CN114259855A - 脱硝系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种脱硝系统，包括：烟道，烟道沿宽度方向设置多个采集区域，宽度方向与烟道的烟气排放方向相交；分析仪表，用于连接采集区域，以获取采集区域的出口NOx含量反馈值；多个联络管道，多个联络管道与采集区域一一对应，联络管道设有调节阀；喷氨母管，通过多个联络管道连通多个采集区域，以分别向多个采集区域排放氨气；控制器，控制器分别与调节阀和分析仪表相连，控制器用于根据各采集区域的出口NOx含量反馈值，调节与采集区域相应的调节阀的实际开度量，进而可以调节喷氨母管对各个采集区域的喷氨量，以使喷氨量分别与各采集区域的当前出口NOx含量匹配，从而更为有效地还原NOx、以及降低氨逃逸率，本申请还公开一种脱硝系统的控制方法。

Description

脱硝系统及其控制方法

技术领域

本申请涉及火电厂脱硝控制技术领域，尤其涉及一种脱硝系统及其控制方法。

背景技术

为防止锅炉内煤燃烧后产生过多的NOx污染环境，锅炉在省煤器和空预器之间常设置脱硝装置，以对煤进行脱硝处理。

脱硝处理具体方式为对处于烟道中的烟气加入氨气、尿素等还原剂，以实现对氮氧化合物(NOx)的还原。但是相关技术中所采用的脱硝装置和脱硝方式，由于烟道横截面积较大，故处于烟道中的NOx、以及加入烟道中的还原剂都无法分布均匀，这样NOx的还原效果将降低。

发明内容

本申请公开一种脱硝系统及其控制方法，以解决相关技术中由于还原剂和NOx无法在烟道中均匀分布，导致对NOx的还原效果不佳的问题。

为解决上述问题，本申请采用下述技术方案：

一种脱硝系统，包括：烟道，烟道沿宽度方向设置多个采集区域，宽度方向与烟道的烟气排放方向相交；分析仪表，用于连接采集区域，以获取采集区域的出口NOx含量反馈值；多个联络管道，多个联络管道与采集区域一一对应，联络管道设有调节阀；喷氨母管，通过多个联络管道连通多个采集区域，以分别向多个采集区域排放氨气；控制器，控制器分别与调节阀和分析仪表相连，控制器用于根据各采集区域的出口NOx含量反馈值，调节与采集区域相应的调节阀的实际开度。

进一步地，分析仪表数量为一个，

脱硝系统还包括：

多个采样管，采样管与采集区域一一对应，采样管用于连通分析仪表和采集区域，

采样管设有采样阀，多个采样阀可依次开启预设时间，以使分析仪表依次采集多个采集区域的出口NOx含量反馈值。

进一步地，多个支管，多个支管设于采集区域和联络管道之间、且沿宽度方向依次设置。

进一步地，烟道数量为两个。

进一步地，支管具有位于采集区域中的伸入端，至少两个支管的高度不同。

进一步地，控制器包括：

第一算法模块，用于根据采集区域的出口NOx含量反馈值与出口NOx含量设定值的差值，获取采集区域所对应的调节阀的开度变化量；

第二算法模块，用于根据发电机组的负荷获取调节阀的基准开度量；

第三算法模块，用于根据开度变化量和基准开度量的求和值获取采集区域所对应的调节阀实际开度量。

一种喷氨控制方法，控制方法包括：

获取多个采集区域分别的出口NOx含量反馈值；

基于多个采集区域分别的出口NOx含量反馈值，分别控制多个调节阀的实际开度量。

进一步地，基于多个采集区域分别的出口NOx含量反馈值，分别控制多个调节阀的实际开度量，包括：

基于采集区域的出口NOx含量反馈值与出口NOx含量设定值的差值，获取采集区域对应的调节阀的开度变化量；

基于调节阀的开度变化量和基准开度量的求和值，获取调节阀的实际开度量。

进一步地，在基于多个调节阀分别的开度变化量和基准开度量的求和值，获取多个调节阀分别的实际开度量之前，方法还包括：

获取发电机组的负荷，

基于负荷获取调节阀的基准开度量。

进一步地，分析仪表数量为一个，

脱硝系统还包括：

采样管，与采集区域一一对应，用于连通分析仪表和采集区域，采样管设有采样阀，

获取烟道中的多个采集区域分别的出口NOx含量反馈值，包括：

依次针对各个采集区域，开启采集区域对应的采样阀，以使分析仪表依次采集多个采集区域的出口NOx含量反馈值。

本申请采用的技术方案能够达到以下有益效果：

本申请通过对脱硝系统优化设计，具体为设置包括：烟道，烟道沿宽度方向设置多个采集区域，宽度方向与烟道的烟气排放方向相交；分析仪表，用于连接采集区域，以获取采集区域的出口NOx含量反馈值；多个联络管道，多个联络管道与采集区域一一对应，联络管道设有调节阀；喷氨母管，通过多个联络管道连通多个采集区域，以分别向多个采集区域排放氨气；控制器，控制器分别与调节阀和分析仪表相连，控制器用于根据各采集区域的出口NOx含量反馈值，调节与采集区域相应的调节阀的实际开度量。

