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CN113304609A - 一种用于火电机组脱硝系统的平衡控制方法 - Google Patents

一种用于火电机组脱硝系统的平衡控制方法 Download PDF

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CN113304609A CN202110589554.XA CN202110589554A CN113304609A CN 113304609 A CN113304609 A CN 113304609A CN 202110589554 A CN202110589554 A CN 202110589554A CN 113304609 A CN113304609 A CN 113304609A
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胡显亭
杨荣
李荣春
杨康
祝建飞
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王阳
尚天坤
王念龙
沈建峰
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Shanghai Minghua Power Technology Co ltd
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State Power Investment Group Xiexin Binhai Power Generation Co ltd
Shanghai Minghua Power Technology Co ltd
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Abstract

本发明涉及一种用于火电机组脱硝系统的平衡控制方法,该方法包括:一方面,利用烟道出口NOx浓度小时均值的环保考核特性,在每个考核时间段内,实时统计NOx浓度均值变化情况,并计算为满足环保考核要求,未来需要的NOx浓度控制值,据此对喷氨流量设定值进行修正,实现烟道出口NOx和SCR出口NOx的平衡控制;另一方面,依据烟道两侧氨逃逸率偏差,对两侧SCR的喷氨流量设定值进行修正,实现氨逃逸平衡控制。与现有技术相比,本发明具有提高火电机组脱硝控制性能、减少脱硝喷氨流量消耗和提高机组安全稳定运行能力等优点。

