新技术应用与实践ｌ ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄＰｒａｃｔｉｃｅｏｆＮｅｗＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ］ 烟气脱硝系统自动控制新技术研发与应用 Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｎｅｗ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｆｌｕｅ Ｇａｓ Ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ 张晶辉，王进，罗婷 （东方电气集团东方锅炉股份有限公司，成都６１ １７３ １） ＺＨＡＮＧ Ｊｉｎｇ—ｈｕｉ，Ⅵ，ＡＮＧ Ｊｉｎ，ＬＵＯ Ｔｉｎｇ （ＤｏｎｇｆａｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＧｒｏｕｐＤｏｎｇｆａｎｇＢｏｉｌｅｒＣｏ．Ｌｔｄ．，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１ １７３１，Ｃｈｉｎａ） 【摘要】论文针对烟气脱硝系统自动控制新技术的研发与应用，将从烟气脱硝系统的工艺原理入手，根据现有喷氨自动控制方案 存在的问题及其分析，进而确定单回路加前馈信息控制相关参数。最后，论文对系统调试与优化试验过程展开论述，希望能为提升 我国烟气脱硝系统自动控制技术研发及应用水平提供参考性建议。 【Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｌｆｕｅ ｇａｓ ｄｅｎｉｔｒａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ，ｂａｓｅｄ ｏｎ ｈｔｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆｆｌｕｅ ｇａｓ ｄｅｎｉｔｒａｔｉｏｎ ｓ￣ｔｅｍ，ｐａｐｅｒ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｓ ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅ ｌｏｏｐ ａｎｄ ｆｅｅｄ－ｆｏｒｗａｒｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｒｅｌａｔｅｄ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｎｄ ａｎａｌａｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｍｍｏｎｉａ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｃｈｅｍｅ，ｆｉｎａｌｌｙ ｐａｐｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｂｕｇｇｉｎｇ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｔｅｓｔｐｒｏｃｅｓｓ，ｈｏｐｉｎｇｔｏｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｔｏｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆａｕｔｏｍａｔｉｃｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｆｌｕｅｇａｓ ｄｅｎｉｔｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｏｆＣｈｉｎａ． 【关键词】烟气脱硝系统；自动控制；技术研发；应用 【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｌｆｕｅｇａｓｄｅｎｉｌｒｉｌｆｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ；ａｕｔｏｍａｔｉｃｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ 【中图分类号ｌＴＫ２８ 【文献标志码ＩＡ 【文章编号】１６７３．１０６９（２０１７）０７．０１７１．０２ １烟气脱硝系统工艺原理 脱硝系统（以尿素热解工艺为例）主要是由尿素溶液制备 储存系统、高流量循环模块（ＨＦＤ—ＰＣＶ）、计量分配模块 （ＭＤＭ）、尿素热解系统、ＳＣＲ装置、氨气混合气体分配系统等 组成。主要分为ＳＣＲ反应器系统，以及尿素制备热解制氨系统 两个部分。其中，ＳＣＲ反应器采用高尘区垂直布置方式，使烟 人工开大氨调节阀，造成脱硝设备出口氨逃逸量排放超标，进 而影响电站排放达标情况。 ２．２系统自动控制方案分析 脱硝系统喷氨自动控制方案，可从以下几部分进行分析。 第一，系统单回路自动控制方式。该种方式是将ＮＯｘ排放质量 浓度及脱硝效率为被控量，主要有ＮＯｘ排放浓度波动大、氨逃 逸高等问题。第二，串级控制的方式。以ＮＯｘ浓度作为外回路 气直接从省煤器经ＳＣＲ反应器进入到空预器。尿素溶液由除 盐水＋尿素颗粒制成，由ＨＦＤ—ＰＣＶ输送到ＳＣＲ区域，由ＭＤＭ 进行计量。