CN114367194B - 一种基于氨逃逸目标优化的快速喷氨调整方法 - Google Patents

一种基于氨逃逸目标优化的快速喷氨调整方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于氨逃逸目标优化的快速喷氨调整方法,包括以下步骤:在机组高、中、低典型负荷下,对SCR脱硝装置的出入口NOx浓度分布、出口氨逃逸分布以及入口烟气流速进行摸底测试;计算不同负荷下脱硝装置整体潜能和各分区脱硝装置潜能;计算得到不同负荷下各分区的喷氨格栅开度组合;对各分区喷氨格栅开度组合赋以不同权重,确定最终的喷氨格栅开度,进而调整喷氨量。本发明根据典型负荷摸底测试数据,经理论计算,给出兼顾不同负荷的喷氨格栅开度组合,并以氨逃逸分布为调整目标,消除局部氨逃逸高值对下游设施的不利影响;试验耗时短,充分利用潜能概念,解决了氨逃逸化验结果滞后的问题,具备可操作性。

Description

一种基于氨逃逸目标优化的快速喷氨调整方法
技术领域
本发明属于烟气脱硝喷氨控制技术领域,具体涉及一种基于氨逃逸目标优化的快速喷氨调整方法。
背景技术
脱硝超低排放背景下,脱硝入口氨氮摩尔比分布均匀对提升脱硝效率及降低局部氨逃逸高值有重要作用,在实际运行中,需要定期对喷氨格栅进行优化调整以改善氨氮分布均匀性。
当前喷氨优化依据出口NOx浓度分布对喷氨格栅开度进行不断调整,一般约经过数轮调整,期间需要保持较长时间的稳定负荷运行,在常规负荷调整完成后需变负荷进行验证。这一调整方法存在以下问题:
1)选取常规运行负荷作为主调工况,工况针对性不足;
2)将出口NOx分布作为调整依据,与消除局部氨逃逸高值目标不完全相符;
3)调整完成后仍有局部氨逃逸高值存在的可能,且可能比调整前更加严重,对于高NOx且高氨逃逸区域,理论上应该降低该区域喷氨量,但采用以出口NOx为目标导向的调整方法,将增大该区域喷氨量;
4)每次调整均需依赖实测结果,经历“测试-调整-测试”的反复过程,试验调整耗时较长。同时氨逃逸化验结果滞后,无法实时参与喷氨调整过程;
5)变负荷微调后,主调负荷需重新验证,耗时耗力。
发明内容
为解决现有技术中存在的技术问题,本发明的目的在于提供一种基于氨逃逸目标优化的快速喷氨调整方法。
为实现上述目的,达到上述技术效果,本发明采用的技术方案为:
一种基于氨逃逸目标优化的快速喷氨调整方法,包括以下步骤:
1)、在机组高、中、低典型负荷下,对脱硝装置(SCR)的出入口NOx浓度分布、出口氨逃逸分布以及入口烟气流速进行摸底测试;
2)、根据出入口NOx浓度及氨逃逸浓度均值计算不同负荷下脱硝装置整体潜能P,根据各分区测点的出入口NOx浓度及氨逃逸浓度计算各分区脱硝装置潜能Pi
3)、在给定的入口NOx浓度、氨逃逸浓度和入口烟气流速参数下,计算NOx达标排放对应的氨逃逸均值,并将该值作为各分区氨逃逸值,根据步骤2)所得各分区脱硝装置潜能Pi反算各分区氨流量,各分区氨流量之比与喷氨格栅开度之比相等,最终计算得到不同负荷下各分区的喷氨格栅开度组合;
4)、对步骤3)计算的各分区喷氨格栅开度组合赋以不同权重,确定最终的喷氨格栅开度,进而调整喷氨量,其中,主调负荷氨逃逸分布偏差控制在20%以内,变负荷运行氨逃逸分布偏差控制在30%以内。
进一步的,步骤2)中,不同负荷下脱硝装置整体潜能P按照以下公式计算得到:
其中,
式中,P为对应负荷下脱硝装置整体潜能;MR为氨氮摩尔比;η为该负荷下平均脱硝效率,%;CΝH3为氨逃逸浓度,μL/L;NOx,in、NOx,out分别为入口、出口NOx浓度,mg/m3
进一步的,步骤2)中,各分区脱硝装置潜能Pi按照以下公式计算得到:
其中,
式中,下标i表示截面不同分区区域,取值为1~n;Pi为对应负荷下各分区脱硝装置潜能;MRi为各分区的氨氮摩尔比;ηi为该负荷下各分区平均脱硝效率,%;为各分区氨逃逸浓度,μL/L;NOx,in,i、NOx,out,i分别为入口NOx浓度、出口NOx浓度,mg/m3
进一步的,步骤3)中,各分区氨流量按照以下公式计算得到:
其中,
式中,a为换算系数,a=0.00133;MRi为各分区的氨氮摩尔比;NOx,in,i为入口NOx浓度,mg/m3;vi为各分区入口烟气流速,m/s;Ai为各分区面积,m2
进一步的,步骤3)中,喷氨格栅开度按照以下公式计算得到:
根据各分区氨流量占比,即可计算出各分区喷氨格栅开度;
式中,为各分区氨流量,kg/h;/>为该负荷下氨总流量;Ki为各分区格栅开度,%。
