CN210278790U - Scr喷氨系统及脱硝系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种SCR喷氨系统及脱硝系统，SCR喷氨系统包括：DCS系统，用于获取燃煤发电机组的数据以及SCR脱硝反应器的出口烟气的NOx浓度；数据分析站，外挂于DCS系统，用于获取DCS系统中的燃煤发电机组的数据和出口烟气的NOx浓度，并根据燃煤发电机组的数据、出口烟气的NOx浓度对SCR脱硝反应器的入口烟气的NOx浓度进行实时预测；外挂PLC，外挂于DCS系统，与数据分析站连接，用于根据数据分析站输出的预测的入口烟气的NOx浓度和出口烟气的NOx浓度控制SCR脱硝反应器中喷氨总量。该SCR喷氨系统，采用数据分析站对SCR脱硝反应器的入口烟气的NOx浓度进行实时预测，采用外挂PLC控制SCR脱硝反应器中喷氨总量，喷氨总量控制更加精准，可以防止过量喷氨。
Description
技术领域
本实用新型涉及脱硝技术领域，具体涉及一种SCR喷氨系统及脱硝系统。
背景技术
随着国内环保排放标准的不断提高，燃煤发电机组脱硝的出口NOx浓度控制指标由100mg/Nm3降至50mg/Nm3，更有一些地方受制于当地环保的要求，其排放标准降至30mg/Nm3或更低，这使得SCR脱硝系统的实际脱硝效率提高至85％～91％以上，甚至接近SCR法脱硝理论极限，在这种情况下，很多电厂采用过量喷氨来保证脱硝系统的达标排放，而过量喷氨后产生的硫酸氢铵，容易在燃煤发电机组空预器冷端形成沉积，堵塞空预器、腐蚀引风机叶片等。因此，如何精确控制好喷氨的量实现NOx排放达标，同时又不对机组造成负面影响是脱硝控制的关键。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种SCR喷氨系统及脱硝系统，在实现NOx排放达标的基础上，以解决脱硝过量喷氨给机组造成负面影响的问题。
根据第一方面，本实用新型实施例提供了一种SCR喷氨系统，用于对SCR脱硝反应器进行喷氨，包括：DCS系统，用于获取燃煤发电机组的数据以及SCR脱硝反应器的出口烟气的NOx浓度；数据分析站，外挂于DCS系统，用于获取DCS系统中的燃煤发电机组的数据和出口烟气的NOx浓度，并根据燃煤发电机组的数据、出口烟气的NOx浓度对SCR脱硝反应器的入口烟气的NOx浓度进行实时预测；外挂PLC，外挂于DCS系统，与数据分析站连接，用于根据数据分析站输出的预测的入口烟气的NOx浓度和出口烟气的NOx浓度控制SCR脱硝反应器中喷氨总量。
可选地，SCR喷氨系统还包括：喷氨格栅，设置于SCR脱硝反应器内，用于对SCR脱硝反应器的入口烟气进行分区；多个分区喷氨调节阀，分别设置于SCR脱硝反应器的入口烟气各个分区内，用于调节SCR脱硝反应器的入口烟气各个分区喷氨的量。
可选地，SCR喷氨系统还包括：烟气测量仪表，用于测量SCR脱硝反应器的出口烟气的NOx浓度。
可选地，烟气测量仪表包括：全断面同步烟气NOx测量仪表。
可选地，DCS系统，包括脱硝均匀度控制系统，脱硝均匀度控制系统与烟气测量仪表、每个分区喷氨调节阀连接，用于根据出口烟气中的NOx浓度控制各分区喷氨调节阀的开度。
可选地，DCS系统，与外挂PLC网络通讯，用于监测外挂PLC的运行状态。
可选地，SCR喷氨系统还包括：导流板/烟气混合器，设置在SCR脱硝反应器内，用于对SCR脱硝反应器的入口烟气进行调整。
可选地，DCS系统用于，接收外挂PLC的运行状态数据；判断运行状态数据是否在预设数据范围内；如果运行状态数据在预设数据范围内，则允许外挂PLC输出控制数据。
可选地，数据分析站用于，对燃煤发电机组的数据和出口烟气的NOx浓度数据进行数据传输缺陷修复；对修复后的数据进行大数据分析，预测入口烟气的NOx浓度。
根据第二方面，本实用新型实施例提供了一种SCR脱硝系统，包括：SCR脱硝反应器；以及如第一方面或者第一方面任意实施方式中的SCR喷氨系统。
本实用新型实施例提供的SCR喷氨系统，通过采用DCS系统获取燃煤发电机组的数据以及SCR脱硝反应器的出口烟气的NOx浓度，采用数据分析站对SCR脱硝反应器的入口烟气的NOx浓度进行实时预测，使得外挂PLC可以得到SCR脱硝反应器的入口烟气的NOx浓度和出口烟气的NOx浓度的实时数据，进而根据入口烟气的NOx浓度和出口烟气的NOx浓度控制SCR脱硝反应器中喷氨总量，喷氨总量控制更加精准，可以防止过量喷氨；且由于目前无法在DCS系统中实现神经网络、灰色预测等先进算法，采用外挂PLC和数据分析站，可以实现不对现有DCS系统进行改造的基础上，叠加先进的预测算法对喷氨总量进行控制。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本实用新型实施例中SCR喷氨系统的结构示意图；
