CN115245730A - 脱硝系统喷氨量调节方法及装置 - Google Patents

脱硝系统喷氨量调节方法及装置 Download PDF

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CN115245730A CN202210666845.9A CN202210666845A CN115245730A CN 115245730 A CN115245730 A CN 115245730A CN 202210666845 A CN202210666845 A CN 202210666845A CN 115245730 A CN115245730 A CN 115245730A
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Abstract

本发明实施例提供一种脱硝系统喷氨量调节方法及装置，所述方法包括：获取发电机组运行参数和脱硝系统运行参数；基于所述发电机组运行参数，得到脱硝系统的入口烟气氮氧化物浓度预测值和入口烟气流量预测值；基于所述入口烟气氮氧化物浓度预测值、所述入口烟气流量预测值和所述脱硝系统运行参数，确定脱硝系统的喷氨量。本发明的脱硝系统喷氨量调节方法及装置具有提前控制喷氨调节阀，快速响应锅炉燃烧和机组负荷变化，减少系统超调量并加快调节过程，防止控制系统大幅振荡，避免燃烧变化初始喷氨不及时引起的出口烟气氮氧化物浓度超标、燃烧变化后期喷氨过量而氨逃逸率超标。

Description

脱硝系统喷氨量调节方法及装置
技术领域
本发明涉及燃煤电站节能环保技术领域，具体地涉及一种脱硝系统喷氨量调节方法、一种脱硝系统喷氨量调节装置及一种机器可读存储介质。
背景技术
SNCR脱硝工艺是指在不使用催化剂的条件下，通过喷口将尿素或氨等作为还原剂喷入炉膛内部反应区，依靠反应区的温度(850～1100℃)将还原剂热解生成气态NH3与烟气中的氮氧化物进行反应，最终反应生成N2和H2O，并以N2和H2O的形式排出，减小污染。
在实际运用过程中，影响SNCR脱硝效果的因素较多，包括还原剂与烟气的混合程度、烟气中氮氧化物的浓度分布、氨氮摩尔比、反应温度、反应停留时间等。为了应对炉膛负荷变化所引起的烟气温度波动，往往根据锅炉不同温度层、锅炉内部换热管结构等特点，分层设置不同种类的喷枪以达到预期设计效率及防治换热器爆管等情况发生。但是当机组负荷变化时，脱硝系统入口烟气氮氧化物浓度和烟气流量往往得不到有效测量，以至于无法精确控制喷氨的浓度和流量。为了提高SNCR脱硝效率，在实际运行中经常采用过量喷氨的手段以提高氨氮摩尔比。但是，采用这种方式往往造成氨逃逸量大、烟道积灰、空预器堵塞与磨损等问题，影响电厂安全稳定运行，为环保措施的实施带来巨大挑战。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种脱硝系统喷氨量调节方法及装置，该脱硝系统喷氨量调节方法及装置用以解决氨逃逸量大、烟道积灰、空预器堵塞与磨损等问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种脱硝系统喷氨量调节方法，包括：
获取发电机组运行参数和脱硝系统运行参数；
基于所述发电机组运行参数，得到脱硝系统的入口烟气氮氧化物浓度预测值和入口烟气流量预测值；
基于所述入口烟气氮氧化物浓度预测值、所述入口烟气流量预测值和所述脱硝系统运行参数，确定脱硝系统的喷氨量。
可选的，所述发电机组运行参数包括：机组负荷、一次风门开度、二次风门开度、风煤比、锅炉燃烧温度、实际风量和给煤量；所述脱硝系统运行参数包括出口烟气氮氧化物浓度设定值。
可选的，所述基于所述发电机组运行参数，得到脱硝系统的入口烟气氮氧化物浓度预测值，包括：
将所述机组负荷、所述一次风门开度、所述二次风门开度、所述风煤比和所述锅炉燃烧温度作为浓度预测模型的输入，得到脱硝系统的入口烟气氮氧化物浓度预测值。
可选的，所述浓度预测模型为：
KNOx,in＝(W1 α+A)×B(lnW2)β×C(lnW3)γ×(W4 μ-D)×((W5-E)λ+F)；