进一步的,步骤4)中,最终的喷氨格栅开度按照以下公式计算得到:
式中,分别为步骤2)中典型负荷下潜能较低、居中、较高对应负荷计算的喷氨格栅开度组合,Ki为综合考虑各负荷计算的最终的喷氨格栅开度。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
本发明公开了一种基于氨逃逸目标优化的快速喷氨调整方法,根据典型负荷摸底测试数据,经理论计算,给出兼顾不同负荷的喷氨格栅开度组合,并以氨逃逸分布为调整目标,消除局部氨逃逸高值对下游设施的不利影响;试验耗时短,充分利用潜能概念,解决了氨逃逸化验结果滞后的问题,具备可操作性。
附图说明
图1为本发明的脱硝进出口测点位置图;
图2为本发明的喷氨格栅的布置示意图;
图3为本发明的NOx浓度、出口氨逃逸和SCR入口烟气流速测点示意图;
其中,1-锅炉,2-空预器,3-喷氨格栅,4-脱硝装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细阐述,以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解,从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览,并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
一种基于氨逃逸目标优化的快速喷氨调整方法,包括以下步骤:
1)、在机组高、中、低典型负荷下,对脱硝装置4的出入口NOx浓度分布、出口氨逃逸分布以及入口烟气流速进行摸底测试
沿烟气流向,锅炉1连通脱硝装置4再连通空预器2,脱硝装置4入口与锅炉1之间设置喷氨格栅3,喷氨格栅3沿宽度方向布置n组,每组又分为长、短两种或长、中、短三种支管,试验时,根据喷氨格栅3的布置数量,对进、出口烟道划分网格,即沿宽度方向划分为n组,深度方向划分为两个或三个区域,在各区域中心处布置NOx浓度、出口氨逃逸和SCR入口烟气流速的测点,如图1-3。
2)、脱硝装置潜能计算
根据截面NOx及氨逃逸浓度均值计算不同负荷下脱硝装置整体潜能P:
其中,
式中,P为对应负荷下脱硝装置整体潜能;MR为氨氮摩尔比;η为该负荷下平均脱硝效率,%;为氨逃逸浓度,μL/L;NOx,in、NOx,out分别为入口、出口NOx浓度,mg/m3
根据截面各点NOx及氨逃逸浓度计算各分区脱硝装置潜能Pi
其中,
式中,下标i表示截面不同分区区域,取值为1~n;Pi为对应负荷下各分区脱硝装置潜能;MRi为各分区的氨氮摩尔比;ηi为该负荷下各分区平均脱硝效率,%;为各分区氨逃逸浓度,μL/L;NOx,in,i、NOx,out,i分别为入口NOx浓度、出口NOx浓度,mg/m3
3)、在给定的入口烟气参数(NOx浓度、氨逃逸浓度及烟气流速)下,根据潜能计算NOx达标排放对应的氨逃逸均值,设定各分区氨逃逸值为该均值,进而根据各分区潜能值反算各分区氨流量,各分区氨流量之比与格栅开度之比相等,最终计算出不同负荷下的喷氨格栅开度组合;
则,ηi、MRi均可计算得到:
进而计算出各分区氨流量:
式中,a为换算系数,a=0.00133;MRi为各分区的氨氮摩尔比;NOx,in,i为入口NOx浓度,mg/m3;vi为各分区入口烟气流速,m/s;Ai为各分区面积,m2
喷氨格栅开度计算公式为:
根据各分区氨流量占比,可计算出各分区喷氨格栅开度;
式中,为各分区氨流量,kg/h;/>为该负荷下氨总流量;vi为各分区烟气流速,m/s;Ai为各分区面积,m2;Ki为各分区格栅开度,%。
4)、根据步骤2)所得各分区脱硝装置潜能Pi,对步骤3)计算的各分区喷氨格栅开度组合赋以不同权重,确定最终的喷氨格栅开度
较低潜能对应负荷(即主调负荷)的格栅开度权重取0.5,居中潜能对应的格栅开度权重取0.3,较高潜能对应的格栅开度权重取0.2,则最终的喷氨格栅开度按照以下公式计算得到:
式中,分别为步骤2)中典型负荷下潜能较低、居中、较高对应负荷计算的喷氨格栅开度组合,Ki为综合考虑各负荷计算的最终的喷氨格栅开度。
5)、结果验证
根据计算得到的最终的喷氨格栅开度对喷氨格栅进行调整,最终的喷氨格栅开度调整完成后,负荷调整至主调负荷,测试进出口NOx及氨逃逸分布值,验证优化效果,其中,需满足主调负荷氨逃逸分布偏差宜控制在20%以内,变负荷运行氨逃逸分布偏差宜控制在30%以内。