图2示出了本实用新型实施例的SCR喷氨系统流程示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
目前市场上SCR喷氨系统的技术方案，有下列几种方案：第一种，以SCR脱硝反应器的出口的NOx为主回路被控制量，以氨气流量为副回路被控制量的经典的串极PID为基础的传统控制对SCR脱硝反应器进行喷氨；第二种，对历史数据进行分析，利用神经网络、灰色预测等智能控制算法实现利用历史数据预测NOx生产趋势的预测控制对SCR脱硝反应器进行喷氨；第三种，利用短时、少量的历史数据，实现对神经网络等预测算法进行修正的智能预测控制对SCR脱硝反应器进行喷氨。但由于NOx控制系统对象延迟大、非线性强，加之燃煤发电机组负荷变化频繁、燃烧工况复杂多变，使得NOx的自动控制变得尤为困难，常规串极PID控制算法无法精确控制喷氨总量，而第二种和第三种方案中采用历史数据预测的控制，数据不实时，导致预测数据不准确，从而导致喷氨总量控制仍然不精确。
为此，本实用新型实施例提供了一种SCR喷氨系统，用于对SCR脱硝反应器进行喷氨，如图1所示，包括：DCS系统，用于获取燃煤发电机组的数据以及SCR脱硝反应器的出口烟气的NOx浓度；数据分析站，外挂于DCS系统，用于获取DCS系统中的燃煤发电机组的数据和出口烟气的NOx浓度，并根据燃煤发电机组的数据、出口烟气的NOx浓度对SCR脱硝反应器的入口烟气的NOx浓度进行实时预测；外挂PLC，外挂于DCS系统，与数据分析站连接，用于根据数据分析站输出的预测的入口烟气的NOx浓度和出口烟气的NOx浓度控制SCR脱硝反应器中喷氨总量。在本实用新型实施例中，因为目前无法在DCS系统中实现神经网络、灰色预测等先进算法，以及为了降低对现有DCS系统的影响，本实用新型实施例采用外挂PLC(采用冗余的PLC)和数据分析站的方式，实现不对现有DCS系统进行改造的基础上，叠加先进的预测算法对SCR脱硝反应器进行喷氨总量控制，因为如果对DCS系统进行改造，改造过程比较繁琐，且可能造成DCS系统数据传输不稳定。外挂PLC采用DCS系统提供的实时网络通讯接口，利用外挂PLC与DCS的专用通讯卡，实现与DCS系统的数据传输，外挂PLC与喷氨总量控制阀连接，用于控制喷氨总量控制阀的开度。对于燃煤发电机组燃烧这种非常复杂而且没有完善的机理模型的对象，本实用新型实施例采用数据分析站的方式，采用大数据预测方式，提高对燃煤发电机组燃烧后NOx的预测精度，特别是提高其对于煤种变化以及设备性能变化后的适应性，数据分析站与外挂PLC之间采用硬接线来实现数据传输，数据分析站采用数据转换卡，将数据信号转换为PLC可以直接接受的4～20mA的模拟量信号。
本实用新型实施例提供的SCR喷氨系统，通过采用DCS系统获取燃煤发电机组的数据以及SCR脱硝反应器的出口烟气的NOx浓度，采用数据分析站对SCR脱硝反应器的入口烟气的NOx浓度进行实时预测，使得外挂PLC可以得到SCR脱硝反应器的入口烟气的NOx浓度和出口烟气的NOx浓度的实时数据，进而根据入口烟气的NOx浓度和出口烟气的NOx浓度控制SCR脱硝反应器中喷氨总量，喷氨总量控制更加精准，可以防止过量喷氨；且由于目前无法在DCS系统中实现神经网络、灰色预测等先进算法，采用外挂PLC和数据分析站，可以实现不对现有DCS系统进行改造的基础上，叠加先进的预测算法对喷氨总量进行控制。
在可选的实施例中，SCR喷氨系统还包括：喷氨格栅，设置于SCR脱硝反应器内，用于对SCR脱硝反应器的入口烟气进行分区；多个分区喷氨调节阀，分别设置于SCR脱硝反应器的入口烟气各个分区内，用于调节SCR脱硝反应器的入口烟气各个分区喷氨的量。在本实用新型实施例中，根据SCR脱硝反应器的入口烟气在不同负荷下不均匀的情况，结合流场设计情况，通过CFD计算以及试验，采用喷氨格栅对SCR脱硝反应器的入口烟气进行合适的分区，针对每个分区，设立分区喷氨调节阀，实现在不同负荷下对不同分区的烟气按需均匀分配氨气。
