吉海龍

摘 要：脫硝系統(tǒng)SCR出口NOx濃度控制回路采用串級控制系統(tǒng)，副回路根據(jù)當前的煙氣流量、SCR入口NOx濃度和出口NOx設定值計算出大概所需氨氣流量，主回路根據(jù)出口NOx設定值與實際值的偏差輸出一個修正系數(shù)來修正副回路的設定值，形成閉環(huán)控制。脫硝系統(tǒng)SCR供氨控制邏輯優(yōu)化，提高脫硝效率。

關鍵詞：SCR；PID；NOx濃度；負荷前饋；模糊控制

1 概述

目前國內(nèi)環(huán)保要求日趨嚴格，對企業(yè)排放標準提高，脫硝系統(tǒng)逐步成為火電廠必不可少的項目，SCR脫硝系統(tǒng)具有較高的脫硝效率，是大型火電機組脫硝系統(tǒng)改造的選擇，目前對SCR脫硝系統(tǒng)的研究主要在物理原理、設備結(jié)構和運行方式方面，而事實上脫硝系統(tǒng)的自動控制也是至關重要。

SCR脫硝閉環(huán)控制策略基本設定為摩爾比控制方式，該控制方式下設定值為氨氮摩爾比或者脫硝效率，控制系統(tǒng)根據(jù)當前的入口煙氣流量、SCR系統(tǒng)入口NOx濃度和設定氨氮摩爾比計算出NH3流量需求，通過流量PID調(diào)節(jié)器改變氮氣閥開度調(diào)節(jié)NH3實際流量，比控制方式近似于開環(huán)控制，脫硝系統(tǒng)NH3需求量僅根據(jù)靜態(tài)物理特性計算得出；部分電廠總結(jié)固定摩爾比控制方式不足，采取固定SCR出口NOx濃度控制方式，此時系統(tǒng)設定值為SCR出口NOx濃度，并根據(jù)其與實際出口NOx濃度的偏差來動態(tài)修正氨氮摩爾比，達到閉環(huán)控制SCR出口NOx濃度的效果。

2 河源電廠SCR脫硝系統(tǒng)現(xiàn)狀

河源電廠SCR出口NOx濃度控制回路采用串級控制系統(tǒng)，副回路根據(jù)當前的煙氣流量、SCR入口NOx濃度和出口NOx設定值計算出大概所需氨氣流量，主回路根據(jù)出口NOx設定值與實際值的偏差輸出一個修正系數(shù)來修正副回路的設定值，形成閉環(huán)控制（如圖1所示）。

3 SCR供氨控制邏輯優(yōu)化

3.1 升降負荷時，入口NOX濃度瞬時變化大

通過查詢曲線發(fā)現(xiàn)，升負荷時，入口NOX濃度降低，對控制回路未造成影響。但在降負荷情況下，入口NOX濃度迅速升高。據(jù)現(xiàn)場實驗結(jié)果，出口NOX濃度延時變化約2-3分鐘，呈典型的大滯后特性。當出口NOX開始變化時，控制回路調(diào)節(jié)時機已經(jīng)錯過，就會出現(xiàn)出口NOX濃度一直上升超限。

解決方案：由于副回路的控制特點是動作快，因此選擇在副回路上增加負荷前饋，取協(xié)調(diào)負荷變動量作為依據(jù)，根據(jù)調(diào)試確定一個F（X）函數(shù)關系，輸出數(shù)值疊加在副調(diào)節(jié)器的設定值上（如圖1紅框所示）。負荷變動量為目標負荷與實際負荷的差值，在降負荷時，反應迅速，在降負荷初期就將補償供氨量疊加至副回路的設定值上，從而消除了負荷擾動對供氨控制系統(tǒng)的干擾。

3.2 SCR入口CEMS定期在線校準

CEMS系統(tǒng)本身具有定期在線校驗功能，周期為1H，每次校準10分鐘。在校驗期間入口與出口NOX濃度會維持當前值不變。

入口NOX濃度不變會影響到副調(diào)節(jié)回路的設定值變化，例如在降負荷時，實際NOX濃度會迅速升高，但是在校準期間濃度維持不變，造成副調(diào)節(jié)回路不參與控制，進而影響主調(diào)節(jié)回路的控制。

解決方案：河源電廠每臺機組SCR分為A＼B側(cè)，每一側(cè)有自己獨立的控制系統(tǒng)，煙氣經(jīng)過省煤器后進去A＼B兩側(cè)脫銷系統(tǒng)，因此兩側(cè)有一定的相似性。結(jié)合這個特點，經(jīng)過對A＼B側(cè)入口NOX濃度變化曲線進行對比，發(fā)現(xiàn)兩側(cè)的入口NOX濃度偏差很小，且兩側(cè)入口CEMS基本不會同時校準?；谝陨戏治?，在入口CEMS校準期間，將兩側(cè)入口NOX濃度進行切換，即A側(cè)校準時將A側(cè)的入口NOX濃度切換至B入口NOX濃度。這樣就降低了入口CEMS校準造成副調(diào)節(jié)回路的擾動。

3.3 SCR出口CEMS定期在線校準

出口NOX濃度不變會影響到主調(diào)節(jié)回路的控制，此時主調(diào)節(jié)器的反饋至失真，不能反映實際的出口NOX濃度，主調(diào)節(jié)器失去調(diào)節(jié)功能，更壞的情況是可能造成串級控制回路向極端方向發(fā)展。例如，在出口CEMS校準時，設定值與反饋值存在偏差，那么主控制器輸出就會一直變大或一直變小，反映在調(diào)門上就是一直開或一直關，勢必會造成出口NOX濃度要么很小，氨逃逸率增加，要么很大，超出環(huán)保要求指標。

解決方案：在出口CEMS校準時，我們采用模糊控制策略，不在依據(jù)原有的串級控制系統(tǒng)對供氨閥門進行控制，而是給定閥門一個固定開度（如圖1紅框所示），無需出口NOX濃度實際值反饋，行成一個開環(huán)控制。此時，給定閥門開度由入口NOX濃度與入口煙氣流量乘積來決定。通過查詢曲線，確定在不同負荷下入口NOX濃度與入口煙氣流量乘積數(shù)值所對應的閥門開度。

經(jīng)過以上對控制邏輯的優(yōu)化，現(xiàn)在兩臺機組煙囪入口NOX濃度可達到環(huán)保要求。

4 結(jié)束語

采用負荷前饋，消除了PID調(diào)節(jié)對于脫硝系統(tǒng)氨氣反應滯后問題，切換入口NOx濃度，解決了在CEMS校準中，無法正常調(diào)節(jié)的問題，旁路運行模糊控制，有效地提供了自動調(diào)節(jié)的依據(jù)，增強了系統(tǒng)自動運行的能力，提高了脫硝效率，達到了節(jié)能減排的效果。

參考文獻

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