经过其精确计量分配，满足脱硝用量后，喷入到热 解炉。通过电站锅炉提供的热烟气，尿素溶液将热解成氨气， 进而达到脱除锅炉烟气中氮氧化物的目的。 测量值，运行者给出环保要求设定值，但其测量进程若出现故 障将无法正常运行。第三，串级回路加前馈信号控制方式。该 方式是将其ＮＯｘ测定值为被调量，同时将出口氮氧化物的浓 度作为主调节器设定值。经过ＰＩＤ运算得到的喷氨量，进而生 成指令调节喷氨调节阀。第四，单回路加前馈信号控制方式。 根据烟气流量、ＮＯｘ浓度设置，进而响应机组负荷带来的变 化。 ２现有喷氨自动控制方案存在问题及分析 ２．１现有喷氨自动控制问题 现有喷氨自动控制问题，主要是机组负荷发生较快变化 时，造成反应器出口ＮＯｘ排放量与实际需求量不匹配。许多运 行人员为了使喷氨系统将ＮＯｘ控制在合理浓度范围内，经常 【作者简介】张晶辉（１９８１一）．男，四川营山人，工程师，从事燃煤电 站锅炉脱硫脱硝自动控制研究。 ３确定单回路加前馈信息控制参数 ３．１前馈信号分析确定 经分析，最终确定控制方案为单回路＋前馈信号控制方 案。机组稳定情况下，出口ＮＯｘ浓度变化主要受尿素溶液电动 门开度的影响，惯性时间足有１８０ｓ，调门开度变化迟缓，入口 １７１ Ｉ中小企业管理与科技 ＩＭａｎａｇｅｍｅｎｔ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ）ｏｆＳＭＥ ＮＯｘ浓度及烟气量变化是主要前馈信号。机组变动工况下，截 取锅炉负荷、烟气量等变化曲线１５ｍｉｎ，其惯性时间１８０ｓ左 右，调门开度变化迟缓，人口ＮＯｘ浓度及烟气量变化是主要前 馈信号。 ３．２控制组态与参数设定 为了便于闭环与开环控制方案效果的对比，控制指令试 验后，其接口回路选择，需要通过加法算法块，以及分段线性 算法块实现原开环及新闭环控制方案的有效结合，并对输出 指令加以分析＿１＿。再通过参数设定，使开环与闭环变化保持统 一，切换大致流程从ｋｌ＝Ｏ ｋ２＝ｌ，到ｋｌ＝ｌ ｋ２＝０。切换过程需要 保证调１］动作方向及幅度的正确性，避免扰动及振荡现象发 生。 ３．３技术参数设置 技术参数设置主要包括三部分。其中，锅炉烟气量前馈参 数确定是以６ｓ为滞后时间，经过超前／滞后环节算法和分段线 性发生器的运算，再以８ｓ为滞后时间，与ＮＯｘ设定值相乘，比 例ｋ＝０．３７０修正后，经过加法器运算得到烟气量前馈函数，如 表ｌ所示。另外，入口ＮＯｘ前馈函数确定，将滞后时间设置为 ２ｓ，其前馈函数如表２所示。最后，参数设置中，机组负荷前馈 函数参数情况如表３所示。 表１ 烟气量前馈参数设置 Ｏ １５４１００ １５１０００ １５６０ｏ０ １６１０００ ２２６６１２ ３２６６１２ ｙ Ｏ １４８ １４５ １５Ｏ １５３ １９０ ２１Ｏ 表２入口ＮＯｘ前馈参数设置 ０ ７００ １１００ ２１００ ｙ Ｏ ７．８ ２１ １６ 表３机组负荷前馈函数参数设置 Ｏ １６０ ４ｏｏ ５５０ ７００ ｙ ０ Ｏ Ｏ．５ ２＿８ ７ ４系统调试与优化试验 ４．１静态调试 由于电厂燃烧材料不同，引入的氮氧化物浓度也会具有 一定差别。在氮氧化物质量及浓度设定值为８５—９０ｍｇ／ｍ，条件 下，需要对尿素量及调门开度参数进行完善。同时，根据尿素 流量平衡原则，尿素溶液电动调节阀Ａ控制锅炉负荷前馈的 １７２ 参数设置，与具体调整静态参数如表４所示。针对尿素流量数 值偏低等问题，需保持原尿素前馈信号值不变，Ｔ２滞后时 间设定为６０ｓ，进而降低调１＇］阀的使用损坏程度。为提高脱硝 控制系统的品质，氮氧化物的前馈信号。在此信号中，比较器 算法块的输入信号判断如下：超前时间为２．５８时，ＬＥＡＤ／ＬＡＧ１ 滞后时间为５ｓ，ＬＥＡＤ／ＬＡＧ２为１５ｓ。令入口ＮＯｘ浓度增加，其 喷氨量需求加大，控制指令增加。此时，前馈微分信号中的 ｆ（ｘ） 输出结果增大。另外，ＬＥＡＤ／ＬＡＧ２输出需要小于ＬＥＡＤ／ ＬＡＧ１。对于２路输入信号，其ＬＥＡＤ／ＬＡＧ２输出为负，ＬＥＡＤ／ ＬＡＧ１输出为正。 表４尿素溶液控制前馈参数设置 Ｏ １５０ ３ｏ０ ４５０ ６０ｏ ６５０ ｙ Ｏ Ｏ ３－３ ５．５ １０．５ ｌＯ．５ ４．２动态调试 动态调整曲线参数设置过程，其具体分析如Ｆ：出口氮氧 化物设定值为８６与９１ｍｇ／ｍ。，延迟时间为１８６ｓ，惯性时间为 ０．３８５ （告＋０．６） ２０３ｓ。ｂｌｓ￣ｒ］带与积分时１司按照 ｐ＝——— ～—一与 ＝ （ ｔ一０・０８） ０－７０５ ０．８Ｔ两个公式进行计算，得出如＝１６２．４ｓ。因此，ＰＩＤ参数的整 定结果为：积分时间为１７０ｓ，比例带为１．Ｏ０，微分时间设定为 ０．０，微分增益为１，输出上线为３０。原设计尿素前馈信号作用 效果明显，可设置该信号数值输出模块Ａｍ，以此分析信号动 作规律。 ５结语 只有通过喷氨自动控制新技术的研发，才能实现脱硝效 率的提高，降低氨消耗量对尾部烟道的腐蚀影响。本文针对烟 气脱硝系统自动控制新技术的研发与应用，从烟气脱硝系统 的工艺原理人手，从现有喷氨自动控制问题、系统自动控制方 案两方面进行了分析。接着，本文为确定单回路加前馈信息控 制相关参数，对前馈信号、控制组态与参数设定、新技术参数 设置等展开论述。最后，本文提出了系统调试与优化试验过 程，分别包括静态调试、动态调试等重要内容。希望本文的研 究，能为提升我国烟气脱硝系统自动控制技术研发及应用水 平提供一份借鉴，进而优化喷氨自动调节品质。 【参考文献】 【１】陈鸿伟．燃煤电厂ＳＣＲ烟气脱硝系统拦截滤网磨损与流动阻力实 验研究［Ｊ］．热力发电，２０１７（０３）：７０—７６．
