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CN108159881B - 一种基于优化运行的scr脱硝随动控制系统及方法 - Google Patents

一种基于优化运行的scr脱硝随动控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于优化运行的SCR脱硝随动控制系统及方法，包括：设定值模块，用于接收节能模块及应急模块信号；节能模块，通过监测到控制品质变好时，逐渐提高设定值，当控制品质变差，随之减小设定值，增大控制过程整体喷氨量，保证出口NOx浓度波动时不超过允许上限；应急模块，当监测到出口NOx浓度由于异常工况引起大幅变化时，快速改变设定值进行干预调整，及时减小NOx浓度变化幅度，并在趋于稳定后，逐渐恢复至原设定值状态；控制模块，用于根据设定值的要求，通过输出控制量控制相应设备，自动控制脱硝系统出口NOx浓度。本发明的优点在于：采用脱硝控制系统设定值随动控制设计，可以实现脱硝控制系统的自动节能和优化运行。

Description

一种基于优化运行的SCR脱硝随动控制系统及方法
技术领域
本发明涉及脱硝控制领域，尤其涉及一种基于优化运行的SCR脱硝控制系统及方法。
背景技术
SCR脱硝系统是近年来火力发电新增的用于烟气处理的环节，锅炉燃烧产生的烟气经过省煤器后就进入了脱硝系统，首先在喷氨栅格部位与经过稀释后的氨气相遇，然后进入脱硝反应器，烟气中的NOx在反应器中与吸附在催化剂表面的NH3发生催化氧化还原反应，脱除烟气中的部分NOx，最后烟气经过空气预热器、除尘装置和引风机进入到脱硫系统，通过烟囱排入大气。
脱硝控制系统，通过调节进入脱硝系统的氨气量，实现对出口NOx浓度的控制。一方面充足的氨气量，才能保证NOx的反应效果，达到环保的考核要求。但另一方面，作为还原剂的NH3的过量使用存在成本问题，而产生的氨逃逸过多容易与烟气中SO3反应生成硫酸氢胺引起空预器堵塞，增大辅机出力，危急运行安全。
目前现有的脱硝系统控制思路都只考虑NOx浓度控制精度问题，在实现NOx浓度的精确控制后，就能在确保NOx不超标的前提下，通过人为操作提高控制设定值，从而间接减少喷氨量和氨逃逸。
另外由于锅炉燃烧的变化对NOx有很大影响，在实际运行中，遇到极端工况，当NOx浓度有较大变化时，仅依靠自动控制策略往往仍有滞后。通常这时运行人员还需要对设定值进行调整实现人工干预(尤其是预防NOx超标时)，这在一定程度上，削弱了控制系统自动化水平。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一在于，提供了一种基于优化运行的SCR脱硝随动控制系统，可以实现脱硝控制系统的自动节能和优化运行。
本发明所要解决的技术问题之二在于，提供了一种基于优化运行的SCR脱硝随动控制方法，可以实现脱硝控制系统的自动节能和优化运行。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题之一的：一种基于优化运行的SCR脱硝随动控制系统，包括：
设定值模块，用于接收节能模块及应急模块信号，自动改变脱硝系统出口NOx浓度设定值，同时具有手动操作功能；
节能模块，与设定值模块连接，通过监测到控制品质变好时，在预先设置的设定值可调范围内，逐渐提高设定值，以减少控制过程中整体喷氨量，并在此过程中始终监测NOx控制品质，当控制品质变差，随之减小设定值，增大控制过程整体喷氨量，保证出口NOx浓度波动时不超过允许上限；
应急模块，与设定值模块连接，当监测到出口NOx浓度由于异常工况引起大幅变化时，快速改变设定值进行干预调整，补偿控制模块控制量输出，及时减小NOx浓度变化幅度，并在趋于稳定后，逐渐恢复至原设定值状态；
控制模块，与设定值模块连接，用于根据设定值的要求，通过输出控制量控制相应设备，自动控制脱硝系统出口NOx浓度。
作为本发明的优选方式之一，节能模块和应急模块都能自动调整设定值，节能模块每十分钟调整1mg/m3,应急模块一次调整设定值变化8mg/m3。
作为本发明的优选方式之一，出口NOx浓度上限为50mg/m3。
作为本发明的优选方式之一，节能模块过程中，控制品质根据出口NOx浓度与设定值的偏差进行判定。
