CN112870972A - 一种火电厂排放烟气氮氧化物浓度控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
一种火电厂排放烟气氮氧化物浓度控制方法及系统，火电厂排放烟气氮氧化物浓度控制方法包括：获取主蒸汽流量实测值、脱硝装置的入口烟气氮氧化物质量浓度实测值、脱硝装置的出口烟气氮氧化物质量浓度实测值；计算出尿素溶液预喷射量；通过第一PID控制调整尿素溶液的实际喷射量；依据出口烟气氮氧化物质量浓度实测值和出口烟气氮氧化物质量浓度设定值对尿素溶液预喷射量进行修正。本发明实施例的火电厂排放烟气氮氧化物浓度控制方法有效解决了过量喷氨的问题，降低了运行成本；同时，能稳定有效的控制出口烟气氮氧化物质量浓度在允许范围内，满足氮氧化物排放的要求；此外，还能降低脱硝装置出口烟气氨逃逸含量。
Description
技术领域
本发明属于火力发电领域，具体涉及一种火电厂排放烟气氮氧化物浓度控制方法及系统。
背景技术
近年，国家对电力行业大气污染物排放的问题越来越重视，尤其是“超低排放”推行以来，国家对电力行业的大气污染物排放提出了更高的要求。氮氧化物作为火力发电厂大气污染物排放的重要监测指标，其排放浓度也越来越受到各大火力发电厂的重视。目前,国内大部分脱硝系统是采用手动控制方式调节喷氨量，易出现脱硝系统出口烟气氮氧化物质量浓度超标、过量喷氨以及由硫酸氢铵引起的空预器堵塞等问题，造成了人力和物力的浪费、以及环保指标不达标等后果，严重时甚至会因空预器堵塞导致电厂非计划性停机。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种火电厂排放烟气氮氧化物浓度控制方法，所述火电厂排放烟气氮氧化物浓度控制方法解决了脱硝过程中需要手动控制方式调节喷氨量的问题、以及由于手动控制引发的后续问题。本发明还提出了一种火电厂排放烟气氮氧化物浓度控制系统。
根据本发明第一方面实施例的火电厂排放烟气氮氧化物浓度控制方法，包括以下步骤：
分别获取主蒸汽流量实测值、脱硝装置的入口烟气氮氧化物质量浓度实测值、脱硝装置的出口烟气氮氧化物质量浓度实测值；
依据所述入口烟气氮氧化物质量浓度实测值、主蒸汽流量实测值、以及预设的出口烟气氮氧化物质量浓度设定值计算出尿素溶液预喷射量；
依据所述尿素溶液预喷射量与尿素溶液喷射实测值进行第一PID控制并相应调整尿素存储及供应装置中尿素溶液的实际喷射量；
依据所述出口烟气氮氧化物质量浓度实测值和所述出口烟气氮氧化物质量浓度设定值对所述尿素溶液预喷射量进行修正。
根据本发明实施例的火电厂排放烟气氮氧化物浓度控制方法，至少具有如下技术效果：通过计算出尿素溶液预喷射量，可以进一步利用与尿素溶液喷射实测值的偏差通过第一PID控制对尿素溶液的实际喷射量进行调整；通过利用出口烟气氮氧化物质量浓度实测值和出口烟气氮氧化物质量浓度设定值可以对尿素溶液预喷射量进行修正，进一步提高对尿素溶液喷射量的控制效率。本发明实施例的火电厂排放烟气氮氧化物浓度控制方法有效解决了过量喷氨的问题，能较大程度的为电厂节约脱硝还原剂尿素，降低了运行成本。同时，本发明实施例的火电厂排放烟气氮氧化物浓度控制方法能稳定有效的控制出口烟气氮氧化物质量浓度在允许范围内，满足火力发电厂大气污染物排放标准中对氮氧化物排放的要求。此外，本发明实施例的火电厂排放烟气氮氧化物浓度控制方法还能降低脱硝装置出口烟气氨逃逸含量，在一定程度上避免空气预热器因氨逃逸含量高而产生的空预器堵塞问题，对电厂安全稳定运行产生了一定的经济效益。
