CN203673364U - 一种水泥厂scr脱硝效率监测控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种水泥厂SCR脱硝效率监测控制系统。其中，SCR反应器脱硝效率控制装置包括：入口检测装置，出口检测装置，用于周期性的测定烟气中的NOx含量及氨含量并发送至计算控制装置。计算控制装置，用于接收检测装置的周期性数据并准确计算反应器的脱硝效率和氨的逃逸量，根据计算的数据结果向SCR反应器内部的喷氨控制装置发送控制指令。喷氨控制装置，用于接收控制指令并周期性的向计算控制装置发送实时喷氨量数据，喷氨控制装置通过接收控制指令，控制喷氨量大小。本实用新型旨在实现对SCR反应器脱硝效率、氨逃逸率和喷氨量的准确测量和精确控制，在保持较高脱硝效率的同时减小氨逃逸量。
Description
技术领域
本实用新型属于水泥生产排放安全技术领域，具体涉及水泥厂SCR脱硝效率监测控制系统。
背景技术
NOx是常见的大气污染物，对于环境的损害作用极大。NOx主要包括NO和NO2，可诱发城市光化学烟雾，刺激人体肺部。目前我国水泥产量位居世界第一，水泥行业是我国第三大NOx排放源，2011年NOx排放量达384.3万吨。因此，监测和控制水泥厂SCR反应器的脱硝效率控制NOx排放，具有重要的意义。
水泥行业“十二五”规划已明确了氮氧化物排放量下降10%的目标。我国现行的《水泥行业大气污染物排放标准》（GB4915-2004）规定NOx排放限值为800mg/Nm3。如今，随着我国水泥工业发展定位在与自然环境协调共融的绿色产业。环境友好也将是水泥发展进入生态型阶段的重要特征。因此，我国水泥行业的NOx排放标准会日益严格，国家对NOx排放的控制力度也会不断加大。
目前水泥行业的NOx排放控制技术主要有选择性非催化还原（SNCR）技术和选择性催化还原（SCR）技术。选择性非催化还原（SNCR）技术通过向水泥窑炉中喷入还原剂（氨、尿素等），在有氧环境下，还原剂与烟气中的NOx选择性地发生化学反应，生成氮气和水，一般NOx的还原率在10%～50%之间。选择性催化还原（SCR）技术则是使用适当的催化剂，在一定条件下，用氨作为催化反应的还原剂，使污染物NOx转化为无害的氮气和水蒸气。主反应如下：
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O（式Ⅰ）
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O（式Ⅱ）
SCR技术在理想状态下可使NOx的脱除率达90%以上，虽然固定投资大，但是运行成本低，是目前能找到的最好的固定源NOx治理技术。目前评价SCR脱硝系统运行状态的好坏主要就是看两个指标：脱硝效率和氨逃逸量。从理论上讲，在最佳的条件下，lmol的NOx完全被还原需要lmol的NH3，因此，若喷氨量不足就容易降低脱硝效率，但若喷氨量过大，虽保证了脱硝效率却又容易使氨气逃逸量增加，造成二次环境污染。在氨氮摩尔比小于1时，脱硝效率随着摩尔比的增加而增加，但氨气逃逸量也随之缓慢增加。因此实时监SCR系统，在保持催化剂较高的脱硝效率的同时，准确的控制喷氨量以减少氨逃逸量，具有重要意义。
发明内容