其中，KNOx,in为脱硝系统的入口烟气氮氧化物浓度预测值；W1为机组负荷；W2为一次风门开度；W3为二次风门开度；W4为风煤比；W5为锅炉燃烧温度；A、B、C、D、E、F、α、β、γ、μ、λ均为浓度预测模型的拟合参数。
可选的，所述基于所述发电机组运行参数，得到脱硝系统的入口烟气流量预测值，还包括：
将所述实际风量和所述给煤量作为流量预测模型的输入，得到脱硝系统的入口烟气流量预测值。
可选的，所述流量预测模型为：
Vg＝k1·V+k2·G；
其中，Vg为煤燃烧所产生的脱硝系统的入口烟气流量预测值；V为实际风量；G为给煤量；k1为风量系数；k2为煤量系数；
Figure BDA0003691850180000031
k2＝0.016×(0.0889Car+0.0333Sar+0.265Har-0.0333Oar)+0.1138Har+0.0126Mar；
Har为煤收到基氢的百分含量；Car为煤收到基碳的百分含量；Sar为煤收到基硫的百分含量；Oar为煤收到基氧的百分含量；Mar为煤收到基水的百分含量；Nar为煤收到基氮的百分含量。
可选的，所述基于所述入口烟气氮氧化物浓度预测值、所述入口烟气流量预测值和所述脱硝系统运行参数，确定脱硝系统的喷氨量，包括：
将所述入口烟气氮氧化物浓度预测值、所述入口烟气流量预测值和所述出口烟气氮氧化物浓度设定值作为喷氨量计算模型的输入，得到脱硝系统的喷氨量。
可选的，所述喷氨量计算模型为：
Figure BDA0003691850180000032
其中，
Figure BDA0003691850180000033
为脱硝系统的喷氨量；k3为氨气和氮氧化物的单位摩尔质量比；Vg为煤燃烧所产生的脱硝系统的入口烟气流量预测值；KNOx,in为脱硝系统的入口烟气氮氧化物浓度预测值；
Figure BDA0003691850180000034
为出口烟气氮氧化物浓度设定值。
本发明第二方面提供一种脱硝系统喷氨量调节装置，包括：
获取模块，用于获取发电机组运行参数和脱硝系统运行参数；
预测模块，用于基于所述发电机组运行参数，得到脱硝系统的入口烟气氮氧化物浓度预测值和入口烟气流量预测值；
确定模块，用于基于所述入口烟气氮氧化物浓度预测值、所述入口烟气流量预测值和所述脱硝系统运行参数，确定脱硝系统的喷氨量。
另一方面，本发明提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行本申请上述的脱硝系统喷氨量调节方法。
本方案通过发电机组运行参数得到脱硝系统的入口烟气氮氧化物浓度预测值和入口烟气流量预测值，再基于入口烟气氮氧化物浓度预测值、入口烟气流量预测值和脱硝系统运行参数，确定脱硝系统的喷氨量，实现脱硝系统的喷氨调节阀的提前控制，实现实时动态调节，快速响应锅炉燃烧和机组负荷变化，减少系统超调量并加快调节过程，防止控制系统大幅振荡，避免燃烧变化初始喷氨不及时引起的出口烟气氮氧化物浓度超标、燃烧变化后期喷氨过量而氨逃逸率超标，保证电厂安全稳定运行，减少环境污染。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是本发明提供的脱硝系统喷氨量调节方法的流程图；
图2是本发明提供的脱硝系统喷氨量调节装置的结构示意图。
附图标记说明
10-获取模块；20-获取模块；30-确定模块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
在本发明实施例中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系。
术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
术语“平行”、“垂直”等并不表示要求部件绝对平行或垂直，而是可以稍微倾斜。如“平行”仅仅是指其方向相对“垂直”而言更加平行，并不是表示该结构一定要完全平行，而是可以稍微倾斜。
术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平、竖直或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