根据本发明的一些实施例，所述依据所述入口烟气氮氧化物质量浓度实测值、主蒸汽流量实测值、以及预设的出口烟气氮氧化物质量浓度设定值计算出尿素溶液预喷射量包括以下步骤：
计算出所述入口烟气氮氧化物质量浓度实测值和所述出口烟气氮氧化物质量浓度设定值的入口浓度差值；
依据所述主蒸汽流量实测值、预设的额定主蒸汽流量和预设的额定烟气流量计算出供给浓度修正系数；
依据所述入口浓度差值和供给浓度修正系数计算出所述尿素溶液预喷射量。
根据本发明的一些实施例，所述依据所述入口浓度差值和供给浓度修正系数计算出所述尿素溶液预喷射量的计算公式为：
式中
为所述尿素溶液预喷射量，单位为m3/h；
为所述入口烟气氮氧化物质量浓度实测值与出口烟气氮氧化物质量浓度设定值的差值，单位为mg/m3；QS1为所述主蒸汽流量实测值，单位为t/h；QS0为所述额定主蒸汽流量，单位为t/h；QG为所述额定烟气流量，单位为m3/h；
为NH3的摩尔质量，单位为g/moL；MNO为NO的摩尔质量，单位为g/moL；
为NO2的摩尔质量，单位为g/moL；
为尿素的摩尔质量，单位为g/moL；
为尿素溶液的质量浓度，单位为％；
为尿素溶液的密度，单位为kg/m3。
根据本发明的一些实施例，所述依据所述出口烟气氮氧化物质量浓度实测值和所述出口烟气氮氧化物质量浓度设定值对所述尿素溶液预喷射量进行修正包括以下步骤：
计算所述出口烟气氮氧化物质量浓度实测值和出口烟气氮氧化物质量浓度设定值的出口浓度差值；
依据所述出口浓度差值与预设的至少一个分段控制参数对所述尿素溶液预喷射量进行分段修正。
根据本发明的一些实施例，所述分段控制参数设置有两个，分别为第一分段控制参数和第二分段控制参数；所述第一分段控制参数大于所述第二分段控制参数；
当所述出口浓度差值大于所述第一分段控制参数时，使用第二PID控制进行修正；
当所述出口浓度差值小于等于所述第一分段控制参数大于所述第二分段控制参数时，使用第三PID控制进行修正；
当所述出口浓度差值小于所述第二分段控制参数时，使用第四PID控制进行修正。
根据本发明第二方面实施例的火电厂排放烟气氮氧化物浓度控制系统，包括：
传感器组，用于检测入口烟气氮氧化物质量浓度实测值、出口烟气氮氧化物质量浓度实测值、主蒸汽流量实测值；
脱硝装置，用于对进入其内部的待脱硝气体进行脱硝；
尿素存储及供应装置，用于存储尿素以及向所述脱硝装置供应尿素；
控制单元，分别与所述传感器组、脱硝装置、尿素存储及供应装置电性连接，其内置有第一PID控制器，用于计算出尿素溶液预喷射量、利用所述第一PID控制器调整尿素存储及供应装置中尿素溶液的实际喷射量，以及对所述尿素溶液预喷射量进行修正。
根据本发明实施例的火电厂排放烟气氮氧化物浓度控制系统，至少具有如下技术效果：通过传感器组可以实现对脱硝装置的入口烟气氮氧化物质量浓度实测值、脱硝装置的出口烟气氮氧化物质量浓度实测值以及主蒸汽流量实测值的采集；通过尿素存储及供应装置可以对尿素进行雾化和供给，进而可以便于脱硝装置利用雾化之后的尿素进行脱硝。通过控制单元可以控制传感器组、脱硝装置、尿素存储及供应装置实现自动化的控制，进而实现对尿素溶液喷射量的控制。本发明实施例的火电厂排放烟气氮氧化物浓度控制系统有效解决了过量喷氨的问题，能较大程度的为电厂节约脱硝还原剂尿素，降低了运行成本。同时，本发明实施例的火电厂排放烟气氮氧化物浓度控制系统能稳定有效的控制出口烟气氮氧化物质量浓度在允许范围内，满足火力发电厂大气污染物排放标准中对氮氧化物排放的要求。此外，本发明实施例的火电厂排放烟气氮氧化物浓度控制系统还能降低脱硝装置出口烟气氨逃逸含量，在一定程度上避免空气预热器因氨逃逸含量高而产生的空预器堵塞问题，对电厂安全稳定运行产生了一定的经济效益。