Description

一种用于火电机组脱硝系统的平衡控制方法
技术领域
本发明涉及一种火电机组的脱硝控制方法,尤其是涉及一种用于火电机组脱硝系统的平衡控制方法。
背景技术
随着国家对环保要求的日趋严格,火电机组烟气脱硝已成为一项严峻的任务。选择性催化还原(SCR)技术作为目前应用最广、效果最好的烟气脱硝技术,在国内外应用较为广泛。SCR烟气脱硝反应机理复杂,脱硝效率受反应温度、烟气流速、催化剂特性、氨氮摩尔比等因素影响,而喷氨量的控制对脱硝效果具有至关重要的作用。喷氨量少造成SCR系统脱硝效率较低,出口NOx超标排放,对环境造成污染;喷氨量过多则会造成过量氨逃逸,容易造成催化剂失效、空预器堵塞等问题,而且氨过量也会增加经济成本。
目前,火电机组对于喷氨量的控制在锅炉尾部烟道分为两侧独立进行,每侧仅根据同侧的SCR出口NOx浓度进行调节。由于两侧烟道SCR催化剂活性会有所不同,两侧脱硝效率存在一定的偏差,若两侧SCR出口NOx控制在同一定值,效率低的一侧氨逃逸率必然高于效率高的一侧,造成一定的喷氨量的浪费。同时,同时,环保部门以锅炉烟道出口NOx实测值作为机组排放的最终检测值,而受锅炉尾部烟道烟气流场不均匀影响,烟道出口NOx浓度测量值与SCR出口NOx浓度测量值通常存在较大差异,仅根据SCR出口NOx浓度进行脱硝控制容易造成烟道出口NOx浓度偏高或偏低的情况,脱硝控制效果不理想。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于火电机组脱硝系统的平衡控制方法,该方法提高火电机组脱硝控制性能、减少脱硝喷氨流量消耗和提高机组安全稳定运行能力。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
根据本发明的一个方面,提供了一种用于火电机组脱硝系统的平衡控制方法,该方法包括:
一方面,利用烟道出口NOx浓度小时均值的环保考核特性,在每个考核时间段内,实时统计NOx浓度均值变化情况,并计算为满足环保考核要求,未来需要的NOx浓度控制值,据此对喷氨流量设定值进行修正,实现烟道出口NOx和SCR出口NOx的平衡控制;
另一方面,依据烟道两侧氨逃逸率偏差,对两侧SCR的喷氨流量设定值进行修正,实现氨逃逸平衡控制。
作为优选的技术方案,该方法保证烟道出口NOx排放量维持不变的情况下,效率高的一侧承担更多的脱硝任务,同时实现烟道出口NOx和SCR出口NOx的平衡控制,提高机组脱硝控制性能。
作为优选的技术方案,该方法具体包括以下步骤:
步骤1)确定两侧SCR出口NOx浓度设定值和烟道出口NOx浓度考核定值;
步骤2)统计每个环保考核时间段内烟道出口NOx浓度均值变化情况,并计算为满足设定要求未来需要的NOx浓度控制值;
步骤3)将步骤2)中计算得到的未来需要的烟道出口NOx浓度控制值与烟道出口NOx浓度之间的偏差经折算后叠加致两侧SCR喷氨流量设定值上;
步骤4)读取两侧SCR出口氨逃逸率,并根据两侧氨逃逸率偏差,对两侧SCR喷氨流量设定值进行修正。
作为优选的技术方案,所述的步骤1)中的SCR出口NOx浓度设定值由运行人员手动设定。
作为优选的技术方案,所述的步骤1)中的烟道出口NOx浓度考核定值根据环保部门考核要求确定。
作为优选的技术方案,所述的烟道出口NOx浓度考核定值低于环保考核要求值。
作为优选的技术方案,所述的步骤2)中的统计以秒或者分钟为单位进行。
作为优选的技术方案,所述的步骤2)中的计算为满足设定要求未来需要的NOx浓度控制值具体公式如下:
Figure BDA0003088987880000031
其中Ck为k时刻计算得到的未来需要的NOx浓度控制值,Csp为烟道出口NOx浓度定值,Ci为i时刻实际测量得到的烟道出口NOx浓度,N为考核时间段内总的计算时刻数。
作为优选的技术方案,所述的步骤4)的修正方法为:将两侧氨逃逸率偏差作为PID控制器的计算量,实时计算修正量,氨逃逸率高的一侧的喷氨流量设定值减去该修正量,氨逃逸率小的一侧叠加该修正量。
作为优选的技术方案,将仅步骤3)和步骤4)修正后的喷氨流量设定值作为两侧SCR喷氨流量控制的最终设定值,进行脱硝控制。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
1)本发明一方面利用烟道出口NOx浓度小时均值的环保考核特性,在每个考核时间段内,实时统计NOx浓度均值变化情况,并计算为满足环保考核要求,未来需要的NOx浓度控制值,并据此对喷氨流量设定值进行修正,真正实现了烟道出口NOx和SCR出口NOx的平衡控制,提高脱硝控制性能和效率;
2)本发明另一方面,依据烟道两侧氨逃逸率偏差,对两侧SCR的喷氨流量设定值进行修正,实现氨逃逸平衡控制,在保证烟道出口NOx排放量维持不变的情况下,效率高的一侧承担更多的脱硝任务,减少整体喷氨量,同时也减缓因氨逃逸率大而造成省煤器及空预器堵塞的情况,提高机组安全稳定运行能力
附图说明
图1为本发明的控制示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明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发明的一部分实施例,而不是全部实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都应属于本发明保护的范围。
本发明一种用于火电机组脱硝系统的平衡控制方法,该方法具体实现过程如下:
1)确定两侧SCR出口NOx浓度设定值和烟道出口NOx浓度考核定值,SCR出口NOx浓度由运行人员手动设定,烟道出口NOx浓度定值根据环保部门考核要求确定,需低于环保考核要求值。