一种水泥厂SCR反应器脱硝效率监测控制系统，其特征在于：是一个包括喷氨控制装置，入口检测装置，出口检测装置，计算控制装置在内的，能对SCR反应器的脱硝效率，氨逃逸率，喷氨量进行准确测量和实时控制的系统。喷氨控制装置通过接收计算控制装置的控制数据，对喷氨量进行调整。并周期性的将喷氨量数据通过线路反输至计算控制装置。入口检测装置对进入SCR反应器的烟气进行周期性的温度检测和NOx含量检测，并通过线路输入计算控制装置。出口检测装置对排出SCR反应器的烟气进行周期性的NOx含量检测和氨（NH3）含量检测。计算控制装置可接收入口检测装置，出口检测装置和喷氨控制装置传输的数据，进行脱硝效率计算和氨逃逸率计算并通过外接屏幕显示出来，显示装置还可显示入口温度和出口氨逃逸量数据。当脱硝效率过小或氨逃逸量过大时，计算出的脱硝效率或氨逃逸率数值会闪烁显示并配有警报提示。计算控制装置向喷氨控制装置发送控制数据。以达到控制脱硝效率和氨逃逸量的目的。
本实用新型所述的脱硝效率检测控制系统，其中，入口检测装置包括：烟气温度检测装置和NOx含量检测装置。
本实用新型所述的脱硝效率检测控制系统，其中，出口检测装置包括：NOx含量检测装置和氨含量检测装置。
本实用新型所述的脱硝效率检测控制系统，其中，喷氨控制装置包括：氨喷射器，配给管线，配给供给泵，专用氨水储罐，备用氨水储罐和用于接收、传输数据并控制喷氨量的微电脑。
本实用新型所述的脱硝效率检测控制系统，其中，计算控制装置包括：计算装置，外接显示装置，报警装置和控制装置。
应用所述系统的方法，其步骤如下：对入口检测装置的温度值（T）进行周期性检测，判断温度值是否在设定范围内（T≥150℃）。
若温度值超出催化剂使用范围（T＜150℃），则发出报警信号至计算控制装置，计算控制装置将温度数据闪烁显示并伴随报警提示，提示温度范围超出，建议调整生产参数，使烟气温度稳定在设定范围内。
若入口检测装置测得的温度在低温催化剂使用范围内，则周期性的将NOx含量M1 NOx值传输至计算控制装置中。
将出口检测装置周期性测得的出口处NOx含量M2 NOx值和氨含量M2 NH3值输入到计算控制装置中。
按照相关测量NOx的国家标准，将测量值全部转化为NO2计，M1 NOx和M2 NOx的单位为mg/Nm3。氨含量M1 NH3和M2 NH3的单位为mg/Nm3。
喷氨控制装置将周期性测得的喷氨量M1 NH3输入到计算控制装置中。
计算控制装置通过周期性的输入数据计算出脱硝率（△NOx）和氨逃逸率（NH3逃），并将其显示出来，显示装置还可显示入口温度和出口氨逃逸量数据。计算控制装置向喷氨控制装置发送控制指令，调整喷氨控制装置调控喷氨量。
当脱硝率≤60%时，计算控制装置将报警，并闪烁显示脱硝率数据。
当出口氨含量M2 NH3≥20mgNH3/Nm3时，计算控制装置将报警，并闪烁显示氨逃逸量数据。
当氨逃逸率NH3逃≥5%时，计算控控制装置将报警，并闪烁显示氨逃逸率数据。
当计算控制装置发出警报时，通过控制装置对喷氨控制装置发出控制指令。调整喷氨量，控制脱硝率或者氨逃逸量。
脱硝率：△NOx=（M1 NOx—M2 NOx）/M1 NOx
氨逃逸率：NH3逃=M2 NH3/M1 NH3
本实用新型的主要目的在于，实时监测水泥厂SCR反应器的脱硝效率和氨逃逸率，通过控制喷氨量来调整脱硝效率和氨逃逸率，在保持较高的脱硝效率下，尽量减少氨逃逸。控制过程简单快捷，设计合理，能有效的减少污染物排放，为推进水泥行业的绿色化进程提供有力支持。
附图说明
图1为水泥厂SCR脱硝效率监测控制系统
图2为控制水泥厂SCR反应器脱硝效率监测控制系统的方法程序图
具体实施方式
下面根据说明书附图的图1和图2，以及实施例对水泥厂SCR脱硝效率检测的控制系统和控制方法做出进一步说明。