根据本发明的一些实施例，所述尿素存储及供应装置包括：
尿素储仓，用于存储尿素颗粒；
尿素溶解罐，与所述尿素储仓连接，用于将所述尿素颗粒溶解为尿素溶液；
尿素溶液储罐，与所述尿素溶解罐之间通过尿素溶液混合泵连接；
尿素溶液喷射器，与所述尿素溶液储罐之间通过尿素溶液给料泵连接，用于雾化并喷射所述尿素溶液；
绝热分解室，连接在所述尿素溶液喷射器与所述脱硝装置入口之间，用于对雾化之后的所述尿素溶液进行分解。
根据本发明的一些实施例，所述脱硝装置包括：
烟道，其入口与所述尿素存储及供应装置的出口连接；
气体混合器，其入口与所述烟道出口连接，用于混合氨气和空气；
格栅混合器，其入口与所述气体混合器的出口连接，用于将混合之后的氨气和空气与所述待脱硝气体进行混合；
SCR反应器，与所述格栅混合器的出口连接，其内置有催化剂，用于对进入其内的所述待脱硝气体进行脱硝。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明实施例的火电厂排放烟气氮氧化物浓度控制方法的流程简图；
图2是本发明实施例的火电厂排放烟气氮氧化物浓度控制系统的结构框图。
附图标记：
传感器组100、
脱硝装置200、气体混合器210、格栅混合器220、SCR反应器230、
尿素存储及供应装置300、
控制单元400、
ERR为两个参数的偏差、
DIV为两个参数作除法运算、
MUL为两个参数作乘法运算、
f(x)为尿素溶液预喷射量计算公式。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位，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。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
下面参考图1至图2描述根据本发明第一方面实施例的火电厂排放烟气氮氧化物浓度控制方法。
根据本发明实施例的火电厂排放烟气氮氧化物浓度控制方法，包括以下步骤：
分别获取主蒸汽流量实测值、脱硝装置的入口烟气氮氧化物质量浓度实测值、脱硝装置的出口烟气氮氧化物质量浓度实测值；
依据入口烟气氮氧化物质量浓度实测值、主蒸汽流量实测值、以及预设的出口烟气氮氧化物质量浓度设定值计算出尿素溶液预喷射量；
依据尿素溶液预喷射量与尿素溶液喷射实测值进行第一PID控制并相应调整尿素存储及供应装置中尿素溶液的实际喷射量；
依据出口烟气氮氧化物质量浓度实测值和出口烟气氮氧化物质量浓度设定值对尿素溶液预喷射量进行修正。
参考图1、图2，整个控制过程分为前后两段控制，前段控制针对脱硝装置200的入口，对尿素存储及供应装置300中尿素溶液的实际喷射量进行调整；后段控制针对脱硝装置200出口，对尿素溶液预喷射量进行修正。
尿素溶液预喷射量计算主要依据参数包括入口烟气氮氧化物质量浓度实测值、主蒸汽流量实测值、以及预设的出口烟气氮氧化物质量浓度设定值，计算出尿素溶液预喷射量后，便可以利用尿素溶液预喷射量与实际喷射量的检测值之间的偏差对尿素存储及供应装置300中尿素溶液喷射器的入口开度进行调整，进而控制尿素溶液的实际喷射量向尿素溶液预喷射量靠拢，完成前段第一PID控制；第一PID控制由第一PID控制器实现。入口烟气氮氧化物质量浓度实测值、主蒸汽流量实测值都可以通过传感器组100直接检测出来。
