CN111582639A - 一种脱硝系统运行状态评估系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种脱硝系统运行状态评估系统,包括:运行环境评估模块,用于对系统运行环境进行评估;排放指标评估模块,用于对排放指标进行评估;能耗物耗评估模块,用于对能耗物耗进行评估;运行寿命评估模块,用于对脱硝系统运行寿命进行评估;系统性误差评估模块,用于对系统性误差进行评估;设备劣化评估模块,用于对设备劣化情况进行评估。本发明利用燃煤电厂脱硝系统监测数据,对脱硝系统运行状态评估进行评价,节省了人力物力成本,且可长周期连续性评价系统设备运行状态,对控制系统指标排放、监测设备运行状态、提高系统工作效率具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及火力发电技术领域,尤其涉及一种脱硝系统运行状态评估系统。
背景技术
目前脱硝系统性能评价指标一般指脱硝效率、系统压差、三氧化硫转化率等性能测试指标,需要定期对脱硝系统进行性能测试,投入人力物力巨大,且评价结果具有时间间隔。与此同时脱硝在线监控技术已经在燃煤电厂得到大规模应用,其主要目的立足于监督污染物排放符合国家和地方要求,满足环保部门监督职能。目前脱硝系统性能评价与在线监测数据没有获得深入的关联和计算,现有评价方式未能充分挖掘大量在线数据的潜在价值,有待进一步改进。
发明内容
本发明的目的是提供一种脱硝系统运行状态评估系统,通过结合不同维度的评估结果,对脱硝系统运行状态做出综合性评价,为比较不同系统间运行效果和设备性能的优劣,提高系统运行效率,延长设备使用寿命,降低系统能耗物耗,发现和分析设备问题提供重要的参考价值。
本发明提供了一种脱硝系统运行状态评估系统,包括:
运行环境评估模块,用于计算脱硝进口NOx浓度超设计值运行时间占系统总运行时间占比,入口烟气温度超过脱硝系统温度上下限运行时间占总运行时间占比,入口烟气量超过系统最大处理烟气量时间占比,根据计算结果对系统运行环境进行评估;
排放指标评估模块,用于计算脱硝出口NOx浓度高于排放限值时间占比,脱硝出口NOx低于设定下限值时间占比,周期时间内脱硝出口NOx平均值,根据计算结果对排放指标进行评估;
能耗物耗评估模块,用于计算长周期的脱硝系统单位发电量所对应氨耗量,蒸汽吹灰器、声波吹灰器长期运行电耗,单位发电量对应吹灰器耗电量,基于尿素热解、水解工艺,计算单位发电量相应电耗、水耗,根据计算结果对能耗物耗进行评估;
运行寿命评估模块,用于计算不同阶段安装和更换的催化剂已投运小时数,每次更换的催化剂,针对废弃的催化剂,计算其实际寿命时长;计算在线取样装置更换时间,根据计算结果对脱硝系统运行寿命进行评估;
系统性误差评估模块,用于计算脱硝出口与总排口NOx浓度误差情况,周期内两者平均值差值,脱硝进口A侧与B侧NOx浓度差值,周期内两者平均值差值,脱硝出口A侧与B侧NOx浓度差值,周期内两者平均值差值,根据计算结果对系统性误差进行评估;
设备劣化评估模块,用于获取脱硝装置反应潜能数据,长周期反应潜能变化情况数据,氨流量与自动喷氨调门开度数据,横坐标为阀门开度纵坐标为氨流量的阀门特性曲线数据,根据获取的数据对设备劣化情况进行评估。
进一步地,所述运行环境评估模块实时获取脱硝系统A侧、B侧入口NOx浓度的分钟级数据Data0,筛选超过脱硝系统设计值的分钟级数据Data1,将超过设计值的数据所占总数据比例α根据公式(1)进行计算:
所述运行环境评估模块实时监督脱硝入口烟气温度,对于超过催化剂上下限温度或最佳运行温度区间的数据点进行记录,根据公式(1)对数据时间占比进行计算;
所述运行环境评估模块实时监督脱硝入口烟气量,对于超过脱硝系统烟气量设计值数据点进行记录,根据公式(1)对数据时间占比进行计算。
进一步地,所述排放指标评估模块实时筛选时间周期内脱硝出口NOx浓度高于排放上限值的数据点,根据公式(1)对数据时间占比进行计算;