在可选的实施例中，SCR喷氨系统还包括：烟气测量仪表，用于测量SCR脱硝反应器的出口烟气的NOx浓度。其中，烟气测量仪表包括：全断面同步烟气NOx测量仪表。在本实用新型实施例中，对于SCR脱硝反应器的出口烟气的NOx浓度偏差问题，采用全断面同步烟气NOx测量仪表进行同时测量，保证真实反映脱硝后的情况。全断面同步烟气NOx测量仪表是用干净空气作为载气和稀释烟气混合直接采样的仪表，能够测量同一时间点取到的烟气，达到同步测量。全断面同步烟气NOx测量仪表主要包括测量腔、稀释取样系统、控制分析系统三个部分。
在可选的实施例中，DCS系统，包括脱硝均匀度控制系统，脱硝均匀度控制系统与烟气测量仪表、每个分区喷氨调节阀连接，用于根据出口烟气中的NOx浓度控制各分区喷氨调节阀的开度。在本实用新型实施例中，脱硝均匀度控制系统可以根据SCR脱硝反应器的入口烟气各个分区对应的出口烟气中的NOx浓度实现对SCR脱硝反应器的入口烟气各个分区喷氨的量进行控制，从而可以使得SCR脱硝反应器的入口烟气各个分区喷氨的量精准，实现在不同负荷下对不同分区的烟气按需均匀分配氨气，从而防止对各个分区喷氨的量不精准导致SCR脱硝反应器的出口烟气NOx浓度超标。
在可选的实施例中，DCS系统，与外挂PLC网络通讯，用于监测外挂PLC的运行状态。在本实用新型实施例中，外挂PLC与DCS系统实时通讯，DCS系统可以根据外挂PLC的运行数据，判断外挂PLC的运行状态是否正常。
在可选的实施例中，SCR喷氨系统还包括：导流板/烟气混合器，设置在SCR脱硝反应器内，用于对SCR脱硝反应器的入口烟气进行调整。在本实用新型实施例中，对于SCR脱硝反应器的入口烟气严重不均匀问题，根据烟气情况，对流场进行优化，采用导流板或烟气混合器对SCR脱硝反应器的入口烟气进行调整，提高SCR脱硝反应器的入口烟气流场的均匀性及氨气与NOx混合的均匀性。
本实用新型实施例还提供了一种SCR脱硝系统，包括：SCR脱硝反应器；以及上述任意实施方式中的SCR喷氨系统。具体的实施方式详见上述实施例SCR喷氨系统的描述，在此不再赘述。
为了清楚说明前述实施例提供的SCR喷氨系统，本实施例通过图2对SCR喷氨系统的控制原理进行详细的说明。
在本实用新型实施例中，对于SCR脱硝反应器的入口烟气的流量及NOx浓度偏差的问题，采取针对不同流量及NOx浓度，调整氨气的分配的方案，将烟气进行区域划分，具体为：根据实际燃煤发电机组烟气的负荷(50％～100％)，不同燃煤发电机组工作等综合考虑，采用喷氨格栅对SCR脱硝反应器的入口烟道进行分区，针对每个区域采取单独可控的分区喷氨调节阀和喷氨格栅进行氨气注入量的控制。对于SCR脱硝反应器的出口烟气的NOx浓度偏差的问题，采用全断面烟气NOx测量仪表，对整个断面进行同时测量，以保证能真实的反映脱硝后的情况。当然在其他的实施例中，也可以通过轮询、非同步的烟气NOx测量仪表对整个断面进行测量。DCS系统，分别与燃煤机组和全断面烟气NOx测量仪表连接，获取燃煤机组的数据和SCR脱硝反应器的出口烟气的NOx浓度，根据SCR脱硝反应器的出口烟气的NOx浓度控制分区喷氨调节阀的开度，从而控制SCR脱硝反应器的入口烟气各分区喷氨的量。数据分析站，采用双路通讯的方式收集DCS系统的实时数据，即燃煤机组的数据和SCR脱硝反应器的出口烟气的NOx浓度，并在通讯接口设置单向网闸，实现数据传输的安全，然后利用机器算法和机理模型预测对燃煤发电机组的数据、出口烟气的NOx浓度数据进行数据清洗，修复数据传输缺陷；并对修复后的数据建立全负荷范围的NOx生成量预测模型，进行大数据分析，实时预测入口烟气的NOx浓度。因为数据分析站采用大数据预测方式，提高了对燃煤发电机组燃烧后NOx的预测精度，特别是提高其对于煤种变化以及设备性能变化后的适应性。且数据分析站的数据是从DCS系统实时获得，可以提前预测5～300s(时间可任意调整)入口烟气的NOx浓度，具体的，可以提前预测30～120s入口烟气的NOx浓度，提前预测时间越长，预测性能越好。数据分析站采用数据转换卡，将数据信号转换为外挂PLC可以直接接受的4～20mA的模拟量信号和外挂PLC连接，可以获取数据分析站预测的入口烟气的NOx浓度；外挂PLC采用DCS系统提供的实时网络通讯接口，利用外挂PLC与DCS的专用通讯卡和DCS系统实时通讯，可以获取DCS系统中的SCR脱硝反应器的出口烟气的NOx浓度，然后利用智能算法(神经网络、模糊控制等预测算法等)来实现预测控制，根据所述控制性能最佳指标值控制喷氨总量控制阀的开度。