600MW超临界机组脱硝系统喷氨控制优化

600MW超临界机组脱硝系统喷氨控制优化

林沛文吴炳志陈少煌

（茂名臻能热电有限公司广东茂名525001）

摘要：本文针对某供热电厂超临界机组脱硝系统喷氨控制存在的问题进行深入分析，提出了设定值自动给定算法、启停磨自动滤波算法，优化原喷氨调节算法，克服了调节阀调节时存在时延大，滞后严重的缺点，较好的满足NOx超低排放标准。

关键词：超低排放；氮氧化物NOx；自动给定；自动滤波；喷按控制

引言

某供热电厂1×600MW“上大压小”燃煤发电工程烟气脱硝装置，由东方锅炉集团股份有限公司承接，并配套锅炉整体设计和供货。脱硝装置主要分成两个大的分系统：布置于锅炉尾部的SCR系统和远离锅炉房布置的氨制备系统。脱硝装置采用高含尘布置方式，即SCR反应器布置在省煤器和空气预热器之间，位于电袋除尘器之前。SCR反应器脱硝原理：气氨经空气稀释到安全浓度（5%体积浓度）以下后，被注入省煤器出口（脱硝反应器入口）的烟道中，与一定温度下的锅炉烟气充分混合。充分混合后的烟气、空气及氨的混合物流经SCR反应器中的催化剂层。在催化剂的作用下，烟气中的NOx与氨在催化剂的表面发生充分的化学还原反应生成N2和H2O，达到脱除烟气中NOx的目的[1]。

1、存在问题

机组自投产以来，脱硝系统喷氨自动调节一直无法投自动，都是由运行人员进行手动操作，控制精度差，氨逃逸偏大，环保数据超限，无法达到国家环保部要求基准氧含量6%条件下氮氧化物50gm/Nm3的超低排放标准，严重影响了机组安全运行及经济效益。

2、原因分析

脱硝系统喷氨管道较长，调节阀调节时存在时延大，滞后严重的特点[2]，当前控制算法中采用定值PID控制，热控人员经过大量试验发现，以固定值为设定值，在机组加负荷时会喷入更多过量的NH3，造成浪费，反应器堵塞，影响反应器的寿命。

机组实际运行中加减负荷启停磨煤机时对脱硝喷氨量影响极大，由于启停磨时煤量的突然增减会导致入口NOx浓度瞬间增大或减小，该干扰会与原控制算法中的前馈调节作用相矛盾。

3、优化方案

对于旧的逻辑方案，我们做了如下优化：

（1）原算法中的定值控制改成变值控制，把入口NOx浓度乘以（1减去脱硝效率）作为主设定值，并配上可让运行人员手动干预的偏置值，以此作为设定值，随入口NOx浓度变化而变化，既不存在滞后性，也不会造成过量喷氨，通过试验验证，这是科学合理的设计。

（2）针对机组启停磨时的干扰，创造性增加了新型算法：任何一层制粉系统新投入时，2分钟内让设定值以缓慢的速率变化，等前馈调节稳定，干扰消失，设定值再真正调节，增加此逻辑后，脱硝喷氨自动调节稳定投运。

图1控制回路增加的算法

4、优化效果

通过以上算法优化及烟气网格取样改造后，机组正常运行工况下，烟气6%基准氧折算值，脱硝反应器A侧出口NOx含量为36.22mg/Nm3，B侧出口NOx含量为35.82mg/Nm3，实际月度平均排放数值为31mg/Nm3，最大值为48mg/Nm3。较好地满足NOx含量不大于50mg/Nm3的环保排放要求。

通过对比调整前后参数，500MW工况下，喷氨量由约272kg/h下降到约249kg/h，合计减少喷氨量约23kg/h。每年累计节约液氨23kg/h（平均）乘以24h乘以360d=198720kg，按照液氨市场价格3300元/吨计算，累计每年节约成本65多万元。且两种负荷工况下，氨逃逸率均减少，有效的抑制了空预器的堵塞问题，可以降低设备维护费用。

5、结束语

该算法主要用来控制氮氧化物排放，氮氧化物与空气中的水结合最终会转化成硝酸和硝酸盐，硝酸是酸雨的成因之一，它与其他污染物在一定条件下能产生光化学烟雾污染[3]。同时该控制策略的应用简单、不需额外增加成本，只需在原有分散控制系统（DCS）进行优化和调整，便于在行业和公司进行推广和应用。热控人员后来又成功把该算法推广到厂内另一台300MW机组，解决了该机组炉脱硝系统改造后一直存在的难题。

参考文献：

[1]段传和，夏怀祥.燃煤电站SCR烟气脱硝工程技术[M].中国电力出版社，2009.

[2]罗子湛，孟立新.燃煤电站SCR烟气脱硝喷氨自动控制方式优化[J].电站系统工程2010，（2）：59～63

[3]赵毅，朱洪涛，安晓玲，等.燃煤锅炉SCR法烟气脱硝技术[J].锅炉技术，2009，40（2）：76-80..