论文部分内容阅读
[摘 要]安庆石化热电部所采用的脱销工艺为选择性催化还原（SCR）技术。在整个脱销流程中，需氨量的自动控制即混合器入口氨气流量调节阀开度控制，又是非常重要的一项环节，它决定着脱硝效率、脱硝工艺的品质以及在脱销系统运行中人力资源的合理分配。
[关键词]脱销；氨气；自动控制；NOx
中图分类号：TG403 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）17-0196-02
1.概述
在脱销自动控制中，主要是控制氨气流量调节阀，控制喷氨量，使NOx出口值保持稳定并低于国家排放标准，从而保证脱硝效率。由选择性催化还原烟气脱硝的化学反应方程式可知，若NH3投入量超过需求量，则NH3氧化等副反应的反应速率将增大，从而降低NOx的脱除效率，同时也增加了净化烟气中未转化NH3的排放浓度，造成二次污染；若NH3投入量小于需求量，则会导致NOx脱除效率降低，达不到锅炉烟气脱硝的目的。在日常生产中，人为调节很难保证氨气的配比，如果氨气调节阀开度不能满足脱销需要，则脱销形同虚设，故脱销自动控制系统是必须也是必要的。
2.安庆石化热电部锅炉喷氨自动控制逻辑
安庆石化热电部锅炉使用的DCS控制系统为和利时MACS系统，控制逻辑非常直观明了，主要逻辑如下所示：
2.1 需氨量的计算公式
需氨量=（锅炉负荷/锅炉额定蒸发量）*每小时平均烟气量*（NOx入口浓度计算-喷氨副调节设定值）*主控制回路需氨量修正值*需氨量参数系数
2.2 主调节回路逻辑（图1）
2.3 副调节回路逻辑（图2）
2.4 切手动条件（图3）
3.NOx出口定值的控制及运行效果
喷氨自动的最终目的就是将NOx出口值控制在国家规定的标准内，而其过程中的一系列控制算法及条件都是为实现这一目的而服务的，这也是整个脱销系统的最终目标。
3.1 控制NOx出口定值的必要性
作为副调节控制回路的输入量，NOx出口定值控制是保持NOx出口恒定。根据环境空气质量标准，控制反应器NOx为定值比控制固定的脱氮效率更容易监视，同时氨气消耗量更少。
控制系统为串级比值控制系统，烟气中的NOx流量为主动流量，NH3为从动流量，反应器出口NOx浓度为被调量，氨气流量调节阀开度为调节量。 根据NOx入口实际测量值以及NOx出口设定值计算出预置流量比，预置比作为控制器的基准来输出，NOx出口实际测量值与NOx出口设定值进行比较后通过PID调节器的输出作为修正，最终确定控制系统当前需要的比值。
3.2 投自动情况
投入自动时，经过反应器进口氧气浓度计算后的反应器NOx入口浓度减去喷氨副调设定值与其他常数的乘积产生NOx流量信号，此信号乘上当前锅炉的负荷率就是基本氨气流量信号，该信号作为主动流量送到氨气流量调节器（主调），与喷氨流量测量值进行比值调节（粗调），调节过程结束后，若反应器NOx出口浓度与其设定值不相等，则反应器NOx出口浓度调节器（副调）根据其入口偏差进一步修正主控回路需氨量（细调），改变喷氨流量，使反应器NOx出口浓度等于给定值，保证脱硝效率。
3.3 在手动情况及切手动条件
手动时，运行人员通过操作器直接控制氨气流量调节阀开度，改变喷氨流量，使反应器NOx出口濃度等于给定值，保证脱硝效率，此时自动系统处于跟踪状态，氨气流量调节器（主调）的输出跟踪自动/手动切换器的输出，反应器NOx出口浓度调节器（副调）的输出跟踪氨气流量测量值与基本氨气流量信号的差。
当反应器出/入口NOx浓度测量值失效、混合器入口氨气流量值失效、喷氨主/副调节偏差报警、氨气总管开关阀保护关、反应器入口NOx浓度测量值与给定值偏差超过允许值，这其中任一条件满足时，系统自动切为手动。当氨逃逸率高或稀释风流量低或反应器进口烟气温度低时，通过设置自动/手动切换器的输出限幅值，自动关闭氨气流量调节阀，停止喷氨。
