将测量数据传入DCS系统；供氨调门通过接受DCS传入控制指令，来进行调整；供氨调门开度的大小可直接调整进入脱硝系统的供氨量；供氨流量计串联在供氨调门后，采用电磁流量计，可以直接测量通过供氨管路的氨流量，并将测量数值送入DCS系统；DCS控制系统接收来自烟气脱硝测量系统传来的烟气中氮氧化物的浓度，含氧量，氨逃逸数值、DCS控制系统接收供氨控制系统传来的供氨调门开度反馈信号，供氨流量计测量的供氨流量信号、DCS控制系统接收DCS控制系统内机组负荷信号。
1)机组负荷变化时，负荷变化速度很快，脱硝入口烟气NOx浓度增加快，但由于氨气与空气反应存在一定的延时，此时氨气空气混合调门的调节存在盲区，导致机组负荷变化时NOx容易超过标准值；针对这个问题，在电网调度发生升降负荷动作时，通过预测控制启动逻辑判断负荷变化的幅度，在氨气空气混合调门指令后增加变负荷时的前馈，前馈量的大小是根据机组负荷变化的分段函数，前馈量上限为10％；机组负荷变化幅度越大，前馈增加的量也越大；此方法根据不同的负荷变化量提前预测氨气空气混合调门的开度进行控制，避免NOx超标排放；
2)a：机组运行时，当机组实发功率在低负荷段(150MW)左右时，脱硝效率偏低，原因是氨气空气混合调门的设计裕量偏大，当阀门开度在5％左右时，喷氨流量不足，喷氨量为5m3/h；而阀门开度在6％左右时，喷氨量为24m3/h，流量急剧上升，易导致喷氨过量；针对此问题，在氨气空气混合调门调节逻辑中设置低负荷开度时的阀门最小开度5％，并降低调节下限，实现了低负荷时稳定喷氨，避免了脱硝系统的波动；b：机组运行时，当机组实发功率在低负荷段(150MW)左右时，机组协调控制中锅炉侧给煤量自动调节存在过调现象，导致SCR反应器两侧喷氨量过多，NOx总排口偏低；在机组协调控制逻辑中提高了内部煤量指令计算的下限，从而可有效减少煤量过低的可能。
作为本发明的优选方案：所述取样探头包括两个尾端连接的分流管路，分流管路连接处位于排烟管道外部，分流管路前端伸入排烟管道内，在每个分流管路位于排烟管道内的一段上设有三组通路，每组通路具有四个取样孔。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：在进行测量时，供氨调门开度数值、供氨流量计测量所得数值均送入DCS控制系统中，DCS控制系统通过获取的脱硝前端测点1的数据、脱硝后端测点2的数据、供氨调门开度数值、供氨流量计测量数值后，对当前供氨调门开度进行调整，从而确保脱硝后端测点2数值达标排放，根据不同的负荷变化量提前预测氨气空气混合调门的开度进行控制，避免NOx超标排放。
附图说明
图1为本发明的系统安装位置图。
图2为本发明中DCS控制系统连接示意图。
图3为本发明中烟气取样器的结构连接示意图。
图4为图3中保护装置的结构连接示意图。
图5为本发明中取样探头的结构图。
图中1-分流管路，2-通路，3-取样孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1-4，一种应用于火电厂的烟气脱硝测量装置，包括烟气脱硝测量系统、供氨控制系统和DCS控制系统，所述烟气脱硝测量系统包括烟气取样器和烟气浓度分析仪，所述供氨控制系统包括供氨调门和供氨流量计，烟气脱硝测量系统和供氨控制系统均与DCS控制系统连接，烟气取样器位于与脱硝塔相连接的排烟管道内，具体的，烟气取样器的数量有两个并分别安装在排烟管道前端的脱硝前端测点1和排烟管道尾端的脱硝后端测点2中，所述供氨调门位于排烟管道前端的脱硝前端测点3处，所述供氨调门与排烟管道前端之间的供氨母管上还设有供氨流量计；在进行测量时，供氨调门开度数值、供氨流量计测量所得数值均送入DCS控制系统中，DCS控制系统通过获取的脱硝前端测点1的数据、脱硝后端测点2的数据、供氨调门开度数值、供氨流量计测量数值后，对当前供氨调门开度进行调整，从而确保脱硝后端测点2数值达标排放。
