[發(fā)明專利]基于燃煤機(jī)組煙氣混合均勻性調(diào)節(jié)的脫硝控制系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011262362.X
• 申請(qǐng)日: 2020-11-12
• 公開（公告）號(hào): CN112275133A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯玉婷;丁輝;張憲嶺;郭志健;顏剛;呂海濤;李華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安熱工研究院有限公司;華能南京金陵發(fā)電有限公司;華能秦煤瑞金發(fā)電有限責(zé)任公司;華能集團(tuán)技術(shù)創(chuàng)新中心有限公司
• 主分類號(hào): B01D53/86
• 分類號(hào): B01D53/86;B01D53/56;B01F5/06;B01F3/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

本發(fā)明一種基于燃煤機(jī)組煙氣混合性調(diào)節(jié)的脫硝控制系統(tǒng)及方法，利用SCR反應(yīng)器前部煙道的氮氧化物濃度多測(cè)點(diǎn)測(cè)量，并綜合機(jī)組負(fù)荷變化、磨組狀態(tài)、SCR出口氮氧化物濃度、氨逃逸等機(jī)組運(yùn)行參數(shù)，實(shí)時(shí)評(píng)估當(dāng)前SCR入口煙氣中氮氧化物濃度分布的均勻特性優(yōu)劣。當(dāng)發(fā)現(xiàn)SCR反應(yīng)器前端氮氧化物濃度不均時(shí)，通過(guò)改變煙氣混合器的兩層共四個(gè)擋板與煙道截面的角度來(lái)調(diào)節(jié)煙道內(nèi)的煙氣流向分布，調(diào)節(jié)煙道內(nèi)煙氣氣流的自混合，提高氮氧化物濃度分布均勻性，從而優(yōu)化煙氣中氮氧化物與還原劑氨氣的有效接觸，保證SCR反應(yīng)器中脫硝反應(yīng)的良好進(jìn)行。本發(fā)明可有效解決因煙氣流場(chǎng)不均而出現(xiàn)的SCR系統(tǒng)局部噴氨不足或過(guò)噴，減少因此出現(xiàn)的氮氧化物排放超標(biāo)和氨逃逸過(guò)高的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于火電站自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于燃煤機(jī)組煙氣混合均勻性調(diào)節(jié)的脫硝控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

工業(yè)活動(dòng)產(chǎn)生的氮氧化物污染物對(duì)空排放后會(huì)產(chǎn)生光化學(xué)煙霧和酸雨，是各國(guó)環(huán)保治理的重點(diǎn)。在我國(guó)，大氣中的氮氧化物污染物主要來(lái)源于煤炭的燃燒，其中火力發(fā)電廠燃煤發(fā)電所產(chǎn)生的氮氧化物排放量占據(jù)同年全國(guó)氮氧化物排放量的一半以上。自環(huán)保部門于2010年出臺(tái)氮氧化物治理政策以來(lái)，我國(guó)火電廠氮氧化物排放已參照世界最嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)管理，《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，燃煤電廠氮氧化物小時(shí)均值的排放限值為50mg/Nm³，重點(diǎn)地區(qū)不能超過(guò)30mg/Nm³，要求火電廠的實(shí)際脫硝效率要達(dá)90％以上，這給機(jī)組的脫硝系統(tǒng)帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。

在多種煙氣脫硝技術(shù)中，SCR脫硝工藝以其效率高，無(wú)二次污染，運(yùn)行成本低等優(yōu)勢(shì)，是目前我國(guó)燃煤電廠中應(yīng)用最普遍的技術(shù)。其原理是，向SCR反應(yīng)器噴入脫硝還原劑氨氣與煙道中的煙氣充分混合，在脫硝催化劑(V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂)的作用下，將煙氣中的NOx還原為N₂，實(shí)現(xiàn)脫除氮氧化物污染物的目的。由于電廠內(nèi)設(shè)備布局緊湊，多有管道轉(zhuǎn)向、變徑等結(jié)構(gòu)，煙道布置空間嚴(yán)重受限，煙氣混合距離過(guò)短，加之實(shí)際運(yùn)行機(jī)組煤質(zhì)、配風(fēng)多變，易造成SCR反應(yīng)器入口煙氣流速不均、煙道截面氮氧化物濃度分布不均的現(xiàn)象，使得脫硝反應(yīng)中氨氣與氮氧化物混合均勻性較差，造成實(shí)際脫硝效率降低、環(huán)保氮氧化物濃度點(diǎn)超或局部氨逃逸增大等問(wèn)題，嚴(yán)重影響了脫硝系統(tǒng)的控制效果。

為了改善煙道中氣流的空氣場(chǎng)動(dòng)力場(chǎng)特性，目前往往在煙道中布置某種靜態(tài)煙氣混合器，通過(guò)改變空間結(jié)構(gòu)促使煙氣形成流場(chǎng)的自擾動(dòng)，加強(qiáng)煙氣的自混合，改善流場(chǎng)均勻性，從而促進(jìn)還原劑與煙氣充分混合后再進(jìn)入SCR系統(tǒng)進(jìn)行反應(yīng)。靜態(tài)混合器的設(shè)計(jì)種類繁多，原理都是通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)或者多個(gè)特定形狀結(jié)構(gòu)的鈍體放置入煙道，形成靜態(tài)的混合單元干擾煙氣流向，產(chǎn)生流場(chǎng)混沌效應(yīng)強(qiáng)化煙氣混合效果。靜態(tài)混合器的設(shè)計(jì)通常基于物理熱力學(xué)原理，往往采用仿真模擬軟件進(jìn)行離線效果預(yù)估。靜態(tài)混合器形狀固定，加裝在煙道后，不具備調(diào)節(jié)功能。

當(dāng)前的許多燃煤電站實(shí)際運(yùn)行中由于煤質(zhì)多變、調(diào)度負(fù)荷頻繁變化，相應(yīng)磨組方式及配風(fēng)方式也會(huì)隨之變化，經(jīng)常造成煙氣流量、流場(chǎng)分布及氮氧化物生成量的大幅波動(dòng)，加裝的靜態(tài)混合器無(wú)法根據(jù)工況進(jìn)行當(dāng)前煙氣自混合效果調(diào)節(jié)。當(dāng)煙氣流場(chǎng)分布均勻性較差時(shí)，煙氣中的氮氧化物濃度分布不均，從而影響了其與氨氣的混合，大大影響了脫硝系統(tǒng)的實(shí)際脫硝效率。此外，SCR脫硝系統(tǒng)的入口和出口處的氮氧化物濃度測(cè)點(diǎn)大多為單點(diǎn)CEMS測(cè)量，無(wú)法反饋煙道截面氮氧化物濃度的真實(shí)分布，對(duì)脫硝系統(tǒng)的精確控制調(diào)節(jié)造成了很大干擾。由于以上原因，在實(shí)際運(yùn)行中，尤其當(dāng)煤質(zhì)變化或負(fù)荷劇烈波動(dòng)時(shí)，機(jī)組氮氧化物排放飆升或局部氨逃逸過(guò)大的現(xiàn)象常有發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容