实施例1
如图1-3所示,一种基于氨逃逸目标优化的快速喷氨调整方法,包括以下步骤:
1)、在机组高、中、低典型负荷下,对SCR脱硝装置出入口NOx浓度分布、出口氨逃逸分布以及SCR入口烟气流速进行摸底测试:
分别在100%、75%、50%负荷下,对SCR进出口NOx浓度、出口氨逃逸、入口烟气流速分布进行测试。
2)、脱硝潜能计算
根据截面NOx及氨逃逸浓度均值计算不同负荷下脱硝装置整体潜能P:
其中,
式中,P为对应负荷下脱硝装置整体潜能;MR为氨氮摩尔比;η为该负荷下平均脱硝效率,%;为氨逃逸浓度,μL/L;NOx,in、NOx,out分别为入口、出口NOx浓度,mg/m3
根据截面各点NOx及氨逃逸浓度计算各分区脱硝装置潜能Pi
其中,
式中,下标i表示截面不同分区区域,取值为1~n;Pi为对应负荷下各分区脱硝装置潜能;MRi为各分区的氨氮摩尔比;ηi为该负荷下各分区平均脱硝效率,%;为各分区氨逃逸浓度,μL/L;NOx,in,i、NOx,out,i分别为入口NOx浓度、出口NOx浓度,mg/m3
表1为不同负荷下脱硝装置整体潜能以及各分区脱硝装置潜能表。
表1
3)喷氨格栅开度组合计算
表2为不同负荷下的喷氨格栅开度表。
表2
4)、结果验证
根据计算得到的最终的喷氨格栅开度对喷氨格栅进行优化调整,并分别在100%、75%、50%负荷下进行验证测试,结果见下表3,结果显示,75%负荷下氨逃逸分布偏差在20%以内,100%、50%负荷下氨逃逸分布偏差在30%以内。
表3
采用本发明的方法简化了中间调试过程,通过摸底测试数据直接计算出最优化的开度组合,调试时间明显缩短,同时可保证不同负荷下氨逃逸分布均匀,防止局部氨逃逸过高对下游设施造成影响。
本发明未具体描述的部分或结构采用现有技术或现有产品即可,在此不做赘述。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (1)

1.一种基于氨逃逸目标优化的快速喷氨调整方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)、在机组高、中、低典型负荷下,对脱硝装置的出入口NOx浓度分布、出口氨逃逸分布以及入口烟气流速进行摸底测试;
2)、根据出入口NOx浓度及氨逃逸浓度均值计算不同负荷下脱硝装置整体潜能P,根据各分区测点的出入口NOx浓度及氨逃逸浓度计算各分区脱硝装置潜能P i
3)、在给定的入口NOx浓度、氨逃逸浓度和入口烟气流速参数下,计算NOx达标排放对应的氨逃逸均值,并将该值作为各分区氨逃逸值,根据步骤2)所得各分区脱硝装置潜能P i 反算各分区氨流量,各分区氨流量之比与喷氨格栅开度之比相等,最终计算得到不同负荷下各分区的喷氨格栅开度组合;
4)、对步骤3)计算的各分区喷氨格栅开度组合赋以不同权重,确定最终的喷氨格栅开度,进而调整喷氨量,其中,主调负荷氨逃逸分布偏差控制在20%以内,变负荷运行氨逃逸分布偏差控制在30%以内;
步骤2)中,不同负荷下脱硝装置整体潜能P按照以下公式计算得到:
其中,
式中,P为对应负荷下脱硝装置整体潜能;MR为氨氮摩尔比;为该负荷下平均脱硝效率,%;/>为氨逃逸浓度,μL/L;/>、/>分别为入口、出口NOx浓度,mg/m3
步骤2)中,各分区脱硝装置潜能P i 按照以下公式计算得到:
其中,
式中,下标i表示截面不同分区区域,取值为1~n;P i 为对应负荷下各分区脱硝装置潜能;MR i 为各分区的氨氮摩尔比;为该负荷下各分区平均脱硝效率,%;/>为各分区氨逃逸浓度,μL/L;/> ,i 、/> ,i 分别为入口NOx浓度、出口NOx浓度,mg/m3
步骤3)中,各分区氨流量按照以下公式计算得到:
其中,
式中,为换算系数,/>=0.00133;MR i 为各分区的氨氮摩尔比;/>为入口NOx浓度,mg/m3;/>为各分区入口烟气流速,m/s;/>为各分区面积,m2
步骤3)中,喷氨格栅开度按照以下公式计算得到:
根据各分区氨流量占比,即可计算出各分区喷氨格栅开度;
式中,为各分区氨流量,kg/h;/>为该负荷下氨总流量;/>为各分区格栅开度,%;
步骤4)中,最终的喷氨格栅开度按照以下公式计算得到:
式中,分别为步骤2)中典型负荷下潜能较低、居中、较高对应负荷计算的喷氨格栅开度组合,/>为综合考虑各负荷计算的最终的喷氨格栅开度。
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