后段控制则是以脱硝装置200的出口烟气氮氧化物质量浓度实测值与出口烟气氮氧化物质量浓度设定值的偏差为反馈对尿素溶液预喷射量进行修正，通过调整尿素溶液预喷射量的值来进一步控制尿素溶液的实际喷射量，进而调整出口烟气氮氧化物质量浓度实测值，使得出口烟气氮氧化物质量浓度实测值保持在国家允许排放范围内。
根据本发明实施例的火电厂排放烟气氮氧化物浓度控制方法，通过计算出尿素溶液预喷射量，可以进一步利用与尿素溶液喷射实测值的偏差通过第一PID控制对尿素溶液的实际喷射量进行调整；通过利用出口烟气氮氧化物质量浓度实测值和出口烟气氮氧化物质量浓度设定值可以对尿素溶液预喷射量进行修正，进一步提高对尿素溶液喷射量的控制效率。本发明实施例的火电厂排放烟气氮氧化物浓度控制方法有效解决了过量喷氨的问题，能较大程度的为电厂节约脱硝还原剂尿素，降低了运行成本。同时，本发明实施例的火电厂排放烟气氮氧化物浓度控制方法能稳定有效的控制出口烟气氮氧化物质量浓度在允许范围内，满足火力发电厂大气污染物排放标准中对氮氧化物排放的要求。此外，本发明实施例的火电厂排放烟气氮氧化物浓度控制方法还能降低脱硝装置出口烟气氨逃逸含量，在一定程度上避免空气预热器因氨逃逸含量高而产生的空预器堵塞问题，对电厂安全稳定运行产生了一定的经济效益。
在本发明的一些实施例中，依据入口烟气氮氧化物质量浓度实测值、主蒸汽流量实测值、以及预设的出口烟气氮氧化物质量浓度设定值计算出尿素溶液预喷射量包括以下步骤：
计算出入口烟气氮氧化物质量浓度实测值和出口烟气氮氧化物质量浓度设定值的入口浓度差值；
依据主蒸汽流量实测值、预设的额定主蒸汽流量和预设的额定烟气流量计算出供给浓度修正系数；
依据入口浓度差值和供给浓度修正系数计算出尿素溶液预喷射量。
参考图1，入口浓度差值是计算尿素溶液预喷射量的主要依据，进而通过供给浓度修正系数进行修正后，得到最终的尿素溶液预喷射量，最后依据尿素溶液预喷射量对入口处的尿素溶液的实际喷射量进行调整。
在本发明的一些实施例中，依据入口浓度差值和供给浓度修正系数计算出尿素溶液预喷射量的计算公式为：
式中
为尿素溶液预喷射量，单位为m3/h；
为入口烟气氮氧化物质量浓度实测值与出口烟气氮氧化物质量浓度设定值的差值，单位为mg/m3；QS1为主蒸汽流量实测值，单位为t/h；QS0为额定主蒸汽流量，单位为t/h；QG为额定烟气流量，单位为m3/h；
为NH3的摩尔质量，单位为g/moL；MNO为NO的摩尔质量，单位为g/moL；
为NO2的摩尔质量，单位为g/moL；
为尿素的摩尔质量，单位为g/moL；
为尿素溶液的质量浓度，单位为％；
为尿素溶液的密度，单位为kg/m3。
在本发明的一些实施例中，依据出口烟气氮氧化物质量浓度实测值和出口烟气氮氧化物质量浓度设定值对尿素溶液预喷射量进行修正包括以下步骤：
计算出口烟气氮氧化物质量浓度实测值和出口烟气氮氧化物质量浓度设定值的出口浓度差值；
依据出口浓度差值与预设的至少一个分段控制参数对尿素溶液预喷射量进行分段修正。