这样，基于调节阀的实际开度量，可以调节喷氨母管对各个采集区域的喷氨量，以使喷氨量分别与各采集区域的当前出口NOX含量匹配，从而更为有效的还原NOX、以及降低氨逃逸率。

附图说明

图1为本申请所公开的实施例中脱硝系统的管路图；

图2为本申请所公开的实施例中采样示意图；

图3为本申请所公开的实施例中控制流程图。

附图标记说明：

100-采集区域、200-支管、300-调节阀、400-喷氨母管、500-分析仪表、600-采样阀。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本申请各个实施例公开的技术方案。

请参考图1～图3，本申请公开在一种脱硝系统，可以实现对NOx的还原，以使所排放的气体达到环保指标，具体来说，本申请的脱硝系统包括：

烟道，烟道沿宽度方向设置多个采集区域100，宽度方向与烟道的烟气排放方向相交，比如相互垂直。

分析仪表500，用于连接采集区域100，通常来说分析仪表500设置在烟道的出口处，以获取采集区域100的出口NOx含量反馈值。

多个联络管道，多个联络管道与采集区域100一一对应，并且联络管道设有调节阀300。

喷氨母管400，通过多个联络管道连通多个采集区域100，以分别向多个采集区域100排放氨气，进而实现对烟道内NOx的还原，从而实现烟气的无污染排放。

本申请的脱销系统还设有控制器，控制器分别与调节阀300和分析仪表500相连，控制器用于根据各采集区域100的出口NOx含量反馈值，调节与采集区域100相应的所述调节阀300的实际开度量。具体来说，分析仪表500采集出口NOx含量反馈值后，便生成相应采集信号发送至控制器，再由控制器生成各调节阀300对应的开度指令，以控制多个调节阀300分别的实际开度量。

这样基于调节阀300的实际开度量，进而调整喷氨母管400对多个采集区域100的喷氨量，比如某一采集区域100的NOx含量升高，便使对应的调节阀300实际开度量增大，从而保证各个采集区域100中NOx含量与喷氨量的匹配。这样不仅能够使各采集区域100中的NOx能够被氨气充分还原，而且能够防止喷氨过量导致的氨逃逸率超标，从而提高脱硝系统对烟气中NOx的还原效果，更为有效的实现无污染排放。

进一步地，分析仪表500的数目可以和采集区域100一一对应，即每个采集区域100分别连通一个分析仪表500，以便分别采集多个采集区域100的出口NOx含量反馈值，进而实现对调节阀300实际开度量的调整。本申请中采用如下设置方式：

本申请中分析仪表500数量为一个。脱硝系统还包括：多个采样管，采样管与采集区域100一一对应，采样管用于连通采集区域100和分析仪表500。采样管设有采样阀600，多个采样阀600可依次开启预设时间，以使分析仪表500依次采集多个采集区域100的出口NOx含量反馈值。

举例来说，本申请中采集区域100数量为三个，并分别为第一采集区域、第二采集区域、第三采集区域，而采样阀600也分别为匹配于第一采集区域的第一采样阀、匹配于第二采集区域的第二采样阀和匹配于第三采集区域的第三采样阀。设定预设时间为12min，首先第一采样阀开启12min，以使分析仪表500采集第一采集区域的出口NOx含量反馈值，接着第二采样阀、第三采样阀依次开启12min，这样就能够仅用一个分析仪表500采集多个采集区域100的出口NOx含量反馈值，节省分析仪表、管路等物料成本。

进一步地，脱硝系统还包括：多个支管200，多个支管200设于采集区域100和联络管道之间、且沿所述宽度方向依次设置。这样从联络管道所喷的氨气，将再次经多个支管200均分后喷入所对应的采集区域100，从而使氨气在采集区域100中分布的更加均匀，以达到更好的还原效果，进一步降低氨逃逸率。