3.4 锅炉脱销自动跟踪情况
安庆石化热电部#4炉脱硝系统喷氨自动已正式投入运行，其跟踪情况良好、延迟小、NOx出口值稳定并达到国家标准。以下选取NOx入口值有明显波动的情况截取#4炉的一段曲线，如图4所示：
4.喷氨自动实现中存在的不利因素及解决思路
因为安庆石化热电部为母管制机组，故单台锅炉负荷变化情况较多，但负荷变化幅度较小，这就需要喷氨自动具有快速调节性。由于脱硝系统存在明显的NOx反应器催化剂反馈滞后和NOx分析仪响应滞后的问题，因此，在控制回路中加入大负荷变化预喷氨措施。其原理是将烟气流量信号用作预示负荷变化的超前信号。对于负荷变化信号有必要的采用一个尽可能迅速的预测NOx变化的信号，在某些情况下，发电量需求信号、主蒸汽流量信号等能比烟气流量信号更迅速地预测NOx的变化。
如果由于脱硝催化剂反应缓慢等原因导致控制效果不能很好满足调节要求时，除根据系统特点调整调节系统从而改变调节品质外，还可以从以下几方面进行处理：缩短NOx分析仪采样管以保证即时的检测响应；采用能够灵敏地预测NOx变化的信号；催化剂在NOx变化前提前吸收足量的氨气来弥补反应滞后。
5.总结
2015年初安庆石化热电部4台锅炉脱硝改造全部完成，喷氨自动投入状况均良好，脱硝效率、氨逃逸等指标均达到了国家规定标准。由于喷氨自动的良好运行在日常生产中只需很少的人力资源即可保证整个脱硝系统的正常运转，同时氨气的合理利用也保证了脱销的经济性。喷氨自动的实现，在保证经济发展的同时尽可能的减少对环境的污染，在国家环保事业中起到了较大的作用。
参考文献
[1] 禾志强，祁利明.SCR烟气脱硝系统的运行方式及控制[J].热力发电.2009，38（11）：93-96.
[2] 李宏.宁海电厂烟气脱硝控制技术介绍[J].电力环境保护.2008，24（4）：39-41.
[关键词]脱销；氨气；自动控制；NOx
中图分类号：TG403 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）17-0196-02
1.概述
在脱销自动控制中，主要是控制氨气流量调节阀，控制喷氨量，使NOx出口值保持稳定并低于国家排放标准，从而保证脱硝效率。由选择性催化还原烟气脱硝的化学反应方程式可知，若NH3投入量超过需求量，则NH3氧化等副反应的反应速率将增大，从而降低NOx的脱除效率，同时也增加了净化烟气中未转化NH3的排放浓度，造成二次污染；若NH3投入量小于需求量，则会导致NOx脱除效率降低，达不到锅炉烟气脱硝的目的。在日常生产中，人为调节很难保证氨气的配比，如果氨气调节阀开度不能满足脱销需要，则脱销形同虚设，故脱销自动控制系统是必须也是必要的。
2.安庆石化热电部锅炉喷氨自动控制逻辑
安庆石化热电部锅炉使用的DCS控制系统为和利时MACS系统，控制逻辑非常直观明了，主要逻辑如下所示：
2.1 需氨量的计算公式
需氨量=（锅炉负荷/锅炉额定蒸发量）*每小时平均烟气量*（NOx入口浓度计算-喷氨副调节设定值）*主控制回路需氨量修正值*需氨量参数系数
2.2 主调节回路逻辑（图1）
2.3 副调节回路逻辑（图2）
2.4 切手动条件（图3）
3.NOx出口定值的控制及运行效果
喷氨自动的最终目的就是将NOx出口值控制在国家规定的标准内，而其过程中的一系列控制算法及条件都是为实现这一目的而服务的，这也是整个脱销系统的最终目标。
3.1 控制NOx出口定值的必要性