实施例中水泥生产线的设计规模是2500t熟料/天，实际产量为2500t熟料/天。SCR反应器设置在余热锅炉之后和去煤磨烘干的袋式收尘器之前。入口烟道的温度约为200℃，总风量约为175000m3/h，烟气中NOx含量约为600mg/Nm3。
SCR反应器内的催化剂可使用中低温催化剂，比如MnOx-CeO2-TiO2型催化剂，在200℃左右达到90%以上的催化效率，适宜氨氮比0.9:1。
水泥厂SCR反应器脱硝效率监测控制系统，包括喷氨控制装置，入口检测装置，出口检测装置，计算控制装置。
烟气进入入口烟道，流经入口检测装置。入口检测装置包括：烟气温度检测装置和NOx含量检测装置。经烟气温度检测装置测量，温度符合设定范围（T≥150℃）。NOx含量检测装置周期性（设定周期为5min）测量烟气中NOx的含量，并将含量数值周期性的发送至计算控制装置。
烟气流经喷氨控制装置处。喷氨控制装置包括：氨喷射器，配给管线，配给供给泵，专用氨水储罐，备用氨水储罐和用于接收、传输数据并控制喷氨量的微电脑。喷氨装置向烟气喷射出一定量（接收计算控制装置发出的喷氨量控制指令）的氨气，并将喷射出的实际氨气量数据周期性的传输至计算控制装置。
混合了氨气的烟气通过喷氨控制装置后，流经装有导流板的通道，流入SCR反应器，与反应器中的脱硝催化剂发生选择性催化还原反应，将NOx转化为无害的N2和H2O，主反应式如下：
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O（式Ⅰ）
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O（式Ⅱ）
通过SCR反应器的烟气流经出口检测装置。出口检测装置包括：NOx含量检测装置和氨含量检测装置。此时的烟气中含有参与选择性催化还原反应后剩余的NOx气体和氨气气体。NOx含量检测装置和氨含量检测装置分别对剩余含量进行周期性的检测，将检测数据发送至计算控制装置。
烟气通过SCR反应器出口，排放至后续的袋式收尘器。
相关数据都传输至了计算控制装置。计算控制装置包括：计算装置，外接显示装置，报警装置和控制装置。计算装置计算出脱硝率（△NOx）和氨逃逸率（NH3逃），并将通过外接显示装置将其显示出来，显示装置还可显示入口温度和出口氨逃逸量数据。操作控制装置向喷氨控制装置发送控制指令，调整喷氨控制装置调控喷氨量。
通过上述实例可以看出，SCR脱硝效率监测控制系统可达到有效监测和控制脱硝效率和氨逃逸的目的。
下面根据说明书附图的图2，以及实施例对水泥厂SCR脱硝效率检测控制系统的控制方法做出进一步说明。
烟气进入入口烟道，流经入口检测装置。
入口处的温度检测装置对进入的烟气温度（T）进行周期性检测，判断温度值是否在设定范围内。
测得温度值=120℃＜150℃，超出催化剂使用范围。
发出报警信号至计算控制装置，计算控制装置将温度数据闪烁显示并伴随报警提示，提示温度范围超出，建议调整生产参数。
经过调整生产参数，入口检测装置测得的温度=190℃，在催化剂使用范围内。
NOx含量检测装置，周期性的将NOx含量M1 NOx值传输至计算控制装置中。
喷氨控制装置，向烟道内喷氨。将周期性测得的喷氨量M1 NH3输入到计算控制装置中。
出口检测装置将周期性测得的出口处NOx含量M2 NOx值和氨含量M2 NH3值输入到计算控制装置中。
将测量值全部转化为NO2计。入口处M1 NOx值=600mg/Nm3。
M1 NOx和M2 NOx的单位为mg/Nm3
氨含量M1 NH3和M2 NH3的单位为mg/Nm3。