参考图1，出口浓度差值用于修正尿素溶液预喷射量，以保证进一步对尿素溶液的实际喷射量进行调整。考虑到出口浓度差值可能会有大小变化，如果差值过大则需要快速将差值减小；如果差值过小，则不能继续使用差值较大时的控制策略，以防止调节过度。因此，会设置至少一个分段控制参数对尿素溶液预喷射量进行分段修正，通过分段控制方式则可以避免上述问题，且可以让控制过程更为精准，减小振荡。分段控制参数的个数可以以实际情况为准进行设置，例如：可以设置一个分段控制参数，此时控制则分为两段进行。
在本发明的一些实施例中，分段控制参数设置有两个，分别为第一分段控制参数和第二分段控制参数；第一分段控制参数大于第二分段控制参数；
当出口浓度差值大于第一分段控制参数时，使用第二PID控制进行修正；
当出口浓度差值小于等于第一分段控制参数大于第二分段控制参数时，使用第三PID控制进行修正；
当出口浓度差值小于第二分段控制参数时，使用第四PID控制进行修正。
第二PID控制、第三PID控制、第四PID控制分别由第二PID控制器、第三PID控制器、第四PID控制器来实现。这里设置了第一分段控制参数和第二分段控制参数，第一分段控制参数针对出口浓度差值为正值且过大的情况,第二分段控制参数针对出口浓度差值为负值且绝对值过大的情况，这两种情形下则需要通过第二PID控制器或第四PID控制器对尿素溶液预喷射量进行修正，以对尿素溶液的实际喷射量进行快速调整；而出口浓度差值位于第一分段控制参数和第二分段控制参数之间时，则说明比较稳定，可以采用第三PID控制器对尿素溶液预喷射量进行修正，以对尿素溶液的实际喷射量进行更为稳定的调整。在本发明的一些实施例中，第一分段控制参数为10mg/m3，第二分段控制参数为-10mg/m3；两个参数足以满足大部分情形下的排放要求。
根据本发明第二方面实施例的火电厂排放烟气氮氧化物浓度控制系统，包括:传感器组100、脱硝装置200、尿素存储及供应装置300、控制单元400。
传感器组100，用于检测入口烟气氮氧化物质量浓度实测值、出口烟气氮氧化物质量浓度实测值、主蒸汽流量实测值；
脱硝装置200，用于对进入其内部的待脱硝气体进行脱硝；
尿素存储及供应装置300，用于存储尿素以及向脱硝装置200供应尿素；
控制单元400，分别与传感器组100、脱硝装置200、尿素存储及供应装置300电性连接，其内置有第一PID控制器，用于计算出尿素溶液预喷射量、利用第一PID控制器调整尿素存储及供应装置300中尿素溶液的实际喷射量，以及对尿素溶液预喷射量进行修正。
参考图1、图2，传感器组100包括流量检测传感器、浓度检测传感器等，可以检测入口烟气氮氧化物质量浓度实测值、出口烟气氮氧化物质量浓度实测值、主蒸汽流量实测值，便于后续使用这些参数进行闭环控制。脱硝装置200可以对进入其内部的待脱硝气体进行脱硝，在火电厂使用环境下，大多数时候待脱硝气体为烟气。尿素存储及供应装置300主要是为脱硝装置在脱硝过程中需要使用到的尿素进行溶解、雾化、喷射，以保证脱硝过程顺利实现。
控制单元400主要控制整个火电厂排放烟气氮氧化物浓度控制系统实现自动化脱硝过程。整个自动化脱硝过程的控制过程分为前后两段控制，前段控制针对脱硝装置200的入口，对尿素存储及供应装置300中尿素溶液的实际喷射量进行调整，通过第一PID控制器实现闭环控制；后段控制针对脱硝装置200出口，对尿素溶液预喷射量进行修正，同样实现闭环控制。尿素溶液预喷射量计算主要依据参数包括入口烟气氮氧化物质量浓度实测值、主蒸汽流量实测值、以及预设的出口烟气氮氧化物质量浓度设定值，计算出尿素溶液预喷射量后，便可以利用尿素溶液预喷射量与实际喷射量的检测值之间的偏差对尿素存储及供应装置300中尿素溶液喷射器的入口开度进行调整，进而控制尿素溶液的实际喷射量向尿素溶液预喷射量靠拢，完成前段控制。