进一步地，支管200具有位于采集区域100中的伸入端，至少两个支管200伸入端的高度不同。这里的高度方向与烟道的宽度方向、以及烟气排放方向均相交，比如两两垂直，具体来说，可以将与联络管道相连通的多个支管200分组设置，并且相邻的两个支管200为一组，一组支管200中的其中一者的伸入端位于烟道的底部，另一者的伸入端位于烟道的顶部，以便从两个不同的高度位置分别向所在的采集区域100排放氨气，从而使氨气更加均匀的分布在采集区域100中。或者，多个支管200的伸入端高度，可以依次递增或递减，也能够达到类似的均匀排放氨气效果。

进一步地，烟道数量为两个，各烟道和喷氨母管400之间均连通联络管道，这样更利于烟气的排放。相应的，喷氨母管400可包括喷氨总管和喷氨分管，喷氨分管数量为两个、并分别对应连通一个烟道，喷氨总管分别连通两路喷氨分管，这样喷氨总管通过各个喷氨分管分别向各个烟道进行喷氨。

进一步地，控制器可以包括：

第一算法模块，用于根据采集区域100的出口NOx含量反馈值与出口NOx含量设定值的差值，获取采集区域100所对应的调节阀300的开度变化量。其中，出口NOx含量设定值为人为设定，比如操作者设定该出口NOx含量设定值不超过环保的排放值。同时需要指出的是，各个采集区域100的出口NOx含量设定值应当是相等的，这里不再详述。

可以理解的，出口NOx含量反馈值与出口NOx含量设定值的差值越大，则开度变化量越大，并且出口NOx含量反馈值与出口NOx含量设定值的差值为正值时，开度变化量也为正值，而出口NOx含量反馈值与出口NOx含量设定值的差值为负值时，开度变化量也为负值。

比如第一算法模块的公式为：

F(PV)＝(PV-SP)×C1

式中，F(PV)表示开度变化量，PV表示出口NOx含量反馈值，SP表示出口NOx含量设定值，C1表示开度变化系数。其中出口NOx含量反馈值PV通过分析仪表500采集可知；出口NOx含量设定值SP为人为设定，可以看出常数；开度变化系数C1为人为设定，可以看作常数。

第二算法模块，用于根据发电机组的负荷获取调节阀300的基准开度量。其中，发电机组的负荷通常为发电机组的功率，比如1000MW的燃煤发电机组，在该功率下，可以推导出烟道中出口NOx含量的理论值，以根据此理论值获取调节阀300的基准开度量。

比如第二算法模块公式为：

G(W)＝W×C2

公式中，G(W)表示基准开度量，W表示负荷，C2表示基准开度系数。其中基准开度系数C2为人为设定，可以看作常数。

第三算法模块，用于根据开度变化量和基准开度量的求和值获取采集区域100所对应的调节阀300实际开度量。也就是说，实际开度量将依根据基准开度量进行上下波动，这样变化平缓不会出现太大起伏，更利于对烟道的喷氨控制。

比如第三算法模块公式为：

S＝F(PV)+G(W)

公式中，S表示实际开度量，F(PV)为上述的开度变化量，G(W)为上述的基准开度量。

本申请还公开一种脱硝系统的控制方法，以对上述的脱硝系统进行控制，所述控制方法包括：

获取烟道中的多个采集区域100分别的出口NOx含量反馈值。

基于多个采集区域100分别的出口NOx含量反馈值，分别控制多个调节阀300的实际开度量。

在更为具体的实施方案中，基于多个采集区域100分别的出口NOx含量反馈值，分别控制多个调节阀300的实际开度量，包括：

基于采集区域100的出口NOx含量反馈值与出口NOx含量设定值的差值，获取采集区域100对应的调节阀300的开度变化量。

基于调节阀300开度变化量和基准开度量的求和值，获取调节阀300的实际开度量。

举例来说，首先采集第一采集区域的出口NOx含量反馈值，并将此出口NOx含量反馈值与出口NOx含量设定值求差值，以获取第一调节阀的开度变化量；然后将第一调节阀的开度变化量和基准开度量求和，以获取第一调节阀的实际开度量。随后如法炮制，分别获取第二调节阀和第三调节阀的实际开度量。

进一步地，在基于多个调节阀300分别的开度变化量和基准开度量的求和值，获取多个调节阀300分别的实际开度量之前，方法还包括：

获取发电机组的负荷。

基于负荷获取调节阀300的基准开度量。

更进一步地，获取烟道中的多个采集区域100分别的出口NOx含量反馈值，包括：

依次针对各个采集区域100，开启采集区域100对应的采样阀600，以使分析仪表500依次采集多个采集区域100的出口NOx含量反馈值，这样仅用一个分析仪表500实现对多个采集区域100的出口NOx含量反馈值采集。