计算控制装置通过周期性的输入数据计算出脱硝率△NOx和氨逃逸率NH3逃，并将其显示出来，显示装置还可显示入口温度和出口氨逃逸量数据。计算控制装置向喷氨控制装置发送控制指令，调整喷氨的氨氮比为0.9。喷氨控制装置调控喷氨量，喷氨量为208mg/Nm3。
经过一段时间，脱硝系显示为89%，氨逃逸量为10mg/Nm3，逃逸率显示为4.8%。
其中：脱硝率：△NOx=（M1 NOx–M2 NOx）/M1 NOx
其中：氨逃逸率：NH3逃=M2 NH3/M1 NH3
当脱硝率≤60%时，计算控制装置将报警，并闪烁显示脱硝率数据。此时，向喷氨控制装置发送控制指令，逐步增加喷氨量，喷氨量达到235mg/Nm3左右(提高氨氮比，增加为1)，以达到提高脱硝效率的目的。
经过一段时间后，通过显示装置看到，脱硝率逐渐上升，回到89%，处于脱硝效率的较高范围，同时氨逃逸量开始增加，显示为15mg NH3/Nm3。此时向喷氨控制装置发送控制指令，稳定当前喷氨量。以达到在保持较高脱硝效率的同时，控制氨的逃逸量。
当出口氨含量M2 NH3≥20mgNH3/Nm3时，计算控制装置将报警，并闪烁显示出口氨含量（M2 NH3）数据。此时，向喷氨控制装置发送控制指令，逐步减少喷氨量（降低氨氮比），以达到减少氨逃逸量增加的目的。
经过一段时间后，通过显示装置看到，氨逃逸量逐渐减小M2 NH3=17mg NH3/Nm3，回到较低范围，且此时脱硝效率显示为91%。此时向喷氨控制装置发送控制指令，稳定当前喷氨量，保持较高的脱硝效率。
当氨逃逸率NH3逃≥5%时，计算控控制装置将报警，并闪烁显示氨逃逸率NH3逃数据。此时，若出口氨含量M2 NH3＜20mgNH3/Nm3，则可判断选择关闭警报，继续维持现有喷氨量及脱硝效率。或者向喷氨控制系统发送控制指令，减少喷氨量。
当氨逃逸率NH3逃≥5%时，且出口氨含量M2 NH3≥20mgNH3/Nm3。向喷氨控制装置发送控制指令，逐步减少喷氨量，以达到减少氨逃逸量增加的目的。
通过以上实施例可以看到，水泥厂SCR脱硝效率检测控制系统可以实时监测SCR反应器的脱硝效率和出口的氨逃逸量，并通过计算控制装置和喷氨控制装置对喷氨量进行控制，从而达到控制脱硝效率和氨逃逸量的目的。通过此实用新型，可以使水泥厂在保持较高脱硝效率的同时，兼顾氨逃逸量的控制，以达到两者的动态平衡。检测控制系统设计合理，操作简便快捷。
Claims (2)
1.一种水泥厂SCR脱硝效率监测控制系统，其特征在于：包括喷氨控制装置，入口检测装置，出口检测装置，计算控制装置、显示装置和警报提示装置；
喷氨控制装置连接计算控制装置；入口检测装置和出口检测装置放置在SCR反应器中的入口和出口，
所述喷氨控制装置通过接收计算控制装置的控制数据，对喷氨量进行调整；并周期性的将实际喷氨量数据通过线路反输至计算控制装置；
入口检测装置，所述入口检测装置对进入SCR反应器的烟气进行周期性的温度检测和NOx含量检测，并通过线路输入计算控制装置；
出口检测装置，所述出口检测装置对排出SCR反应器的烟气进行周期性的NOx含量检测和氨含量检测；
所述计算控制装置接收入口检测装置，出口检测装置和喷氨控制装置传输的数据，进行脱硝效率计算和氨逃逸率计算并通过显示装置显示出来。
2.根据权利要求1所述的一种水泥厂SCR脱硝效率监测控制系统，其中，喷氨控制装置包括：氨喷射器，配给管线，配给供给泵，专用氨水储罐，备用氨水储罐和用于接收、传输数据并控制喷氨量的微电脑。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20140625 |