入口烟气氮氧化物质量浓度实测值、主蒸汽流量实测值都可以通过传感器组100直接检测出来。后段控制则是以脱硝装置200的出口烟气氮氧化物质量浓度实测值与出口烟气氮氧化物质量浓度设定值的偏差为反馈对尿素溶液预喷射量进行修正，通过调整尿素溶液预喷射量的值来进一步控制尿素溶液的实际喷射量，进而调整出口烟气氮氧化物质量浓度实测值，使得出口烟气氮氧化物质量浓度实测值保持在国家允许排放范围内。
根据本发明实施例的火电厂排放烟气氮氧化物浓度控制系统，通过传感器组100可以实现对脱硝装置200的入口烟气氮氧化物质量浓度实测值、脱硝装置200的出口烟气氮氧化物质量浓度实测值以及主蒸汽流量实测值的采集；通过尿素存储及供应装置300可以对尿素进行雾化和供给，进而可以便于脱硝装置200利用雾化之后的尿素进行脱硝。通过控制单元400可以控制传感器组100、脱硝装置200、尿素存储及供应装置300实现自动化的控制，进而实现对尿素溶液喷射量的控制。本发明实施例的火电厂排放烟气氮氧化物浓度控制系统有效解决了过量喷氨的问题，能较大程度的为电厂节约脱硝还原剂尿素，降低了运行成本。同时，本发明实施例的火电厂排放烟气氮氧化物浓度控制系统能稳定有效的控制出口烟气氮氧化物质量浓度在允许范围内，满足火力发电厂大气污染物排放标准中对氮氧化物排放的要求。此外，本发明实施例的火电厂排放烟气氮氧化物浓度控制系统还能降低脱硝装置200出口烟气氨逃逸含量，在一定程度上避免空气预热器因氨逃逸含量高而产生的空预器堵塞问题，对电厂安全稳定运行产生了一定的经济效益。
在本发明的一些实施例中，控制单元400采用DCS进行控制，DCS即分散控制系统，可以尽可能提高脱硝过程中控制的灵活性和稳定性。
在本发明的一些实施例中，尿素存储及供应装置300包括尿素储仓、尿素溶解罐、尿素溶液混合泵、尿素溶液储罐、尿素溶液给料泵、绝热分解室、尿素溶液喷射器；尿素储仓用于存储尿素颗粒；尿素溶解罐用于将尿素颗粒溶解为尿素溶液；尿素溶液混合泵用于将尿素溶液由尿素溶解罐泵入尿素溶液储罐；尿素溶液给料泵和尿素溶液喷射器用于将尿素溶液储罐中的尿素溶液泵出并雾化至绝热分解室中；绝热分解室与脱硝装置200入口连接。
尿素常温下为固体，将将尿素颗粒输送到尿素储仓内并通过给料阀将尿素颗粒进一步输送到尿素溶解罐内，尿素溶解罐将尿素颗粒溶解为尿素溶液。尿素溶液由尿素溶液混合泵泵入尿素溶液储罐，并进一步由尿素溶液给料泵泵入尿素溶液喷射器，经尿素溶液喷射器雾化后喷入绝热分解室；在绝热分解室中，350～600℃的高温热一次风条件下，尿素溶液分解成NH3、H2O、CO2，喷入反应器烟道的氨气最后会与空气混合，变为空气稀释后含5％左右氨气的混合气体，以保证后续脱硝反应更为充分。
在本发明的一些实施例中，脱硝装置200包括：
烟道，其入口与尿素存储及供应装置300的出口连接；
气体混合器210，其入口与烟道出口连接，用于混合氨气和空气；
格栅混合器220，其入口与气体混合器210的出口连接，用于将混合之后的氨气和空气与待脱硝气体进行混合；
SCR反应器230，与格栅混合器220的出口连接，其内置有催化剂，用于对进入其内的待脱硝气体进行脱硝。