此外，“大致”、“基本”等用语旨在说明相关内容并不是要求绝对的精确，而是可以有一定的偏差。例如：“大致相等”并不仅仅表示绝对的相等，由于实际生产、操作过程中，难以做到绝对的“相等”，一般都存在一定的偏差。因此，除了绝对相等之外，“大致等于”还包括上述的存在一定偏差的情况。以此为例，其他情况下，除非有特别说明，“大致”、“基本”等用语均为与上述类似的含义。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。
图1是本发明提供的脱硝系统喷氨量调节方法的流程图。如图1所示，本实施例提供一种脱硝系统喷氨量调节方法，包括：
步骤101、获取发电机组运行参数和脱硝系统运行参数；
步骤102、基于所述发电机组运行参数，得到脱硝系统的入口烟气氮氧化物浓度预测值和入口烟气流量预测值；
步骤103、基于所述入口烟气氮氧化物浓度预测值、所述入口烟气流量预测值和所述脱硝系统运行参数，确定脱硝系统的喷氨量。
具体地，脱硝系统为SNCR，在适合脱硝反应的“温度窗口”内喷入还原剂将烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水，使得最终排放的烟气中氮氧化物的浓度大约为200mg/Nm3。更具体地，通过在脱硝系统的入口处设置流量检测传感器，以实时获取进入脱硝系统的烟气的流量以及通过在脱硝系统的入口处设置氮氧化物的传感器实时检测氮氧化物的浓度，来对脱硝系统的喷氨量进行调节，采用这种控制方式，无法快速响应锅炉燃烧和机组负荷变化，使得调节过程存在一定的滞后性，可能会造成系统的大幅震荡，存在燃烧变化初始喷氨不及时引起出口烟气氮氧化物浓度超标、燃烧变化后期喷氨过量而氨逃逸率超标，造成环境污染的问题。因此，本发明中通过获取当前得到发电机组运行参数，得到未来时刻的脱硝系统的入口烟气氮氧化物浓度预测值和入口烟气流量预测值；再基于入口烟气氮氧化物浓度预测值、入口烟气流量预测值和脱硝系统运行参数，确定脱硝系统的喷氨量，实现脱硝系统的喷氨调节阀的提前控制，快速响应锅炉燃烧和机组负荷变化，减少系统超调量并加快调节过程，防止控制系统大幅振荡，避免燃烧变化初始喷氨不及时引起的出口烟气中氮氧化物浓度超标、燃烧变化后期喷氨过量而氨逃逸率超标，保证电厂安全稳定运行，大大减少环境污染。
具体地，脱硝系统包括多个喷枪，多个喷枪在炉膛的不同高度上分层设置，每只喷枪设置不同的覆盖区域。再得到总的喷氨量之后，通过设置在炉膛内的温度传感器获取炉膛内不同层的温度，并基于温度调节每层喷枪的喷氨量，具体地，根据历史数据获取炉膛内的基准温度和每一层喷枪的基准喷氨量，炉膛内每一层的实际温度大于炉膛基准温度，则对应的在基准喷氨量的基础上增加喷氨量；炉膛内每一层的实际温度小于炉膛基准温度，则对应的在基准喷氨量的基础上减小喷氨量，以保证喷氨均匀，提高脱硝效率与降低氨逃逸率。其中，每一层的实际温度可以采用该层多个点位的温度的平均值作为该层的实际温度。
进一步地，所述发电机组运行参数包括：机组负荷、一次风门开度、二次风门开度、风煤比、锅炉燃烧温度、实际风量和给煤量；所述脱硝系统运行参数包括出口烟气氮氧化物浓度设定值。
在本实施方式中，考虑发电机组运行过程中，机组负荷、一次风门开度、二次风门开度、风煤比、锅炉燃烧温度、实际风量和给煤量对烟气流量以及烟气中氮氧化物浓度变化的影响，精准预测出入口烟气氮氧化物浓度预测值和入口烟气流量预测值，以实现精准的喷氨量调节；另外，脱硝系统运行参数包括出口烟气氮氧化物浓度设定值，作为一个设定值，指导得出精准的喷氨量。
进一步地，所述基于所述发电机组运行参数，得到脱硝系统的入口烟气氮氧化物浓度预测值，包括：
将所述机组负荷、所述一次风门开度、所述二次风门开度、所述风煤比和所述锅炉燃烧温度作为浓度预测模型的输入，得到脱硝系统的入口烟气氮氧化物浓度预测值。
具体地，其中，在调控过程中，如果调控的时间间隔较短，则一次风门开度和二次风门开度可以设置为单次采集的瞬时开度；在调控时间间隔较长的情况下，由于单次调节时间间隔长，则将一次风门开度和二次风门开度设置为对应的时间间隔区间内的平均开度。
