[發明專利]一種基于串級PID加前饋的調節脫硝噴氨流量的裝置及其工作方法

在審

• 申請號: 201811011720.2
• 申請日: 2018-08-31
• 公開（公告）號: CN109092035A
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發明（設計）人: 祝寶營;李兵;王真;宋瑞福;邱樹良;張巖;亓振燁;張子遠
• 申請（專利權）人: 華電電力科學研究院有限公司
• 主分類號: B01D53/78
• 分類號: B01D53/78;B01D53/56;G05B11/42
• 代理公司: 杭州天欣專利事務所(普通合伙) 33209
• 代理人: 張狄峰

本發明涉及一種基于串級PID加前饋的調節脫硝噴氨流量的裝置及其工作方法。現有的脫硝噴氨自動控制邏輯難以平穩控制SCR反應器出口NO_x濃度，增加了運行人員的勞動強度。本發明包括SCR反應器、電動調節閥和流量計等，SCR反應器設置在鍋爐省煤器與空氣預熱器之間；SCR反應器入口與鍋爐省煤器相鄰布置，SCR反應器出口與空氣預熱器相鄰布置；一號噴氨格柵、導流板、二號噴氨格柵和催化劑層沿著煙氣的流動方向依次布置，一號噴氨格柵與SCR反應器入口相鄰布置，二號噴氨格柵和催化劑層相鄰布置。本發明可以克服脫硝系統大延滯特性所帶來的控制問題，減少控制超調，能夠實現噴氨量的準確控制。

技術領域

本發明涉及一種基于串級PID加前饋的調節脫硝噴氨流量的裝置及其工作方法，屬于熱工自動控制領域。

背景技術

在目前電力行業新能源大規模并網的背景下，火電機組頻繁參與調峰，且調峰深度越來越大。因此，鍋爐運行工況在大范圍頻繁變化，使得爐膛出口煙氣參數頻繁變化，包括SCR脫硝入口NO_x濃度變化劇烈。選擇性催化還原煙氣脫硝法(Selective CatalyticReduction)，簡稱SCR，是目前火電廠中應用最廣泛的一種脫硝方法。SCR脫硝原理是在催化劑的作用下利用NH₃將NO_x還原為N₂，發生的主要化學反應如下：

4NO+4NH₃+O₂→4N₂+6H₂O

目前電廠中的脫硝噴氨一般通過采用單PID回路加前饋控制，如申請號為201610235007.0的中國專利，PID(Proportion Integration Differentiation)回路調節SCR反應器出口NO_x濃度，前饋一般為機組負荷變化率。該控制方式下脫硝噴氨自動調節效果較差，經常需要運行人員干預、手動調節噴氨量，導致噴氨量波動大、脫硝反應器出口NO_x濃度波動大。當實際噴氨量小于工況所需氨流量時，易造成NO_x排放濃度超標；當實際噴氨量超過工況所需氨流量時，氨逃逸濃度高，加劇NH₄HSO₄的生成，易造成空氣預熱器的腐蝕或堵塞。再者，脫硝系統本身具有大延滯、非線性、時變等特點，因此對機組SCR脫硝噴氨自動調節進行優化研究，提高噴氨自動控制品質，有效控制煙囪入口NO_x濃度始終作為一個非常重要的研究課題。

NO_x英文全稱：nitrogen oxides，NO_x的中文名稱是：氮氧化物。氮氧化物即氮和氧的結合物，包括很多種，例如一氧化氮、二氧化氮等。

一般電廠中脫硝噴氨自動控制邏輯采用單PID回路加前饋控制，PID回路調節SCR反應器出口NO_x濃度，前饋一般為機組負荷變化率。當氨氣壓力有變化時，單PID回路無法迅速測得氨氣流量的變化，不能快速做出響應，滯后嚴重。另外，隨著機組負荷的增加，SCR入口NO_x濃度絕大多數會降低，有時亦會隨機組負荷的增加而升高，因此僅根據負荷變化率不容易判斷噴氨調節閥應當開大還是減小。所以按照一般的控制邏輯容易引起噴氨調節閥的大幅晃動、噴氨量的大幅波動，從而導致SCR出口NO_x濃度和煙囪入口NO_x濃度忽高忽低，經常超過所要求的超低排放標準50mg/m³，使得運行人員經常人為切手動，進行人為干預。另外，在機組處于AGC-R模式，機組負荷和SCR脫硝入口NO_x濃度均變化劇烈時，煙囪入口NO_x濃度很容易出現震蕩發散情況，難以平穩控制，運行人員亦需解除自動進行人為干預。這不僅降低了輔機的自動化水平，亦增加了運行人員的勞動強度。

發明內容