烟道与尿素存储及供应装置300的绝热分解室出口连接，用于将分解之后的尿素溶液导入气体混合器210，最终使得氨气为空气稀释后的含5％左右氨气的混合气体。混合气体之后进入格栅混合器220使得混合气体中的氨与待脱硝气体中的NOx充分混合，以最大限度地适应锅炉负荷的变化，之后进一步混合的气体进入SCR反应器230，并在SCR反应器230内，通过催化剂层中的催化剂让烟气中的NOx与NH3反应生成N2与H2O，从而达到除去烟气中NOx的目的。
在本发明的一些实施例中，对尿素溶液预喷射量进行修正包括以下步骤：计算出口烟气氮氧化物质量浓度实测值和预设的出口烟气氮氧化物质量浓度设定值的出口浓度差值；依据出口浓度差值与预设的至少一个分段控制参数对尿素溶液预喷射量进行分段修正。其具体效果可以参考本发明实施例的火电厂排放烟气氮氧化物浓度控制方法中的叙述。
在本发明的一些实施例中，控制单元400还内置有第二PID控制器、第三PID控制器、第四PID控制器；分段控制参数设置有两个，分别为第一分段控制参数和第二分段控制参数；第一分段控制参数大于第二分段控制参数；
当出口浓度差值大于第一分段控制参数时，使用第二PID控制进行修正；
当出口浓度差值小于等于第一分段控制参数大于第二分段控制参数时，使用第三PID控制进行修正；
当出口浓度差值小于第二分段控制参数时，使用第四PID控制进行修正。
这里设置了第一分段控制参数和第二分段控制参数，第一分段控制参数针对出口浓度差值为正值且过大的情况,第二分段控制参数针对出口浓度差值为负值且绝对值过大的情况，这两种情形下则需要通过第二PID控制器或第四PID控制器对尿素溶液预喷射量进行修正，以对尿素溶液的实际喷射量进行快速调整；而出口浓度差值位于第一分段控制参数和第二分段控制参数之间时，则说明比较稳定，可以采用第三PID控制器对尿素溶液预喷射量进行修正，以对尿素溶液的实际喷射量进行更为稳定的调整。在本发明的一些实施例中，第一分段控制参数为10mg/m3，第二分段控制参数为-10mg/m3；两个参数足以满足大部分情形下的排放要求。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上述结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种火电厂排放烟气氮氧化物浓度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
分别获取主蒸汽流量实测值、脱硝装置的入口烟气氮氧化物质量浓度实测值、脱硝装置的出口烟气氮氧化物质量浓度实测值；
依据所述入口烟气氮氧化物质量浓度实测值、主蒸汽流量实测值、以及预设的出口烟气氮氧化物质量浓度设定值计算出尿素溶液预喷射量；
依据所述尿素溶液预喷射量与尿素溶液喷射实测值进行第一PID控制并相应调整尿素存储及供应装置中尿素溶液的实际喷射量；
依据所述出口烟气氮氧化物质量浓度实测值和所述出口烟气氮氧化物质量浓度设定值对所述尿素溶液预喷射量进行修正。
2.根据权利要求1所述的火电厂排放烟气氮氧化物浓度控制方法，其特征在于，所述依据所述入口烟气氮氧化物质量浓度实测值、主蒸汽流量实测值、以及预设的出口烟气氮氧化物质量浓度设定值计算出尿素溶液预喷射量包括以下步骤：
计算出所述入口烟气氮氧化物质量浓度实测值和所述出口烟气氮氧化物质量浓度设定值的入口浓度差值；
依据所述主蒸汽流量实测值、预设的额定主蒸汽流量和预设的额定烟气流量计算出供给浓度修正系数；
依据所述入口浓度差值和供给浓度修正系数计算出所述尿素溶液预喷射量。