另外，风煤比指进入锅炉的总风量与总煤量的比值。主要是以达到能完成对煤的燃烬燃烧，提高锅炉效率的要求。同时，要兼顾燃烧的安全性保证稳定燃烧，适当的调整风煤比，还可以降低氮氧化物的产生减少对环境的污染，降低排烟温度减少热损失，调整风煤比的大少，可以调整炉膛内的火焰中心，着火点的远近，保证设备的安全等等。风煤比的调整一般可从锅炉的氧量等来判断风煤比是否合理，如果有在线监测煤粉燃烧的，可结合煤质从煤粉细度、煤粉速度、氧量、飞灰含碳量、排烟温度等多个参数来判断。
进一步地，所述浓度预测模型为：
KNOx,in＝(W1 α+A)×B(lnW2)β×C(lnW3)γ×(W4 μ-D)×((W5-E)λ+F)；
其中，KNOx,in为脱硝系统的入口烟气氮氧化物浓度预测值；W1为机组负荷；W2为一次风门开度；W3为二次风门开度；W4为风煤比；W5为锅炉燃烧温度；A、B、C、D、E、F、α、β、γ、μ、λ均为浓度预测模型的拟合参数。
具体地，基于机组负荷、一次风门开度、二次风门开度、风煤比和锅炉燃烧温度，构建非线性多元方程；并根据机组不同运行工况下历史数据，得到非线性多元方程的拟合参数：A、B、C、D、E、F、α、β、γ、μ、λ，作为浓度预测模型的拟合参数。
进一步地，所述基于所述发电机组运行参数，得到脱硝系统的入口烟气流量预测值，还包括：
将所述实际风量和所述给煤量作为流量预测模型的输入，得到脱硝系统的入口烟气流量预测值。
进一步地，所述流量预测模型为：
Vg＝k1·V+k2·G；
其中，Vg为煤燃烧所产生的脱硝系统的入口烟气流量预测值；V为实际风量；G为给煤量；k1为风量系数；k2为煤量系数；
Figure BDA0003691850180000091
k2＝0.016×(0.0889Car+0.0333Sar+0.265Har-0.0333Oar)+0.1138Har+0.0126Mar；
Har为煤收到基氢的百分含量；Car为煤收到基碳的百分含量；Sar为煤收到基硫的百分含量；Oar为煤收到基氧的百分含量；Mar为煤收到基水的百分含量；Nar为煤收到基氮的百分含量。
进一步地，所述基于所述入口烟气氮氧化物浓度预测值、所述入口烟气流量预测值和所述脱硝系统运行参数，确定脱硝系统的喷氨量，包括：
将所述入口烟气氮氧化物浓度预测值、所述入口烟气流量预测值和所述出口烟气氮氧化物浓度设定值作为喷氨量计算模型的输入，得到脱硝系统的喷氨量。
进一步地，所述喷氨量计算模型为：
Figure BDA0003691850180000092
其中，
Figure BDA0003691850180000093
为脱硝系统的喷氨量；k3为氨气和氮氧化物的单位摩尔质量比；Vg为煤燃烧所产生的脱硝系统的入口烟气流量预测值；KNOx,in为脱硝系统的入口烟气氮氧化物浓度预测值；
Figure BDA0003691850180000094
为出口烟气氮氧化物浓度设定值。
图2是本发明提供的脱硝系统喷氨量调节装置的结构示意图，如图2所示，本发明实施例提供一种脱硝系统喷氨量调节装置，包括：
获取模块10，用于获取发电机组运行参数和脱硝系统运行参数；
预测模块20，用于基于所述发电机组运行参数，得到脱硝系统的入口烟气氮氧化物浓度预测值和入口烟气流量预测值；
确定模块30，用于基于所述入口烟气氮氧化物浓度预测值、所述入口烟气流量预测值和所述脱硝系统运行参数，确定脱硝系统的喷氨量。
本发明实施方式还一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行本申请上述的脱硝系统喷氨量调节方法。
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (10)

1.一种脱硝系统喷氨量调节方法，其特征在于，包括：
获取发电机组运行参数和脱硝系统运行参数；
基于所述发电机组运行参数，得到脱硝系统的入口烟气氮氧化物浓度预测值和入口烟气流量预测值；