这里需要说明的是，各个采样阀600依次开启预设时间，比如设定预设时间为12min，第一采样阀开启12min，以使分析仪表500采集第一采集区域的出口NOx含量反馈值，12min达到后关闭第一采样阀；随后依次开启第二采样阀、第三采样阀各12min，以使分析仪表500依次采集第二采集区域、第三采集区域的出口NOx含量反馈值。

本申请上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种脱硝系统，其特征在于：包括：

烟道，所述烟道沿宽度方向设置多个采集区域(100)，所述宽度方向与所述烟道的烟气排放方向相交；

分析仪表(500)，用于连接所述采集区域(100)，以获取所述采集区域(100)的出口NOx含量反馈值；

多个联络管道，所述多个联络管道与所述采集区域(100)一一对应，所述联络管道设有调节阀(300)；

喷氨母管(400)，通过所述多个联络管道连通所述多个采集区域(100)，以分别向所述多个采集区域(100)排放氨气；

控制器，所述控制器分别与所述调节阀(300)和所述分析仪表(500)相连，所述控制器用于根据各所述采集区域(100)的所述出口NOx含量反馈值，调节与所述采集区域(100)相应的所述调节阀(300)的实际开度量。

2.根据权利要求1所述的脱硝系统，其特征在于：

所述分析仪表(500)数量为一个，

所述脱硝系统还包括：

多个采样管，所述采样管与所述采集区域(100)一一对应，所述采样管用于连通所述分析仪表(500)和所述采集区域(100)，

所述采样管设有采样阀(600)，多个所述采样阀(600)可依次开启预设时间，以使所述分析仪表(500)依次采集所述多个采集区域(100)的所述出口NOx含量反馈值。

3.根据权利要求1所述的脱硝系统，其特征在于：所述脱硝系统还包括：

多个支管(200)，所述多个支管(200)设于所述采集区域(100)和所述联络管道之间、且沿所述宽度方向依次设置。

4.根据权利要求1所述的脱硝系统，其特征在于：所述烟道数量为两个。

5.根据权利要求3所述的脱硝系统，其特征在于：所述支管(200)具有位于所述采集区域(100)中的伸入端，至少两个支管(200)伸入端的高度不同。

6.根据权利要求1所述的脱硝系统，其特征在于：

所述控制器包括：

第一算法模块，用于根据所述采集区域(100)的出口NOx含量反馈值与出口NOx含量设定值的差值，获取所述采集区域(100)所对应的调节阀(300)的开度变化量；

第二算法模块，用于根据发电机组的负荷获取所述调节阀(300)的基准开度量；

第三算法模块，用于根据所述开度变化量和所述基准开度量的求和值获取所述采集区域(100)所对应的调节阀(300)的实际开度量。

7.一种喷氨控制方法，运用于权利要求1所述的脱硝系统，其特征在于：

所述控制方法包括：

获取所述多个采集区域(100)分别的出口NOx含量反馈值；

基于所述多个采集区域(100)分别的所述出口NOx含量反馈值，分别控制所述多个调节阀(300)的实际开度量。

8.根据权利要求7所述的喷氨控制方法，其特征在于：

所述基于所述多个采集区域(100)分别的出口NOx含量反馈值，分别控制所述多个调节阀(300)的实际开度量，包括：

基于所述采集区域(100)的出口NOx含量反馈值与出口NOx含量设定值的差值，获取所述采集区域(100)对应的所述调节阀(300)的开度变化量；

基于所述调节阀(300)的开度变化量和基准开度量的求和值，获取所述调节阀(300)的实际开度量。

9.根据权利要求8所述的喷氨控制方法，其特征在于：

在所述基于所述多个调节阀(300)分别的开度变化量和所述基准开度量的求和值，获取所述多个调节阀(300)分别的实际开度量之前，所述方法还包括：

获取发电机组的负荷，

基于所述负荷获取所述调节阀(300)的基准开度量。

10.根据权利要求7所述的喷氨控制方法，其特征在于：

所述分析仪表(500)数量为一个，

所述脱硝系统还包括：

采样管，与所述采集区域(100)一一对应，用于连通所述分析仪表(500)和所述采集区域(100)，所述采样管设有采样阀(600)，

所述获取烟道中的所述多个采集区域(100)分别的出口NOx含量反馈值，包括：

依次针对各个所述采集区域(100)，开启所述采集区域(100)对应的采样阀(600)，以使所述分析仪表(500)依次采集所述多个采集区域(100)的所述出口NOx含量反馈值。

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