作为本发明的优选方式之一，在出口NOx浓度波动小于允许上限前提下，当监测到出口NOx浓度与设定值的偏差在15-20min内维持在5mg/m3以下，表明该运行工况下，控制品质良好。
作为本发明的优选方式之一，当NOx浓度快速增高时，通过应急模块，将设定值减小8mg/m3，可以在原先控制输出的基础上额外增加控制喷氨量。
作为本发明的优选方式之一，当NOx浓度快速降低时，通过应急模块，将设定值增加8mg/m3，可以在原先控制输出的基础上额外减少控制喷氨量。
作为本发明的优选方式之一，所述快速大幅变化指出口NOx浓度变化速率超过3(mg/m3)/min，且超过当前设定值20％。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题之二的：一种基于优化运行的SCR脱硝随动控制方法，包括：
步骤1：设置设定值；
步骤2：根据出口NOx浓度与设定值的偏差进行判定控制品质，当监测到出口NOx浓度与设定值的偏差在在15-20min内维持在5mg/m3以下，表明该运行工况下，控制品质良好,在预先设置的设定值可调范围内，减少控制过程整体喷氨量；当监测到出口NOx浓度与设定值的偏差超过5mg/m3，出口NOx浓度超过允许上限随之减小设定值，增大系统喷氨量；
步骤3：当由于异常工况引起NOx浓度快速大幅增高时，通过应急模块，将设定值下调，可以在原先控制输出的基础上额外增加控制喷氨量。
作为本发明的优选方式之一，步骤1和步骤2中的设定值通过设定值模块设置，喷氨量由控制模块控制变化，出口NOx浓度上限为50mg/m3。
本发明相比现有技术的优点在于：采用脱硝控制系统设定值随动控制设计，可以实现脱硝控制系统的自动节能和优化运行。
附图说明
图1是本发明实施例中的一种基于优化运行的SCR脱硝随动控制系统及方法的节能模块/应急模块工作流程图。
图2是本发明实施例中的一种基于优化运行的SCR脱硝随动控制系统的结构图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1所示，一种基于优化运行的SCR脱硝随动控制系统，包括：
设定值模块，用于接收节能模块及应急模块信号，自动改变脱硝系统出口NOx浓度设定值，同时具有手动操作功能；
节能模块，与设定值模块连接，通过监测到控制品质变好时，在预先设置的设定值可调范围内，逐渐提高设定值，以减少控制过程中整体喷氨量，并在此过程中始终监测NOx控制品质，当控制品质变差，随之减小设定值，增大控制过程整体喷氨量，保证出口NOx浓度波动时不超过允许上限；
应急模块，与设定值模块连接，当监测到出口NOx浓度由于异常工况引起大幅变化时，快速改变设定值进行干预调整，补偿控制模块控制量输出，及时减小NOx浓度变化幅度，并在趋于稳定后，逐渐恢复至原设定值状态；
控制模块，与设定值模块连接，用于根据设定值的要求，通过输出控制量控制相应设备，自动控制脱硝系统出口NOx浓度。
实施例2
如图1所示，一种基于优化运行的SCR脱硝随动控制方法，采用一种设定值随动的控制方法，具体控制步骤如下：
步骤1.在操作器设置设定值为40mg/m3；
步骤2.根据出口NOx浓度与设定值的偏差进行判定控制品质；监测到出口NOx浓度与设定值的偏差在15分钟维持在5mg/m3以下，表明该运行工况下，控制品质良好，趋于稳定,在预先设置的设定值可调范围内，根据氨逃逸率的大小逐渐提高设定值，减少系统喷氨量，保证反应器出口NOx浓度达标，又不会造成NH3的过量；在此过程中始终监测NOx控制品质。
实施例3
如图1所示，一种基于优化运行的SCR脱硝随动控制方法，采用一种设定值随动的控制方法，具体控制步骤如下：
步骤1.在操作器设置设定值为40mg/m3；
步骤2.根据出口NOx浓度与设定值的偏差进行判定控制品质；监测到出口NOx浓度与设定值的偏差在17分钟维持在5mg/m3以下，表明该运行工况下，控制品质良好，趋于稳定,在预先设置的设定值可调范围内，根据氨逃逸率的大小逐渐提高设定值，减少系统喷氨量，保证反应器出口NOx浓度达标，又不会造成NH3的过量；在此过程中始终监测NOx控制品质，当监测到出口NOx浓度与设定值的偏差超过6mg/m3，出口NOx浓度超过允许上限随之减小设定值，增大系统喷氨量，烟气中的NOx在反应器中与NH3发生催化氧化还原反应，脱除烟气中的部分NOx，使出口NOx浓度降低。
