抑制吹掃對火電廠氮氧化物排放影響的控制系統的製作方法

2023-07-20 09:33:36 5

本實用新型屬於氮氧化物排放控制技術領域，具體涉及一種抑制吹掃對火電廠氮氧化物排放影響的控制系統。

背景技術：

火電廠是氮氧化物排放的主要來源之一，氮氧化物是形成硝酸型酸雨的基礎，具有很強的毒性，對人體健康和生態環境的破壞性很大。目前，煙氣脫硝是最重要的氮氧化物治理方法。一般的脫硝控制系統首先測量出實際的煙氣量、煙氣入口和出口的NOx含量等，接著再結合預先設定的脫硝效率計算出需要的噴氨量，計算出的噴氨量與實際氨流量進行比較後作為噴氨調節閥的控制指令，以合理的閥門開度維持合適的氨流量。現有的SCR(Selective Catalytic Reduction，選擇性催化還原法)脫硝技術大多使用NOx(氮氧化物)分析儀作為測量NOx的儀器，但NOx分析儀大概每四小時進行一次吹掃動作。在吹掃動作時NOx分析儀可視為無動作，即進入「盲區」，此時無法測量NOx的含量，導致整個脫硝系統不能精確控制噴氨量，造成噴氨過少致使氮氧化物含量升高，噴氨過量導致氨逃逸等問題。

技術實現要素：

本實用新型的目的是針對現有技術的不足，提供一種能有效防止在吹掃動作時因NOx測量不準確造成的氮氧化物升高、氨逃逸問題的抑制吹掃對火電廠氮氧化物排放影響的控制系統。

本實用新型解決問題的技術方案是：提供一種抑制吹掃對火電廠氮氧化物排放影響的控制系統，包括順次相連的SCR(Selective Catalytic Reduction，選擇性催化還原法)反應器、DCS(Distributed Control System，分布式控制系統)煙氣量動態檢測器、NOx濃度變化量運算模塊、微分整合模塊、噴氨量計算模塊和噴氨控制器，所述SCR反應器和NOx濃度變化量運算模塊之間設有吹掃狀態信號監測器，所述DCS煙氣量動態檢測器和微分整合模塊之間設有第一延時模塊，所述SCR反應器具有A側入口和B側入口。

進一步地，所述第一延時模塊和微分整合模塊之間設有限副模塊。

進一步地，所述NOx濃度變化量運算模塊包括相互連接的第一選擇模塊和減法模塊，所述第一選擇模塊分別與吹掃狀態信號監測器和DCS煙氣量動態檢測器相連，所述減法模塊和微分整合模塊相連。

進一步地，所述第一選擇模塊和DCS煙氣量動態檢測器之間設有第二延時模塊。

進一步地，所述微分整合模塊包括相互連接的加法模塊和第二選擇模塊，所述加法模塊與NOx濃度變化量運算模塊相連，所述第二選擇模塊分別與第一延時模塊和噴氨量計算模塊相連。

抑制吹掃對火電廠氮氧化物排放影響的控制方法，包括如下步驟：

步驟1：在SCR反應器的A側入口和B側入口均無吹掃動作時，第二延時模塊對DCS煙氣量動態檢測器檢測的SCR反應器的A側入口和B側入口的NOx濃度實測值分別進行濾波處理，第一選擇模塊分別將濾波後的SCR反應器的A側入口和B側入口的NOx濃度實測值作為輸入量，分別得到吹掃前A側入口的NOx濃度保持值和吹掃前B側入口的NOx濃度保持值；

步驟2：啟動吹掃操作，對SCR反應器的A側入口或B側入口進行吹掃，此時第一選擇模塊將SCR反應器有吹掃動作的一側入口的濾波後的NOx濃度實測值作為輸入量，然後減法模塊用濾波後的NOx濃度實測值減去吹掃前相應側入口的NOx濃度保持值得到相應側入口的NOx濃度變化量；

步驟3：微分整合模塊對SCR反應器的A側入口和B側入口的NOx濃度分別進行整合，在A側入口進行吹掃時，將B側入口的NOx濃度變化量加到A側；在B側入口進行吹掃時，將A側入口的NOx濃度變化量加到B側；

步驟4：將步驟3得到的整合後的SCR反應器的A側入口的NOx濃度作為前饋加入到A側入口的噴氨量計算中，將步驟3得到的整合後的SCR反應器的B側入口的NOx濃度作為前饋加入到B側入口的噴氨量計算中，並分別根據機組負荷對噴氨量進行修正，噴氨控制器根據修正後的噴氨量調節噴氨閥門開度。