所述排放指标评估模块实时筛选时间周期内脱硝出口NOx浓度低于控制下限值的数据点,根据公式(1)对数据时间占比进行计算;
所述排放指标评估模块根据平均值计算公式实时对时间周期内脱硝出口NOx浓度平均值进行计算。
进一步地,所述能耗物耗评估模块根据实时周期内氨耗量和发电量数据,计算单位发电量所对应氨耗量。
进一步地,所述设备劣化评估模块根据下述公式计算脱硝装置反应潜能,长周期反应潜能变化情况:
式中:
P——反应潜能,评估SCR反应器性能优劣;
MR——氨氮摩尔比;
η——脱硝效率,%;
CNOx,in——进口NOx浓度,mg/Nm3。
借由上述方案,通过脱硝系统运行状态评估系统,利用燃煤电厂脱硝系统监测数据,对脱硝系统运行状态评估进行评价,节省了人力物力成本,且可长周期连续性评价系统设备运行状态,对控制系统指标排放、监测设备运行状态、提高系统工作效率具有重要意义。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1为本发明一种脱硝系统运行状态评估系统的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
参图1所示,本实施例提供了一种脱硝系统运行状态评估系统,包括运行环境评估模块、排放指标评估模块、能耗物耗评估模块、运行寿命评估模块、系统性误差评估模块、设备劣化评估模块。各模块的具体功能如下:
1、运行环境评估:
(1)脱硝进口NOx浓度超设计值运行时间占系统总运行时间占比统计。
计算方法:实时获取脱硝系统A侧、B侧入口NOx浓度的分钟级数据Data0,筛选超过脱硝系统设计值(如400mg/Nm3)的分钟级数据Data1(Data2、Data3…),将超过设计值的数据所占总数据比例α(α1、α2、α3。。。)进行计算,其意义表明该系统入口NOx浓度超过设计值的时间占比情况。同时可将超过设计值10%、20%、30%等不同数据进行筛选计算,以了解更详细的入口NOx浓度分布情况。
(2)入口烟气温度超过脱硝系统温度上下限运行时间占总运行时间占比。
计算方法:实时监督脱硝入口烟气温度,对于超过催化剂上下限温度或最佳运行温度区间的数据点进行记录,根据公式(1)对数据时间占比进行计算。
(3)入口烟气量超过系统最大处理烟气量时间占比。其主要目的是评价脱硝系统运行环境的优劣。
计算方法:实时监督脱硝入口烟气量,对于超过脱硝系统烟气量设计值数据点进行记录,根据公式(1)对数据时间占比进行计算。
2、排放指标评估:
(1)脱硝出口NOx浓度高于排放限值时间占比。
计算方法:实时筛选时间周期内脱硝出口NOx浓度高于排放上限值的数据点,根据公式(1)对数据时间占比进行计算。
(2)脱硝出口NOx低于设定下限值时间占比计算;
计算方法:实时筛选时间周期内脱硝出口NOx浓度低于控制下限值的数据点,根据公式(1)对数据时间占比进行计算。
(3)周期时间内脱硝出口NOx平均值计算。其主要目的是评价脱硝系统控制出口NOx浓度水平的高低。
计算方法:实时对时间周期内脱硝出口NOx浓度平均值进行计算。
3、能耗物耗评估:
(1)统计长周期的脱硝系统单位发电量所对应氨耗量。
计算方法:实时周期内氨耗量和发电量数据,计算单位发电量所对应氨耗量(单位氨耗量)
(2)统计蒸汽吹灰器、声波吹灰器长期运行电耗,计算单位发电量多对应吹灰器耗电量(单位电耗);
(3)针对尿素热解、水解工艺,计算单位发电量相应电耗、水耗等。其主要功能是评价燃煤电厂单位发电量下脱硝系统所需物耗能耗,体现脱硝装置的节能水平。
4、运行寿命评估:
(1)统计不同阶段安装和更换的催化剂已投运小时数;
(2)每次更换的催化剂,针对废弃的催化剂,记录其实际寿命时长;
(3)对CEMS在线取样装置更换时间,对使用寿命进行统计。其主要功能是评价脱硝系统核心、高价值设备的生命周期情况,延长设备利用寿命,提高利用价值。