实施例4
如图1所示，一种基于优化运行的SCR脱硝随动控制方法，采用一种设定值随动的控制方法，具体控制步骤如下：
步骤1.在操作器设置设定值为40mg/m3；
步骤2.根据出口NOx浓度与设定值的偏差进行判定控制品质；监测到出口NOx浓度与设定值的偏差在20分钟维持在5mg/m3以下，表明该运行工况下，控制品质良好，趋于稳定,在预先设置的设定值可调范围内，根据氨逃逸率的大小逐渐提高设定值，减少系统喷氨量，在保证反应器出口NOx浓度达标，又不会造成NH3的过量；
步骤3.当由于异常工况引起NOx浓度快速增高时，超过设定值20％时，此时采用应急模块，将设定值下调；同时，节能模块也自动下调设定值，可以在原先控制输出的基础上额外增加控制喷氨量，烟气中的NOx在反应器中与NH3发生催化氧化还原反应，脱除烟气中的部分NOx，使出口NOx浓度降低。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于优化运行的SCR脱硝随动控制系统，其特征在于，包括：
设定值模块，用于接收节能模块及应急模块信号，自动改变脱硝系统出口NOx浓度设定值，同时具有手动操作功能；
节能模块，与设定值模块连接，通过监测到控制品质变好时，在预先设置的设定值可调范围内，逐渐提高设定值，以减少控制过程中整体喷氨量，并在此过程中始终监测NOx控制品质，当控制品质变差，随之减小设定值，增大控制过程整体喷氨量，保证出口NOx浓度波动时不超过允许上限；
应急模块，与设定值模块连接，当监测到出口NOx浓度由于异常工况引起大幅变化时，快速改变设定值进行干预调整，补偿控制模块控制量输出，及时减小NOx浓度变化幅度，并在趋于稳定后，逐渐恢复至原设定值状态；
控制模块，与设定值模块连接，用于根据设定值的要求，通过输出控制量控制相应设备，自动控制脱硝系统出口NOx浓度。
2.根据权利要求1所述的一种基于优化运行的SCR脱硝随动控制系统，其特征在于：节能模块和应急模块都能自动调整设定值，节能模块每十分钟调整1mg/m3,应急模块一次调整设定值变化8mg/m3。
3.根据权利要求1所述的一种基于优化运行的SCR脱硝随动控制系统，其特征在于：出口NOx浓度上限为50mg/m3。
4.根据权利要求1所述的一种基于优化运行的SCR脱硝随动控制系统，其特征在于：节能模块过程中，控制品质根据出口NOx浓度与设定值的偏差进行判定。
5.根据权利要求4所述的一种基于优化运行的SCR脱硝随动控制系统，其特征在于：在出口NOx浓度波动小于允许上限前提下，当监测到出口NOx浓度与设定值的偏差在15-20min内维持在5mg/m3以下，表明该运行工况下，控制品质良好。
6.根据权利要求1所述的一种基于优化运行的SCR脱硝随动控制系统，其特征在于：当NOx浓度快速增高时，通过应急模块，将设定值减小，可以在原先控制输出的基础上额外增加控制喷氨量。
7.根据权利要求1所述的一种基于优化运行的SCR脱硝随动控制系统，其特征在于：当NOx浓度快速降低时，通过应急模块，将设定值增加，可以在原先控制输出的基础上额外减少控制喷氨量。
8.根据权利要求1所述的一种基于优化运行的SCR脱硝随动控制系统，其特征在于：所述快速大幅变化指出口NOx浓度变化速率超过3(mg/m3)/min，且超过当前设定值20％。
9.一种基于优化运行的SCR脱硝随动控制方法，其特征在于：包括：步骤1：设置设定值；
步骤2：根据出口NOx浓度与设定值的偏差进行判定控制品质，当监测到出口NOx浓度与设定值的偏差在在15-20min内维持在5mg/m3以下，表明该运行工况下，控制品质良好,在预先设置的设定值可调范围内，减少控制过程整体喷氨量；当监测到出口NOx浓度与设定值的偏差超过5mg/m3，出口NOx浓度超过允许上限随之减小设定值，增大系统喷氨量；
步骤3：当由于异常工况引起NOx浓度快速大幅增高时，通过应急模块，将设定值下调，可以在原先控制输出的基础上额外增加控制喷氨量。
10.根据权利要求9所述的一种基于优化运行的SCR脱硝随动控制方法，其特征在于：步骤1和步骤2中的设定值通过设定值模块设置，喷氨量由控制模块控制变化，出口NOx浓度上限为50mg/m3。
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