CN214151507U - 基于引风机出口NOx浓度快速测量反馈控制SCR喷氨量的结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于引风机出口NOx浓度快速测量反馈控制SCR喷氨量的结构，至少包括SCR脱硝装置、空预器、除尘器、引风机、NOx浓度快速测量仪表、脱硫装置和烟囱；SCR脱硝装置的出口与空预器的烟气进口通过第一管路连通；空预器的烟气出口与除尘器的进口通过第二管路连通；除尘器的出口与引风机的进口通过第三管路连通；引风机的出口与脱硫装置的进口通关第四管路连通，NOx浓度快速测量仪表设在引风机的出口上或设在第四管路上；脱硫装置的出口与烟囱入口通过第五管路连通。上述结构，通过NOx浓度快速测量仪表测量引风机出口NOx浓度，可以准确、实时、可靠地反映NOx排放浓度，以得到的NOx浓度作为SCR喷氨量控制的反馈信号，减少了氨逃逸率。

Description

基于引风机出口NOx浓度快速测量反馈控制SCR喷氨量的结构

技术领域

本实用新型涉及一种基于引风机出口NOx浓度快速测量反馈控制SCR喷氨量的结构，属于大型燃煤电站烟气脱硝领域。

背景技术

目前，大型燃煤电站普遍采用SCR脱硝装置来降低烟气中NOx排放浓度。SCR利用NH₃对NOx的还原特性，在催化剂的作用下将NOx还原为对环境无害的N₂和H₂O。在实际运行过程中，喷氨量的控制尤为关键，增加喷氨量有利于降低NOx排放浓度，但氨逃逸率会随之增加，进而易造成下游空预器因硫酸氢铵沉积而堵塞和腐蚀，还可能造成电除尘极线积灰、除尘布袋黏灰等不利影响。

SCR喷氨量控制一般采用“前馈+反馈”的控制方式，前馈主信号为SCR脱硝装置入口NOx浓度及烟气流量，而反馈主信号为SCR出口NOx浓度或烟囱入口NOx浓度。总体上看，SCR喷氨量的精确控制主要依赖反馈控制，即主要依赖SCR出口NOx浓度或烟囱入口NOx浓度测量的准确性及实时性。然而，当前SCR出口普遍采用单点测量NOx浓度，由于SCR出口NOx浓度分布不均，单点测量值的准确性较差；烟囱入口也是采用单点测量NOx浓度，因脱硝后烟气已流经较长烟道及较多设备，NOx浓度均匀性较好，故测量准确性较高，但测量滞后时间过长，一般长达2min以上。此外，当前SCR出口NOx浓度测量普遍采用CEMS测量技术，CEMS本身还存在测量迟滞时间长(一般长达1min以上)、维护工作量大等问题(常见问题包括采用负压系统漏空气影响正常测量、布置在高尘区对分析烟气预处理要求较高等)。

总之，SCR喷氨量控制的关键反馈信号，现有技术无法兼顾其准确性、实时性和可靠性，导致SCR喷氨控制品质不佳。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种基于引风机出口NOx浓度快速测量反馈控制SCR喷氨量的结构，可以准确、实时、可靠地反映NOx排放浓度，以得到的NOx浓度作为SCR喷氨量控制的反馈信号，达到提高SCR喷氨控制品质、减小氨逃逸率的目的。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

基于引风机出口NOx浓度快速测量反馈控制SCR喷氨量的结构，至少包括SCR脱硝装置、空预器、除尘器、引风机、NOx浓度快速测量仪表、脱硫装置和烟囱；SCR脱硝装置的出口与空预器的烟气进口通过第一管路连通；空预器的烟气出口与除尘器的进口通过第二管路连通；除尘器的出口与引风机的进口通过第三管路连通；引风机的出口与脱硫装置的进口通关第四管路连通，NOx浓度快速测量仪表设在引风机的出口上或设在第四管路上；脱硫装置的出口与烟囱入口通过第五管路连通。

上述通过NOx浓度快速测量仪表测量引风机出口NOx浓度，提高了反馈的实时性及应用的可靠性，同时降低了成本。以NOx浓度快速测量仪表测量的引风机出口NOx浓度作为SCR喷氨量控制的反馈信号，可以准确、实时、可靠地反映NOx排放浓度，以此作为SCR喷氨量控制的反馈信号，提高了SCR喷氨控制品质、减小了氨逃逸率。