5、系统性误差评估:
(1)统计计算脱硝出口与总排口NOx浓度误差情况,计算周期内两者平均值差值。
计算方法:根据公式(2)计算周期内脱硝出口、总排口NOx浓度平均值,然后计算两者差值。
(2)统计计算脱硝进口A侧与B侧NOx浓度差值,计算周期内两者平均值差值;
计算方法:根据公式(2)计算周期内脱硝进口A侧、B侧NOx浓度平均值,然后计算两者差值。
(3)统计计算脱硝出口A侧与B侧NOx浓度差值,计算周期内两者平均值差值。
计算方法:根据公式(2)计算周期内脱硝出口A侧、B侧NOx浓度平均值,然后计算两者差值。
6、设备劣化评估:
(1)计算脱硝装置反应潜能,统计长周期反应潜能变化情况;
式中:
P——反应潜能,评估SCR反应器性能优劣;
MR——氨氮摩尔比;
η——脱硝效率,%;
CNOx,in——进口NOx浓度,mg/Nm3。
(2)记录氨流量与自动喷氨调门开度数据,绘制横坐标为阀门开度,纵坐标为氨流量的阀门特性曲线。其主要功能是评价系统长期运行期间,系统和设备的优劣程度,为早期设备预警和检修范围提供参考。
脱硝系统运行状态评估系统,利用燃煤电厂脱硝系统监测数据,对脱硝系统运行状态评估进行评价,节省了人力物力成本,且可长周期连续性评价系统设备运行状态,对控制系统指标排放、监测设备运行状态、提高系统工作效率具有重要意义。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,并不用于限制本发明,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种脱硝系统运行状态评估系统,其特征在于,包括:
运行环境评估模块,用于计算脱硝进口NOx浓度超设计值运行时间占系统总运行时间占比,入口烟气温度超过脱硝系统温度上下限运行时间占总运行时间占比,入口烟气量超过系统最大处理烟气量时间占比,根据计算结果对系统运行环境进行评估;
排放指标评估模块,用于计算脱硝出口NOx浓度高于排放限值时间占比,脱硝出口NOx低于设定下限值时间占比,周期时间内脱硝出口NOx平均值,根据计算结果对排放指标进行评估;
能耗物耗评估模块,用于计算长周期的脱硝系统单位发电量所对应氨耗量,蒸汽吹灰器、声波吹灰器长期运行电耗,单位发电量对应吹灰器耗电量,基于尿素热解、水解工艺,计算单位发电量相应电耗、水耗,根据计算结果对能耗物耗进行评估;
运行寿命评估模块,用于计算不同阶段安装和更换的催化剂已投运小时数,每次更换的催化剂,针对废弃的催化剂,计算其实际寿命时长;计算在线取样装置更换时间,根据计算结果对脱硝系统运行寿命进行评估;
系统性误差评估模块,用于计算脱硝出口与总排口NOx浓度误差情况,周期内两者平均值差值,脱硝进口A侧与B侧NOx浓度差值,周期内两者平均值差值,脱硝出口A侧与B侧NOx浓度差值,周期内两者平均值差值,根据计算结果对系统性误差进行评估;
设备劣化评估模块,用于获取脱硝装置反应潜能数据,长周期反应潜能变化情况数据,氨流量与自动喷氨调门开度数据,横坐标为阀门开度纵坐标为氨流量的阀门特性曲线数据,根据获取的数据对设备劣化情况进行评估。
3.根据权利要求2所述的脱硝系统运行状态评估系统,其特征在于,所述排放指标评估模块实时筛选时间周期内脱硝出口NOx浓度高于排放上限值的数据点,根据公式(1)对数据时间占比进行计算;
所述排放指标评估模块实时筛选时间周期内脱硝出口NOx浓度低于控制下限值的数据点,根据公式(1)对数据时间占比进行计算;
所述排放指标评估模块根据平均值计算公式实时对时间周期内脱硝出口NOx浓度平均值进行计算。
4.根据权利要求1所述的脱硝系统运行状态评估系统,其特征在于,所述能耗物耗评估模块根据实时周期内氨耗量和发电量数据,计算单位发电量所对应氨耗量。
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