進一步地，所述步驟3中：

對SCR反應器的A側入口的NOx濃度進行整合的方法為：在SCR反應器的A側入口沒有吹掃動作時，第二選擇模塊選擇SCR反應器的A側入口濾波後的NOx實測值作為輸入量；在SCR反應器的A側入口有吹掃動作時，第二選擇模塊選擇SCR反應器的A側入口NOx濃度保持值和B側入口NOx濃度變化量之和作為輸入量，得到SCR反應器的A側入口NOx濃度整合值；

對SCR反應器的B側入口的NOx濃度進行整合的方法為：在SCR反應器的B側入口沒有吹掃動作時，第二選擇模塊選擇SCR反應器的B側入口濾波後的NOx實測值作為輸入量；在SCR反應器的B側入口有吹掃動作時，第二選擇模塊選擇SCR反應器的B側入口NOx濃度保持值和A側入口NOx濃度變化量之和作為輸入量，得到SCR反應器的B側入口NOx濃度整合值。

進一步地，所述步驟4中對A側入口的噴氨量的計算包括如下步驟：

4.1，計算SCR反應器的A側入口的煙氣流量V，計算公式為：

其中，W為通入SCR反應器的煙氣總風量，W的單位為t/h，t/h表示噸/小時；

4.2，計算SCR反應器的A側入口的煙氣流量V中的NOx質量流量計算公式為：

其中，C1表示SCR反應器的A側入口整合後的NOx濃度，C2表示SCR反應器的出口NOx濃度設定值；

4.3，計算氨氣的質量流量計算公式為：

4.4，對噴氨量進行修正，修正公式為：

其中，表示修正後的噴氨量，F(x)為折線函數，x表示機組負荷，F(x)的輸出值根據現場機組負荷的數據分析得出，

對SCR反應器的B側入口的噴氨量的計算方法與對A側入口的噴氨量的計算方法相同。

進一步地，所述步驟4.3中，氨氣的質量流量也能轉換為體積流量轉換公式為：

本實用新型的有益效果為：

1、本實用新型所述控制系統克服了現有技術脫硝控制策略中NOx分析儀在吹掃過程中測量不準確，容易造成誤操作導致氮氧化物排放量升高、氨逃逸的問題，本實用新型所述控制系統能有效抑制吹掃對火電廠氮氧化物排放的影響；

2、本實用新型所述的抑制吹掃對火電廠氮氧化物排放影響的控制系統能在火電廠的各類分散控制系統(DCS)中通過組態方式實現，所述控制系統已在某電廠#1、#2機組(660MW)上成功運用；

3、採用本實用新型的技術後，在吹掃操作時煙氣出口氮氧化物、氨逃逸率沒有明顯的突變，有效抑制了因吹掃操作造成的一系列影響，減少了汙染物的排放。

附圖說明

圖1是本實用新型所述抑制吹掃對火電廠氮氧化物排放影響的控制系統的結構示意框圖；

圖2是採用本實用新型所述控制系統對SCR反應器的A側入口的NOx濃度進行整合的方法流程示意圖；

圖3是採用本實用新型所述控制系統對SCR反應器的B側入口的NOx濃度進行整合的方法流程示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式，對本實用新型作進一步的說明。

如圖1所示，一種抑制吹掃對火電廠氮氧化物排放影響的控制系統，包括順次相連的SCR反應器、DCS煙氣量動態檢測器、NOx濃度變化量運算模塊、微分整合模塊、噴氨量計算模塊和噴氨控制器，所述SCR反應器和NOx濃度變化量運算模塊之間設有吹掃狀態信號監測器，所述DCS煙氣量動態檢測器和微分整合模塊之間設有第一延時模塊，所述SCR反應器具有A側入口和B側入口。

所述第一延時模塊和微分整合模塊之間設有限副模塊。

所述NOx濃度變化量運算模塊包括相互連接的第一選擇模塊和減法模塊，所述第一選擇模塊分別與吹掃狀態信號監測器和DCS煙氣量動態檢測器相連，所述減法模塊和微分整合模塊相連。