2)以秒或者分钟为单位统计每个环保考核时间段内烟道出口NOx浓度均值变化情况,并计算为满足设定要求未来需要的NOx浓度控制值;
Figure BDA0003088987880000041
式中,Ck为k时刻计算得到的未来需要的NOx浓度控制值,Csp为烟道出口NOx浓度定值,Ci为i时刻实际测量得到的烟道出口NOx浓度,N为考核时间段内总的计算时刻数。
3)将步骤2)中计算得到的未来需要的烟道出口NOx浓度控制值与烟道出口NOx浓度之间的偏差经折算后叠加致两侧SCR喷氨流量设定值上;
4)读取两侧SCR出口氨逃逸率,并根据两侧氨逃逸率偏差,对两侧SCR喷氨流量设定值进行修正;
5)步骤4)修正方法为,将两侧氨逃逸率偏差作为PID控制器的计算量,实时计算修正量,氨逃逸率高的一侧的喷氨流量设定值减去该修正量,氨逃逸率小的一侧叠加该修正量;
6)将仅步骤3)和步骤5)修正后的喷氨流量设定值作为两侧SCR喷氨流量控制的最终设定值,进行脱硝控制。
具体实施例
某1000MW超超临界火电机组脱硝系统平衡控制实施:
1)1)确定两侧SCR出口NOx浓度设定值和烟道出口NOx浓度考核定值,SCR出口NOx浓度由运行人员手动设定为30mg/m3,烟道出口NOx浓度定值根据环保部门考核要求(50mg/m3)确定,设定为40mg/m3
2)以秒为单位统计每个环保考核时间段内烟道出口NOx浓度均值变化情况,并计算为满足设定要求未来需要的NOx浓度控制值;
Figure BDA0003088987880000042
式中,Ck为k时刻计算得到的未来需要的NOx浓度控制值,Csp为烟道出口NOx浓度定值,Ci为i时刻实际测量得到的烟道出口NOx浓度,N为考核时间段内总的计算时刻数3600。
3)将步骤2)中计算得到的未来需要的烟道出口NOx浓度控制值与烟道出口NOx浓度之间的偏差经折算后叠加致两侧SCR喷氨流量设定值上;
4)读取两侧SCR出口氨逃逸率,并根据两侧氨逃逸率偏差,对两侧SCR喷氨流量设定值进行修正;
5)步骤4)修正方法为,将两侧氨逃逸率偏差作为PID控制器的计算量,实时计算修正量,氨逃逸率高的一侧的喷氨流量设定值减去该修正量,氨逃逸率小的一侧叠加该修正量;PID控制器参数为:P=0.1,I=2000,D=0。
6)将仅步骤3)和步骤5)修正后的喷氨流量设定值作为两侧SCR喷氨流量控制的最终设定值,进行脱硝控制。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到各种等效的修改或替换,这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于火电机组脱硝系统的平衡控制方法,其特征在于,该方法包括:
一方面,利用烟道出口NOx浓度小时均值的环保考核特性,在每个考核时间段内,实时统计NOx浓度均值变化情况,并计算为满足环保考核要求,未来需要的NOx浓度控制值,据此对喷氨流量设定值进行修正,实现烟道出口NOx和SCR出口NOx的平衡控制;
另一方面,依据烟道两侧氨逃逸率偏差,对两侧SCR的喷氨流量设定值进行修正,实现氨逃逸平衡控制。
2.根据权利要求1所述的一种用于火电机组脱硝系统的平衡控制方法,其特征在于,该方法保证烟道出口NOx排放量维持不变的情况下,效率高的一侧承担更多的脱硝任务。
3.根据权利要求1所述的一种用于火电机组脱硝系统的平衡控制方法,其特征在于,该方法具体包括以下步骤:
步骤1)确定两侧SCR出口NOx浓度设定值和烟道出口NOx浓度考核定值;
步骤2)统计每个环保考核时间段内烟道出口NOx浓度均值变化情况,并计算为满足设定要求未来需要的NOx浓度控制值;
步骤3)将步骤2)中计算得到的未来需要的烟道出口NOx浓度控制值与烟道出口NOx浓度之间的偏差经折算后叠加致两侧SCR喷氨流量设定值上;
步骤4)读取两侧SCR出口氨逃逸率,并根据两侧氨逃逸率偏差,对两侧SCR喷氨流量设定值进行修正。
4.根据权利要求3所述的一种用于火电机组脱硝系统的平衡控制方法,其特征在于,所述的步骤1)中的SCR出口NOx浓度设定值由运行人员手动设定。
5.根据权利要求3所述的一种用于火电机组脱硝系统的平衡控制方法,其特征在于,所述的步骤1)中的烟道出口NOx浓度考核定值根据环保部门考核要求确定。
6.根据权利要求5所述的一种用于火电机组脱硝系统的平衡控制方法,其特征在于,所述的烟道出口NOx浓度考核定值低于环保考核要求值。
7.根据权利要求3所述的一种用于火电机组脱硝系统的平衡控制方法,其特征在于,所述的步骤2)中的统计以秒或者分钟为单位进行。
8.根据权利要求3所述的一种用于火电机组脱硝系统的平衡控制方法,其特征在于,所述的步骤2)中的计算为满足设定要求未来需要的NOx浓度控制值具体公式如下:
Figure FDA0003088987870000021
其中Ck为k时刻计算得到的未来需要的NOx浓度控制值,Csp为烟道出口NOx浓度定值,Ci为i时刻实际测量得到的烟道出口NOx浓度,N为考核时间段内总的计算时刻数。
9.根据权利要求3所述的一种用于火电机组脱硝系统的平衡控制方法,其特征在于,所述的步骤4)的修正方法为:将两侧氨逃逸率偏差作为PID控制器的计算量,实时计算修正量,氨逃逸率高的一侧的喷氨流量设定值减去该修正量,氨逃逸率小的一侧叠加该修正量。
10.根据权利要求3所述的一种用于火电机组脱硝系统的平衡控制方法,其特征在于,将仅步骤3)和步骤4)修正后的喷氨流量设定值作为两侧SCR喷氨流量控制的最终设定值,进行脱硝控制。
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