3.根据权利要求2所述的火电厂排放烟气氮氧化物浓度控制方法，其特征在于，所述依据所述入口浓度差值和供给浓度修正系数计算出所述尿素溶液预喷射量的计算公式为：
式中
为所述尿素溶液预喷射量，单位为m3/h；
为所述入口烟气氮氧化物质量浓度实测值与出口烟气氮氧化物质量浓度设定值的差值，单位为mg/m3；QS1为所述主蒸汽流量实测值，单位为t/h；Qs0为所述额定主蒸汽流量，单位为t/h；QG为所述额定烟气流量，单位为m3/h；
为NH3的摩尔质量，单位为g/moL；MNO为NO的摩尔质量，单位为g/moL；
为NO2的摩尔质量，单位为g/moL；
为尿素的摩尔质量，单位为g/moL；
为尿素溶液的质量浓度，单位为％；
为尿素溶液的密度，单位为kg/m3。
4.根据权利要求1所述的火电厂排放烟气氮氧化物浓度控制方法，其特征在于，所述依据所述出口烟气氮氧化物质量浓度实测值和所述出口烟气氮氧化物质量浓度设定值对所述尿素溶液预喷射量进行修正包括以下步骤：
计算所述出口烟气氮氧化物质量浓度实测值和出口烟气氮氧化物质量浓度设定值的出口浓度差值；
依据所述出口浓度差值与预设的至少一个分段控制参数对所述尿素溶液预喷射量进行分段修正。
5.根据权利要求4所述的火电厂排放烟气氮氧化物浓度控制方法，其特征在于，所述分段控制参数设置有两个，分别为第一分段控制参数和第二分段控制参数；所述第一分段控制参数大于所述第二分段控制参数；
当所述出口浓度差值大于所述第一分段控制参数时，使用第二PID控制进行修正；
当所述出口浓度差值小于等于所述第一分段控制参数大于所述第二分段控制参数时，使用第三PID控制进行修正；
当所述出口浓度差值小于所述第二分段控制参数时，使用第四PID控制进行修正。
6.一种火电厂排放烟气氮氧化物浓度控制系统，其特征在于，包括：
传感器组，用于检测入口烟气氮氧化物质量浓度实测值、出口烟气氮氧化物质量浓度实测值、主蒸汽流量实测值；
脱硝装置，用于对进入其内部的待脱硝气体进行脱硝；
尿素存储及供应装置，用于存储尿素以及向所述脱硝装置供应尿素；
控制单元，分别与所述传感器组、脱硝装置、尿素存储及供应装置电性连接，其内置有第一PID控制器，用于计算出尿素溶液预喷射量、利用所述第一PID控制器调整所述尿素存储及供应装置中尿素溶液的实际喷射量，以及对所述尿素溶液预喷射量进行修正。
7.根据权利要求6所述的火电厂排放烟气氮氧化物浓度控制系统，其特征在于，所述尿素存储及供应装置包括：
尿素储仓，用于存储尿素颗粒；
尿素溶解罐，与所述尿素储仓连接，用于将所述尿素颗粒溶解为尿素溶液；
尿素溶液储罐，与所述尿素溶解罐之间通过尿素溶液混合泵连接；
尿素溶液喷射器，与所述尿素溶液储罐之间通过尿素溶液给料泵连接，用于雾化并喷射所述尿素溶液；
绝热分解室，连接在所述尿素溶液喷射器与所述脱硝装置入口之间，用于对雾化之后的所述尿素溶液进行分解。
8.根据权利要求6所述的火电厂排放烟气氮氧化物浓度控制系统，其特征在于，所述脱硝装置包括：
烟道，其入口与所述尿素存储及供应装置的出口连接；
气体混合器，其入口与所述烟道出口连接，用于混合氨气和空气；
格栅混合器，其入口与所述气体混合器的出口连接，用于将混合之后的氨气和空气与所述待脱硝气体进行混合；
SCR反应器，与所述格栅混合器的出口连接，其内置有催化剂，用于对进入其内的所述待脱硝气体进行脱硝。
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