所述第一選擇模塊和DCS煙氣量動態檢測器之間設有第二延時模塊。

所述微分整合模塊包括相互連接的加法模塊和第二選擇模塊，所述加法模塊與NOx濃度變化量運算模塊相連，所述第二選擇模塊分別與第一延時模塊和噴氨量計算模塊相連。

如圖2和圖3所示，一種抑制吹掃對火電廠氮氧化物排放影響的控制方法，包括如下步驟：

步驟1：在SCR反應器的A側入口和B側入口均無吹掃動作時，第一選擇模塊的選擇信號為0，由於兩側入口NOx實測值往往具有擾動，慣性環節第二延時模塊作為濾波操作對兩側入口NOx實測值進行濾波處理，第二延時模塊對DCS煙氣量動態檢測器檢測的SCR反應器的A側入口和B側入口的NOx濃度實測值分別進行濾波處理，第一選擇模塊分別將濾波後的SCR反應器的A側入口和B側入口的NOx濃度實測值作為輸入量，分別得到吹掃前A側入口的NOx濃度保持值和吹掃前B側入口的NOx濃度保持值；

步驟2：啟動吹掃操作，對SCR反應器的A側入口或B側入口進行吹掃，即SCR反應器的A側入口的吹掃信號和B側入口的吹掃信號通過一個或運算模塊後再與第一選擇模塊相連，此時第一選擇模塊的選擇信號為1，圖2表示對SCR反應器的A側入口進行吹掃，圖3表示對SCR反應器的B側入口進行吹掃，此時第一選擇模塊將SCR反應器有吹掃動作的一側入口的濾波後的NOx濃度實測值作為輸入量，然後減法模塊用濾波後的NOx濃度實測值減去吹掃前相應側入口的NOx濃度保持值得到相應側入口的NOx濃度變化量；

步驟3：微分整合模塊對SCR反應器的A側入口和B側入口的NOx濃度分別進行整合，在A側入口進行吹掃時，將B側入口的NOx濃度變化量加到A側；在B側入口進行吹掃時，將A側入口的NOx濃度變化量加到B側；

如圖2所示，對SCR反應器的A側入口的NOx濃度進行整合的方法為：在SCR反應器的A側入口沒有吹掃動作時，第二選擇模塊的選擇信號為0，第二選擇模塊選擇SCR反應器的A側入口濾波後的NOx實測值作為輸入量；在SCR反應器的A側入口有吹掃動作時，第二選擇模塊的選擇信號為1，第二選擇模塊選擇SCR反應器的A側入口NOx濃度保持值和B側入口NOx濃度變化量之和作為輸入量，得到SCR反應器的A側入口NOx濃度整合值；

如圖3所示，對SCR反應器的B側入口的NOx濃度進行整合的方法為：在SCR反應器的B側入口沒有吹掃動作時，第二選擇模塊的選擇信號為1，第二選擇模塊選擇SCR反應器的B側入口濾波後的NOx實測值作為輸入量；在SCR反應器的B側入口有吹掃動作時，第二選擇模塊的選擇信號為1，第二選擇模塊選擇SCR反應器的B側入口NOx濃度保持值和A側入口NOx濃度變化量之和作為輸入量，得到SCR反應器的B側入口NOx濃度整合值。

步驟4：將步驟3得到的整合後的SCR反應器的A側入口的NOx濃度作為前饋加入到A側入口的噴氨量計算中，將步驟3得到的整合後的SCR反應器的B側入口的NOx濃度作為前饋加入到B側入口的噴氨量計算中，並分別根據機組負荷對噴氨量進行修正，噴氨控制器根據修正後的噴氨量調節噴氨閥門開度。

所述步驟4中對A側入口的噴氨量的計算包括如下步驟：

4.1，計算SCR反應器的A側入口的煙氣流量V，計算公式為：

其中，W為通入SCR反應器的煙氣總風量，W的單位為t/h，t/h表示噸/小時；

4.2，計算SCR反應器的A側入口的煙氣流量V中的NOx質量流量計算公式為：

其中，C1表示SCR反應器的A側入口整合後的NOx濃度，C2表示SCR反應器的出口NOx濃度設定值；

4.3，計算氨氣的質量流量計算公式為：

4.4，對噴氨量進行修正，修正公式為：

其中，表示修正後的噴氨量，F(x)為折線函數，x表示機組負荷，F(x)的輸出值根據現場機組負荷的數據分析得出，

對SCR反應器的B側入口的噴氨量的計算方法與對A側入口的噴氨量的計算方法相同。

所述步驟4.3中，氨氣的質量流量

也能轉換為體積流量轉換公式為：

本實用新型並不限於上述實施方式，在不背離本實用新型實質內容的情況下，本領域技術人員可以想到的任何變形、改進、替換均落入本實用新型的保護範圍。