在本实用新型实施例中，外挂PLC的数据可以回传到DCS系统中，其中包含外挂PLC的运行状态数据，DCS系统判断其运行状态数据是否在预设数据范围内，预设数据为根据生产实践经验确立的数据；当DCS系统检测到其运行状态正常，也即运行状态数据在预设数据范围内，则允许外挂PLC输出控制数据控制喷氨总量控制阀的开度；当DCS系统检测到其运行状态异常，也即运行状态数据不在预设数据范围内，将立即自动切断其数据传输，转向利用DCS系统的控制方案，待外挂PLC状态正常，并经人工核实后再转而利用外挂PLC的数据。
虽然结合附图描述了本实用新型的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (8)
1.一种SCR喷氨系统，用于对SCR脱硝反应器进行喷氨，其特征在于，包括：
DCS系统，用于获取燃煤发电机组的数据以及所述SCR脱硝反应器的出口烟气的NOx浓度；
数据分析站，外挂于所述DCS系统，用于获取所述DCS系统中的燃煤发电机组的数据和所述出口烟气的NOx浓度，并根据所述燃煤发电机组的数据、所述出口烟气的NOx浓度对所述SCR脱硝反应器的入口烟气的NOx浓度进行实时预测；
外挂PLC，外挂于所述DCS系统，与所述数据分析站连接，用于根据所述数据分析站输出的预测的所述入口烟气的NOx浓度和所述出口烟气的NOx浓度控制所述SCR脱硝反应器中喷氨总量。
2.根据权利要求1所述的SCR喷氨系统，其特征在于，还包括：
喷氨格栅，设置于所述SCR脱硝反应器内，用于对所述SCR脱硝反应器的入口烟气进行分区；
多个分区喷氨调节阀，分别设置于所述SCR脱硝反应器的入口烟气各个分区内，用于调节所述SCR脱硝反应器的入口烟气各个分区喷氨的量。
3.根据权利要求2所述的SCR喷氨系统，其特征在于，还包括：
烟气测量仪表，用于测量所述SCR脱硝反应器的出口烟气的NOx浓度。
4.根据权利要求3所述的SCR喷氨系统，其特征在于，所述烟气测量仪表包括：
全断面同步烟气NOx测量仪表。
5.根据权利要求3所述的SCR喷氨系统，其特征在于，
所述DCS系统，包括脱硝均匀度控制系统，所述脱硝均匀度控制系统与所述烟气测量仪表、每个分区喷氨调节阀连接，用于根据所述出口烟气中的NOx浓度控制各分区喷氨调节阀的开度。
6.根据权利要求1所述的SCR喷氨系统，其特征在于，
所述DCS系统，与所述外挂PLC网络通讯，用于监测所述外挂PLC的运行状态。
7.根据权利要求1所述的SCR喷氨系统，其特征在于，还包括：
导流板/烟气混合器，设置在所述SCR脱硝反应器内，用于对所述SCR脱硝反应器的入口烟气进行调整。
8.一种SCR脱硝系统，其特征在于，包括：
SCR脱硝反应器；
以及如权利要求1-7任意一项所述的SCR喷氨系统。
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| CN201920534900.2U CN210278790U (zh) | 2019-04-18 | 2019-04-18 | Scr喷氨系统及脱硝系统 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111880504A (zh) * | 2020-08-17 | 2020-11-03 | 大唐环境产业集团股份有限公司 | 一种智能的动态分区喷氨控制方法和系统 |
| CN112791566A (zh) * | 2020-12-01 | 2021-05-14 | 呼和浩特科林热电有限责任公司 | 一种SCR入口NOx浓度分区的预测方法 |
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| CN111880504A (zh) * | 2020-08-17 | 2020-11-03 | 大唐环境产业集团股份有限公司 | 一种智能的动态分区喷氨控制方法和系统 |
| CN112791566A (zh) * | 2020-12-01 | 2021-05-14 | 呼和浩特科林热电有限责任公司 | 一种SCR入口NOx浓度分区的预测方法 |
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