小型SCR烟气脱硝喷氨控制系统及方法技术方案

一种小型SCR烟气脱硝喷氨控制系统及方法，适用于小型燃煤炉上使用。包括上位机相连接的主控单片机，主控单片机通过通信级联模块分别连接有多个功能单片机控制模块；多功能单片机控制模块包括单片机，单片机通过电压电流调理电路连接有多路烟气检测传感器，单片机的输入端还连接有触摸屏显示输入模块和通信级联模块，单片机的输出端分别通过驱动电路连接有蒸汽调节阀和液氮调节阀，单片机上还连接有多组的继电器输入模块和继电器输出模块。利用烟气检测传感器检测燃煤炉的NOx含量，NOx排放浓度过高时提高NH3的输出，当NOx排放浓度正常时保持NH3平稳输出。其结构简单，使用方便，脱硝效果好，成本低。

【技术实现步骤摘要】
小型SCR烟气脱硝喷氨控制系统及方法
本专利技术涉及一种脱硝喷氨控制系统及方法，尤其适用于小型燃煤炉上使用的小型SCR烟气脱硝喷氨控制系统及方法。
技术介绍
随着国家对NOX(氮氧化物)排放的管理越来越严格，精确可控的脱硝技术在实际应用中越来越重要。SCR(选择性催化还原)脱硝技术是目前多种脱硝技术中，应用最广、成效较高的脱硝技术。在我国，目前发电厂的脱硝技术改造中，多采用SCR脱硝技术方法，其脱硝效率可以达到80%以上。SCR技术主要是利用还原剂NH3与NOX反应生成无害的N2和H2O。目前，国内SCR脱硝主要采用的是固定摩尔比控制方式，这种方法是根据脱硝效率和催化剂脱硝能力来控制的方法，按照固定的氨氮摩尔比脱除烟气中NOX。这种控制方法主要采用设定值可调的单回路控制系统，拥有控制回路简单易于调试和整定的优点，但存在着过度脱氮，氨量过大、运行成本过高的缺点。另外一种控制方法为固定出口NOX含量控制方式。这种方法过控制烟气出口的NOX浓度在排放要求以内，同时可以控制NH3用量，减少或者不产生逃逸NH3排放，从而进一步提高脱硝效果并且可以有效控制脱硝运行成本。但是这种方需要检测多个变量，控制逻辑较复杂，系统调试困难较大，目前应用得很少。现有的SCR脱硝技术主要不足包括以下几个方面：1、目前的SCR脱硝实际应用中的控制方法还是主要以经典的PID(比例积分微分)控制为主。而PID控制方法虽然在线性控制系统中有着很好的控制效果，但是对烟气与NH3在催化剂作用下随时间变化较大这种具有强非线性的脱硝系统，却难以获得很好的喷氨控制效果。需要采用更加先进与自适应能力更强的控制方法。2、现有的烟气出口的烟气量的测量方法具有较大的误差和延时，难以满足实时与精确控制的要求。如对多个烟气出口一般只采用一个传感器，忽略区域NOX的分布不均匀性，很容易出现测量误差，而影响最终的SCR的控制效果。需要对某个区域内多个测量点进行检测，并进行相应的数据处理，去掉传感器误差较大的数据，并进行平均化处理。3、SCR脱硝系统一般都针对于大型燃煤电厂，在DCS基础上进行数据的采集和控制。而对于小型燃煤锅炉，一般的DCS(分布式计算机控制)系统在复杂程度上、成本上都超过了预期。目前，还没有十分成熟可靠的小型SCR脱硝控制系统。
技术实现思路
针对上述技术的不足之处，提供一种结构简单，使用方便，脱硝效果好，成本低的小型SCR烟气脱硝喷氨控制系统及方法。为实现上述技术目的，本专利技术的小型SCR烟气脱硝喷氨控制系统，它包括与上位机相连接的主控单片机，主控单片机通过通信级联模块分别连接有多个功能单片机控制模块；所述多功能单片机控制模块包括单片机，单片机的输入端通过电压电流调理电路连接有多路烟气检测传感器，单片机的输入端还连接有触摸屏显示输入模块和通信级联模块，单片机的输出端分别通过驱动电路连接有设置在燃煤锅炉的蒸汽输入管道上的蒸汽调节阀和设置在液氨储气罐上的液氮调节阀，单片机上还连接有多组用于输出燃煤锅炉各阀门的状态信号继电器输入模块和继电器输出模块。所述的主控单片机和单片机的型号均为STC15F2K60S2；所述的多功能单片机控制模块种烟气检测传感器共有3种，包括型号为NB1500的NOX传感器，型号为RB110-NH3的NH3传感器，型号为YY-Q6212的插入式热式气体质量流量计作为负荷信号传感器，所述的电压电流调理电路为继电器开关输出器ADAM-40698，可扩展连接8路信号输入，电压电流调理电路上连接有多个NOX传感器；所述的触摸屏显示输入模块型号为TK6070IP，通信级联模块型号为MAX485。