所述烟气取样器包括依次相连接的取样探头、取样电磁阀、除水过滤器和取样泵；取样探头为伸入到排烟管道内部的吸附烟气的物理实体，取样探头采集烟气的工作频率由取样电磁阀控制，即取样电磁阀导通时取样探头进行烟气采集工作；取样电磁阀断开时取样探头停止烟气采集工作；由于，在排烟管道内采集的烟气湿度较大，包含很多水分，因此，采集的烟气需要经过除水过滤器进行水分滤除之后再经取样泵后进入烟气浓度分析仪进行测量。
相应的，烟气取样器还包括冷凝器，冷凝器设置在除水过滤器和取样泵之间，冷凝器用于将除水过滤器滤除的水分进行冷凝处理，避免滤除的水分再次回归到排烟管道中影响采集精度。
此外，由于烟气中掺杂有大量的粉尘，并且，粉尘的颗粒大小不均匀，因此，烟气取样器中还包括保护装置，所述保护装置包括第一保护过滤器、第二保护过滤器和零标电磁阀，第一保护过滤器设置在冷凝器和取样泵之间，从而有效避免了大颗粒粉尘进入取样泵影响取样精度的现象，达到除灰的目的；零标电磁阀与冷凝器相连接，当零标电磁阀打开时，取样泵对空气进行取样采集，第二保护过滤器连接在冷凝器和取样泵之间，同样的，第二保护过滤器的设置是为了排除空气中的粉尘对采集的影响。
为了加强系统的除水效果，烟气取样器还包括蠕动泵组和储水罐，其中，蠕动泵组中包括多个蠕动泵，除水过滤器和冷凝器均与蠕动泵组的输入端相连接，蠕动泵组的输出端与储水罐相连接，在工作时，蠕动泵运转带动滤除的水分流向储水罐，使滤除的水分集中保存到储水罐内，进而有效避免了水分在连接处的蓄积等。
本装置的调节控制方法为：
烟气通过烟气取样器后送入烟气浓度分析仪，对脱硝入口及脱硝出口的烟气浓度进行测量，并将测量数据传入DCS系统；
供氨调门为气动调整门，供氨调门通过接受DCS传入控制指令，来进行调整；供氨调门开度的大小可直接调整进入脱硝系统的供氨量；供氨流量计串联在供氨调门后，采用电磁流量计，可以直接测量通过供氨管路的氨流量，并将测量数值送入DCS系统；
DCS控制系统接收来自烟气脱硝测量系统传来的烟气中氮氧化物的浓度，含氧量，氨逃逸数值；DCS控制系统接收供氨控制系统传来的供氨调门开度反馈信号，供氨流量计测量的供氨流量信号；DCS控制系统接收DCS控制系统内机组负荷信号。
1)机组负荷变化时，负荷变化速度很快，脱硝入口烟气NOx浓度增加快，但由于氨气与空气反应存在一定的延时，此时氨气空气混合调门的调节存在盲区，导致机组负荷变化时NOx容易超过标准值；针对这个问题，在电网调度发生升降负荷动作时，通过预测控制启动逻辑判断负荷变化的幅度，在氨气空气混合调门指令后增加变负荷时的前馈，前馈量的大小是根据机组负荷变化的分段函数，前馈量上限为10％；机组负荷变化幅度越大，前馈增加的量也越大；此方法根据不同的负荷变化量提前预测氨气空气混合调门的开度进行控制，避免NOx超标排放；
2)a：机组运行时，当机组实发功率在低负荷段(150MW)左右时，脱硝效率偏低，原因是氨气空气混合调门的设计裕量偏大，当阀门开度在5％左右时，喷氨流量不足，喷氨量为5m3/h；而阀门开度在6％左右时，喷氨量为24m3/h，流量急剧上升，易导致喷氨过量；针对此问题，在氨气空气混合调门调节逻辑中设置低负荷开度时的阀门最小开度5％，并降低调节下限，实现了低负荷时稳定喷氨，避免了脱硝系统的波动；b：机组运行时，当机组实发功率在低负荷段(150MW)左右时，机组协调控制中锅炉侧给煤量自动调节存在过调现象，导致SCR反应器两侧喷氨量过多，NOx总排口偏低；在机组协调控制逻辑中提高了内部煤量指令计算的下限，从而可有效减少煤量过低的可能。
实施例2：