为了进一步提高测量的实时性，上述NOx浓度快速测量仪表T₉₀响应时间小于30s。

申请人经研究发现，在引风机出口安装NOx浓度快速测量仪表，单点测量即可保证准确性，因烟气经引风机“搅拌”后烟气成份比较均匀；进一步，采用NOx浓度快速测量仪表代替传统CEMS，把测量仪表自身的迟滞时间控制在30s以内；从工艺系统上看，虽然引风机出口在SCR出口的下游，烟气流出SCR出口后还流经了空预器和除尘器等设备，但整个烟气流动时间小于30s，因此，在引风机出口安装NOx浓度快速测量仪表，能兼顾NOx浓度测量的准确性和实时性。此外，引风机出口为正压且为低尘区，不易出现测量仪表漏入空气导致测量值异常或分析烟气预处理系统堵塞的问题，整体可靠性高。

为进一步提高可靠性，上述NOx浓度快速测量仪表的信号输出采用冗余设计，至少能同时输出两路NOx测量信号。

为了便于各段烟气的监测，SCR脱硝装置的出口或第一管路连通上设有CEMS。烟囱入口或第五管路上设有CEMS。

CEMS为Continuous Emission Monitoring System的缩写，被称为"烟气自动监控系统"，亦称"烟气排放连续监测系统"或"烟气在线监测系统"。

为了提高热量利用率，基于引风机出口NOx浓度快速测量反馈控制SCR喷氨量的结构，还包括烟气换热器，第五管路包括第五A分管路和第五B分管路，第五A分管路一端与脱硫装置的出口连通、另一端与烟气换热器的进口连通；第五B分管路一端与烟气换热器的出口连通、另一端与烟囱入口连通。

上述喷氨优化控制方法还通过DCS\PLC控制系统，采用闭环控制法，对引风机出口NOx浓度实时累加计算，通过闭环控制喷氨总量。

本申请以引风机出口NOx浓度作为SCR喷氨量控制的反馈信号，在得到反馈信号(引风机出口NOx浓度)后，对SCR喷氨量控制可参照现有技术。作为本申请其中一种优选的实现方案，喷氨总量的控制通过以下方法实现：首先进行喷氨总量的前馈量运算，然后在NOx浓度设定值与引风机出口NOx偏差比较校正后，与引入的前馈量运算后，作为喷氨总量控制器的设定值。也即先进行喷氨总量的前馈量运算，再将NOx浓度设定值与引风机出口NOx偏差比较校正的结果与前馈量进行运算，得到的结果作为喷氨总量控制器的设定值。

上述基于引风机出口NOx浓度快速测量反馈控制SCR喷氨量的结构，包括顺序相接的SCR脱硝装置、空预器、除尘器、引风机、脱硫装置和烟囱，引风机出口安装有NOx浓度快速测量仪表。

本实用新型未提及的技术均参照现有技术。

本实用新型基于引风机出口NOx浓度快速测量反馈控制SCR喷氨量的结构，通过NOx浓度快速测量仪表测量引风机出口NOx浓度，可以准确、实时、可靠地反映NOx排放浓度，以得到的NOx浓度作为SCR喷氨量控制的反馈信号，提高了喷氨控制品质，减少了氨逃逸率，从而减轻甚至消除氨逃逸对SCR脱硝装置下游设备的不利影响。

附图说明

图1为本实用新型基于引风机出口NOx浓度快速测量反馈控制SCR喷氨量的结构示意图。

图2为本实用新型实施例2的控制回路。

图中，1为SCR脱硝装置，2为空预器，3为除尘器，4为引风机，5为脱硫装置，6为烟囱；a为SCR出口CEMS，b为引风机出口NOx浓度快速测量仪表，c为烟囱入口CEMS。

具体实施方式

为了更好地理解本实用新型，下面结合实施例进一步阐明本实用新型的内容，但本实用新型的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

如图1所示，基于引风机出口NOx浓度快速测量反馈控制SCR喷氨量的结构，包括依次相接的SCR脱硝装置、空预器、除尘器、引风机和烟囱，SCR脱硝装置的出口与空预器的烟气进口通过第一管路连通；空预器的烟气出口与除尘器的进口通过第二管路连通；除尘器的出口与引风机的进口通过第三管路连通；引风机的出口与脱硫装置的进口通关第四管路连通，NOx浓度快速测量仪表设在引风机的出口上或设在第四管路上；脱硫装置的出口与烟囱入口通过第五管路连通；SCR脱硝装置出口和烟囱入口均安装有CEMS，引风机出口安装有NOx浓度快速测量仪表，NOx浓度快速测量仪表T₉₀响应时间小于30s，且信号输出采用冗余设计，至少能同时输出两路NOx测量信号，如专利《一种用于NOx快速测量仪表的烟气预处理系统》(专利号2020201861282)中所公开的NOx浓度快速测量仪表；以引风机出口NOx浓度作为SCR喷氨量控制的反馈信号，相比SCR脱硝装置出口CEMS测量信号提前约50s，引风机出口截面NOx分布不均匀系数小于5％，实时性强，准确性好，引风机出口为正压且为低尘区，经工程实践验证，运行可靠性高，没出现测量仪表漏入空气导致测量值异常或分析烟气预处理系统堵塞的问题，整体可靠性高。