作为副调节控制回路的输入量，NOx出口定值控制是保持NOx出口恒定。根据环境空气质量标准，控制反应器NOx为定值比控制固定的脱氮效率更容易监视，同时氨气消耗量更少。
控制系统为串级比值控制系统，烟气中的NOx流量为主动流量，NH3为从动流量，反应器出口NOx浓度为被调量，氨气流量调节阀开度为调节量。 根据NOx入口实际测量值以及NOx出口设定值计算出预置流量比，预置比作为控制器的基准来输出，NOx出口实际测量值与NOx出口设定值进行比较后通过PID调节器的输出作为修正，最终确定控制系统当前需要的比值。
3.2 投自动情况
投入自动时，经过反应器进口氧气浓度计算后的反应器NOx入口浓度减去喷氨副调设定值与其他常数的乘积产生NOx流量信号，此信号乘上当前锅炉的负荷率就是基本氨气流量信号，该信号作为主动流量送到氨气流量调节器（主调），与喷氨流量测量值进行比值调节（粗调），调节过程结束后，若反应器NOx出口浓度与其设定值不相等，则反应器NOx出口浓度调节器（副调）根据其入口偏差进一步修正主控回路需氨量（细调），改变喷氨流量，使反应器NOx出口浓度等于给定值，保证脱硝效率。
3.3 在手动情况及切手动条件
手动时，运行人员通过操作器直接控制氨气流量调节阀开度，改变喷氨流量，使反应器NOx出口濃度等于给定值，保证脱硝效率，此时自动系统处于跟踪状态，氨气流量调节器（主调）的输出跟踪自动/手动切换器的输出，反应器NOx出口浓度调节器（副调）的输出跟踪氨气流量测量值与基本氨气流量信号的差。
当反应器出/入口NOx浓度测量值失效、混合器入口氨气流量值失效、喷氨主/副调节偏差报警、氨气总管开关阀保护关、反应器入口NOx浓度测量值与给定值偏差超过允许值，这其中任一条件满足时，系统自动切为手动。当氨逃逸率高或稀释风流量低或反应器进口烟气温度低时，通过设置自动/手动切换器的输出限幅值，自动关闭氨气流量调节阀，停止喷氨。
3.4 锅炉脱销自动跟踪情况
安庆石化热电部#4炉脱硝系统喷氨自动已正式投入运行，其跟踪情况良好、延迟小、NOx出口值稳定并达到国家标准。以下选取NOx入口值有明显波动的情况截取#4炉的一段曲线，如图4所示：
4.喷氨自动实现中存在的不利因素及解决思路
因为安庆石化热电部为母管制机组，故单台锅炉负荷变化情况较多，但负荷变化幅度较小，这就需要喷氨自动具有快速调节性。由于脱硝系统存在明显的NOx反应器催化剂反馈滞后和NOx分析仪响应滞后的问题，因此，在控制回路中加入大负荷变化预喷氨措施。其原理是将烟气流量信号用作预示负荷变化的超前信号。对于负荷变化信号有必要的采用一个尽可能迅速的预测NOx变化的信号，在某些情况下，发电量需求信号、主蒸汽流量信号等能比烟气流量信号更迅速地预测NOx的变化。
如果由于脱硝催化剂反应缓慢等原因导致控制效果不能很好满足调节要求时，除根据系统特点调整调节系统从而改变调节品质外，还可以从以下几方面进行处理：缩短NOx分析仪采样管以保证即时的检测响应；采用能够灵敏地预测NOx变化的信号；催化剂在NOx变化前提前吸收足量的氨气来弥补反应滞后。
5.总结
2015年初安庆石化热电部4台锅炉脱硝改造全部完成，喷氨自动投入状况均良好，脱硝效率、氨逃逸等指标均达到了国家规定标准。由于喷氨自动的良好运行在日常生产中只需很少的人力资源即可保证整个脱硝系统的正常运转，同时氨气的合理利用也保证了脱销的经济性。喷氨自动的实现，在保证经济发展的同时尽可能的减少对环境的污染，在国家环保事业中起到了较大的作用。
参考文献
[1] 禾志强，祁利明.SCR烟气脱硝系统的运行方式及控制[J].热力发电.2009，38（11）：93-96.
[2] 李宏.宁海电厂烟气脱硝控制技术介绍[J].电力环境保护.2008，24（4）：39-41.