参阅图5，在实施例1的基础之上，所述取样探头包括两个尾端连接的分流管路1，分流管路1连接处位于排烟管道外部，分流管路1前端伸入排烟管道内，在每个分流管路1位于排烟管道内的一段上设有三组通路2，每组通路2具有四个取样孔3，通过多取样孔3的取样探头，尽可能将孔位均匀分布在烟道截面内，从而保证取样的烟气具备足够的代表性。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (8)
1.一种应用于火电厂的烟气脱硝测量装置，其特征在于，包括烟气脱硝测量系统、供氨控制系统和DCS控制系统，所述烟气脱硝测量系统包括烟气取样器和烟气浓度分析仪，所述供氨控制系统包括供氨调门和供氨流量计，烟气脱硝测量系统和供氨控制系统均与DCS控制系统连接，烟气取样器位于与脱硝塔相连接的排烟管道内，烟气取样器的数量有两个并分别安装在排烟管道前端的脱硝前端测点1和排烟管道尾端的脱硝后端测点2中，所述供氨调门位于排烟管道前端的脱硝前端测点3处，所述供氨调门与排烟管道前端之间的供氨母管上还设有供氨流量计。
2.根据权利要求1所述的一种应用于火电厂的烟气脱硝测量装置，其特征在于，所述烟气取样器包括依次相连接的取样探头、取样电磁阀、除水过滤器和取样泵；取样探头为伸入到排烟管道内部的吸附烟气的物理实体。
3.根据权利要求2所述的一种应用于火电厂的烟气脱硝测量装置，其特征在于，所述烟气取样器还包括冷凝器，冷凝器设置在除水过滤器和取样泵之间。
4.根据权利要求3所述的一种应用于火电厂的烟气脱硝测量装置，其特征在于，所述烟气取样器中还包括保护装置，所述保护装置包括第一保护过滤器、第二保护过滤器和零标电磁阀，第一保护过滤器设置在冷凝器和取样泵之间；零标电磁阀与冷凝器相连接，第二保护过滤器连接在冷凝器和取样泵之间。
5.根据权利要求4所述的一种应用于火电厂的烟气脱硝测量装置，其特征在于，所述烟气取样器还包括蠕动泵组和储水罐，蠕动泵组中包括多个蠕动泵，除水过滤器和冷凝器均与蠕动泵组的输入端相连接，蠕动泵组的输出端与储水罐相连接。
6.根据权利要求1-5中任意一条权利要求所述的一种应用于火电厂的烟气脱硝测量装置的调节控制方法，其特征在于，烟气通过烟气取样器后送入烟气浓度分析仪，对脱硝入口及脱硝出口的烟气浓度进行测量，并将测量数据传入DCS系统；供氨调门通过接受DCS传入控制指令，来进行调整；供氨调门开度的大小可直接调整进入脱硝系统的供氨量；供氨流量计串联在供氨调门后，采用电磁流量计，可以直接测量通过供氨管路的氨流量，并将测量数值送入DCS系统；DCS控制系统接收来自烟气脱硝测量系统传来的烟气中氮氧化物的浓度，含氧量，氨逃逸数值、DCS控制系统接收供氨控制系统传来的供氨调门开度反馈信号，供氨流量计测量的供氨流量信号、DCS控制系统接收DCS控制系统内机组负荷信号。
7.根据权利要求6所述的一种应用于火电厂的烟气脱硝测量装置的调节控制方法，其特征在于，1)当机组负荷变化时，负荷变化速度很快，脱硝入口烟气NOx浓度增加快，导致机组负荷变化时NOx容易超过标准值，在电网调度发生升降负荷动作时，通过预测控制启动逻辑判断负荷变化的幅度，在氨气空气混合调门指令后增加变负荷时的前馈，前馈量的大小是根据机组负荷变化的分段函数，前馈量上限为10％；机组负荷变化幅度越大，前馈增加的量也越大；2)机组运行时，当机组实发功率在低负荷段(150MW)左右时，脱硝效率偏低，在氨气空气混合调门调节逻辑中设置低负荷开度时的阀门最小开度5％，并降低调节下限。
8.根据权利要求2所述的一种应用于火电厂的烟气脱硝测量装置，其特征在于，所述取样探头包括两个尾端连接的分流管路，分流管路连接处位于排烟管道外部，分流管路前端伸入排烟管道内，在每个分流管路位于排烟管道内的一段上设有三组通路，每组通路具有四个取样孔。
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