基于所述入口烟气氮氧化物浓度预测值、所述入口烟气流量预测值和所述脱硝系统运行参数，确定脱硝系统的喷氨量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发电机组运行参数包括：机组负荷、一次风门开度、二次风门开度、风煤比、锅炉燃烧温度、实际风量和给煤量；所述脱硝系统运行参数包括出口烟气氮氧化物浓度设定值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述发电机组运行参数，得到脱硝系统的入口烟气氮氧化物浓度预测值，包括：
将所述机组负荷、所述一次风门开度、所述二次风门开度、所述风煤比和所述锅炉燃烧温度作为浓度预测模型的输入，得到脱硝系统的入口烟气氮氧化物浓度预测值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述浓度预测模型为：
Figure FDA0003691850170000011
其中，KNOx,in为脱硝系统的入口烟气氮氧化物浓度预测值；W1为机组负荷；W2为一次风门开度；W3为二次风门开度；W4为风煤比；W5为锅炉燃烧温度；A、B、C、D、E、F、α、β、γ、μ、λ均为浓度预测模型的拟合参数。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述发电机组运行参数，得到脱硝系统的入口烟气流量预测值，还包括：
将所述实际风量和所述给煤量作为流量预测模型的输入，得到脱硝系统的入口烟气流量预测值。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述流量预测模型为：
Vg＝k1·V+k2·G；
其中，Vg为煤燃烧所产生的脱硝系统的入口烟气流量预测值；V为实际风量；G为给煤量；k1为风量系数；k2为煤量系数；
Figure FDA0003691850170000021
Figure FDA0003691850170000022
Har为煤收到基氢的百分含量；Car为煤收到基碳的百分含量；Sar为煤收到基硫的百分含量；Oar为煤收到基氧的百分含量；Mar为煤收到基水的百分含量；Nar为煤收到基氮的百分含量。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述入口烟气氮氧化物浓度预测值、所述入口烟气流量预测值和所述脱硝系统运行参数，确定脱硝系统的喷氨量，包括：
将所述入口烟气氮氧化物浓度预测值、所述入口烟气流量预测值和所述出口烟气氮氧化物浓度设定值作为喷氨量计算模型的输入，得到脱硝系统的喷氨量。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述喷氨量计算模型为：
Figure FDA0003691850170000023
其中，
Figure FDA0003691850170000031
为脱硝系统的喷氨量；k3为氨气和氮氧化物的单位摩尔质量比；Vg为煤燃烧所产生的脱硝系统的入口烟气流量预测值；KNOx,in为脱硝系统的入口烟气氮氧化物浓度预测值；
Figure FDA0003691850170000032
为出口烟气氮氧化物浓度设定值。
9.一种脱硝系统喷氨量调节装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取发电机组运行参数和脱硝系统运行参数；
预测模块，用于基于所述发电机组运行参数，得到脱硝系统的入口烟气氮氧化物浓度预测值和入口烟气流量预测值；
确定模块，用于基于所述入口烟气氮氧化物浓度预测值、所述入口烟气流量预测值和所述脱硝系统运行参数，确定脱硝系统的喷氨量。
10.一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行权利要求1-8中任一项所述的脱硝系统喷氨量调节方法。
CN202210666845.9A 2022-06-13 2022-06-13 脱硝系统喷氨量调节方法及装置 Pending CN115245730A (zh)

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