在得到反馈信号(引风机出口NOx浓度)后，对SCR喷氨量控制参照现有技术。

实施例2

与实施例1基本相同，所不同的是：在得到反馈信号(引风机出口NOx浓度)后，控制回路如图2所示，在DCS控制系统中的差异化运算器，得到需求的喷氨总量，在DCS控制系统中结合运行负荷、总风量等参数综合计算结果作为喷氨总量控制系统中的前馈量，在NOx浓度设定值与引风机出口NOx偏差比较运算控制后，与引入的前馈量运算后作为喷氨总量控制器的设定值，并通过入口烟道喷氨总阀门对SCR区域喷氨总量进行精准控制。通过以上控制策略，达到机组NOx浓度在达标排放的前提下，减少氨的过喷和欠喷、降低氨逃逸率、节能降耗、提高机组安全性。

实施例3

与实施例1基本相同，所不同的是：基于引风机出口NOx浓度快速测量反馈控制SCR喷氨量的结构，还包括烟气换热器，第五管路包括第五A分管路和第五B分管路，第五A分管路一端与脱硫装置的出口连通、另一端与烟气换热器的进口连通；第五B分管路一端与烟气换热器的出口连通、另一端与烟囱入口连通。

对比例1

现有SCR出口多点取样结构(申请号为201920350612.1)，可集成安装NOx浓度快速测量仪表，虽然响应时间比上述实施例1快25s左右，多点取样也可提高取样代表性，但安装工作量大(成本高)，另处于负压、高尘区，测量可靠性不高。

对比例2

现有技术中SCR出口单点取样，采用CEMS测量技术，响应时间相比上述实施例1慢40s左右，NOx分布不均匀，取样代表性差，且处于负压、高尘区，测量可靠性不高。

对比例3

现有技术中烟囱入口单点取样，采用CEMS测量技术，虽然NOx分布较为均匀，但响应时间相比上述实施例1慢120s以上。

Claims (6)

1.基于引风机出口NOx浓度快速测量反馈控制SCR喷氨量的结构，其特征在于：至少包括SCR脱硝装置、空预器、除尘器、引风机、NOx浓度快速测量仪表、脱硫装置和烟囱；SCR脱硝装置的出口与空预器的烟气进口通过第一管路连通；空预器的烟气出口与除尘器的进口通过第二管路连通；除尘器的出口与引风机的进口通过第三管路连通；引风机的出口与脱硫装置的进口通关第四管路连通，NOx浓度快速测量仪表设在引风机的出口上或设在第四管路上；脱硫装置的出口与烟囱入口通过第五管路连通。

2.如权利要求1所述的基于引风机出口NOx浓度快速测量反馈控制SCR喷氨量的结构，其特征在于：NOx浓度快速测量仪表T₉₀响应时间小于30s。

3.如权利要求1或2所述的基于引风机出口NOx浓度快速测量反馈控制SCR喷氨量的结构，其特征在于：NOx浓度快速测量仪表的信号输出采用冗余设计，至少能同时输出两路NOx测量信号。

4.如权利要求1或2所述的基于引风机出口NOx浓度快速测量反馈控制SCR喷氨量的结构，其特征在于：SCR脱硝装置的出口或第一管路连通上设有CEMS。

5.如权利要求1或2所述的基于引风机出口NOx浓度快速测量反馈控制SCR喷氨量的结构，其特征在于：烟囱入口或第五管路上设有CEMS。

6.如权利要求1或2所述的基于引风机出口NOx浓度快速测量反馈控制SCR喷氨量的结构，其特征在于：还包括烟气换热器，第五管路包括第五A分管路和第五B分管路，第五A分管路一端与脱硫装置的出口连通、另一端与烟气换热器的进口连通；第五B分管路一端与烟气换热器的出口连通、另一端与烟囱入口连通。

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