[發明專利]基于爐膛溫度場信息的SNCR控制系統和方法

有效

• 申請號: 201910778086.3
• 申請日: 2019-08-22
• 公開（公告）號: CN110479061B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 蒲學森;楊慶峰;范海川
• 申請（專利權）人: 深圳東方鍋爐控制有限公司
• 主分類號: B01D53/56
• 分類號: B01D53/56;B01D53/34;B01D53/79
• 代理公司: 深圳市百瑞專利商標事務所(普通合伙) 44240
• 代理人: 楊大慶

本發明公開了一種基于爐膛溫度場信息的SNCR控制系統和方法，SNCR控制系統包括：溫度場測量裝置，NO_x濃度預估器，還原劑流量主控制器，噴槍流量選擇器和噴槍流量控制器。本發明通過在SNCR控制系統中增加了能夠提供垂直于煙氣流動方向截面上的燃燒特征溫度二維分布和噴槍各個布置平面上的二維溫度場分布測量裝置，通過二維溫度場分布、預估的氮氧化物濃度分布選擇并控制相應的噴槍，縮短了系統響應時間，提高了噴槍的工作效率，從而提高脫硝效果。

技術領域

本發明涉及了基于爐膛溫度場信息的SNCR控制系統，同時還涉及了基于爐膛溫度場信息的SNCR控制方法。

背景技術

在火力發電、鋼鐵冶金、化工生產、垃圾焚燒等過程中，會產生大量的氮氧化物。按照氮氧化物的生成機理，可分為熱力型、燃料型和快速型。爐內燃燒溫度是熱力型NO_x的產生的最直接的影響因素，而燃料型NO_x的生成量與生成速率也與爐內溫度有較大的相關性。此外，對于燃料型NO_x來說，受過量空氣系數的影響較大，而過量空氣系數也會對燃燒溫度產生影響。在實際燃燒過程中爐內溫度不均勻，溫度異常高或異常低的區域都有可能產生較多的氮氧化物。現有技術中，SNCR是一種造價低廉易于實施的脫硝技術，得到了廣泛的應用。但制約SNCR的脫硝效率因素較多，其中影響較大的包括還原劑與煙氣混合程度、煙氣中氮氧化物的濃度分布、氨氮摩爾比、反應溫度、反應停留時間等。通常認為采用氨作為還原劑的SNCR反應溫度窗口在850-1050℃之間，在950℃左右脫硝效率最高；采用尿素作為還原劑的SNCR反應溫度窗口在900-1050℃之間，在1000℃左右脫硝效率最高。因此在噴槍布置設計時往往將其布置在對應的反應溫度區域處。但在實際運行過程中，煙氣溫度隨爐內燃燒工況的變化存在較大的波動，因此為了提高SNCR的脫硝效率，往往會布置兩層甚至多層噴槍，每層數只噴槍以盡可能實現還原劑均勻分布，再根據測電偶測得的某處煙氣溫度變化選擇其中的一層或兩層進行投運。由于單點測溫不能全面反映爐內溫度的分布，因此難以實現反應溫度窗口的準確控制。

專利CN102553421B提出了一種精確實現溫度窗追蹤的SNCR爐內脫硝方法，在噴射點周邊安裝溫度測點，根據溫度計算噴射量，按量噴射。該方法總體上屬于開環控制，不利于滿足氮氧化物排放環保指標和氨逃逸指標，此外該方法仍然是基于點溫度的測量，需要安裝大量的溫度測量元件，且不能得到平面溫度場的分布，不便于根據溫度趨勢變化做出相應的調整。專利CN 208130818 U提出了一種SNCR聲波測溫分區噴射系統，通過聲波測溫的方式測量出整個爐膛截面的溫度，根據測量所得的每個分區的平均溫度來控制噴槍的插入、退出，保證氨水(或尿素)在溫度最適宜的位置噴入鍋爐內。但該系統僅僅根據溫度場信息和溫度反應窗口上下限來選擇是否投入噴槍，并未對噴槍的流量進行調整。專利CN108786428A提出了一種SNCR脫硝最優控制系統和控制方法，根據紅外溫度對上下兩層氨水流量進行分配，然后采用PID控制器分別控制上層氨水流量和下層氨水流量。該方法并未表述紅外溫度與兩層流量分配的關系，此外紅外測溫方式對煙氣溫度測量的誤差較大，且只能測量局部溫度，不利于實現SNCR反應溫度窗口精確控制。

綜上，爐內燃燒產生的氮氧化物濃度與溫度密切相關，SNCR脫硝效果與溫度密切相關。現有技術的應用表明，SNCR是一個典型的大時滯系統，從調整SNCR噴射量到煙氣中監測到氮氧化物的變化往往需要數分鐘的時間。傳統控制技術中將爐膛溫度作為不可測的擾動因素，因此如何在SNCR的控制系統中檢測到爐膛溫度并將其作為前饋控制的依據，以達到提高脫硝效果、同時還能夠極大的縮短系統的響應時間，成為本領域極需解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是為解決上面所述的技術問題，提供一種基于爐膛溫度場信息的SNCR控制系統，同時還提供了一種基于爐膛溫度場信息的SNCR控制方法。

為解決上面所述的技術問題，本發明采用以下技術方案：

本發明提供一種基于爐膛溫度場信息的SNCR控制系統，包括：