一种小型SCR烟气脱硝喷氨控制方法，其步骤如下：a.将多功能单片机控制模块中的多路烟气检测传感器设置在小型燃煤炉的省煤器出口的脱硝反应器内，上位机控制主控单片机通过通信级联模块向各个多功能单片机控制模块发送预设NOX排放含量数值，多功能单片机控制模块中的多个烟气检测传感采集到相应的NOX气体数据、NH3气体数据和气体流量数据后，将采集数据通过电压电流调理电路传输到单片机中；b.NOX传感器和负荷传感器将检测到的信息通过电压电流调整电路，输入到单片机的AD转换接口为前馈信号，NOX传感器和NH3传感器的信号经过电压电流调整电路，输入到单片机的AD转换接口为反馈信号，单片机将多个NOX传感器检测到的NOX含量取平均值；单片机采用模糊控制方法对前馈信号和反馈信号进行处理，从而获取被测区域实际NOX含量，单片机将获取的实际NOX含量、气体流量以及NH3逃逸含量通过触摸屏显示输入模块显示出来；c.单片机将测量区域烟气排放的实际NOX含量与预设NOX含量进行比较，单片机将测量区域烟气排放的NOX含量与预设NOX含量相减，得到多功能单片机控制模块需要调节的NOX含量差值；d.当多功能单片机控制模块需要调节的NOX含量差值为正值时，多功能单片机控制模块的单片机启动报警指示模块进行报警，并采用模糊自适应控制算法，输出脉冲宽度调制(PWM)占空比信号；PWM信号通过驱动电路控制蒸汽调节阀和液氨调节阀，增加输出氨气的浓度和输出量；e.当多功能单片机控制模块需要调节的NOX含量差值为负值时，多功能单片机控制模块的单片机关闭报警指示模块，并采用数字比例积分微分（PID）算法，输出脉冲宽度调制(PWM)占空比信号；PWM信号通过驱动电路控制蒸汽调节阀和液氨调节阀，减少液氨的输出；f.重复上述步骤，直到燃煤锅炉停止工作。当通过NH3传感器检测到的含量过高时可以通过触摸屏显示输入模块控制蒸汽调节阀和液氨调节阀，减少氨气的浓度和输出量，或者通过在多功能单片机控制模块的单片机中预设NH3逃逸量的阀值，当NH3传感器检测到NH3逃逸量超过阀值时降控制蒸汽调节阀和液氨调节阀，减少氨气的浓度和输出量直至将NH3逃逸量降到阀值以下。有益效果：本专利技术的通过在设置小型燃煤炉的省煤器出口的脱硝反应器内的多路烟气检测传感器检测小型燃煤炉的NOX排放含量，并通过单片机对检测到的NOX排放含量进行综合对比，并根据判断后的结果调整蒸汽阀门和液氨阀门，从而对小型燃煤炉的NOX排放含量进行控制，保证NOX排放含量不超过预设值范围，同时当NH3逃逸量过高时可以调小蒸汽阀门和液氨阀门，从而降低NH3含量，通过单片机上的显示输入模块显示当前工作情况，多功能单片机控制模块的单片机工作信息通过通信级联模块发送到主控单片机中汇总，最后发送给上位机显示和储存，其结构简单，使用方便，脱硝效果好，成本低。附图说明图1为小型SCR烟气脱硝喷氨控制系统主控单片机结构图；图2为小型SCR烟气脱硝喷氨控制系统的多功能单片机结构图；图3为小型SCR烟气脱硝喷氨控制方法的喷氨控制流程图。具体实施方式以下结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步的详细描述。如图1所示，本专利技术的小型SCR烟气脱硝喷氨控制系统包括与上位机相连接的主控单片机，主控单片机通过通信级联模块分别连接有多个功能单片机控制模块；主控单片机的型号为STC15F2K60S2如图2所示，所述多功能单片机控制模块包括单片机，单片机的型号为STC15F2K60S2，单片机的输入端通过电压电流调理电路连接有多路烟气检测传感器，所述电压电流调理电路为继电器开关输出器ADAM-40698，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小型SCR烟气脱硝喷氨控制系统，其特征在于；它包括与上位机相连接的主控单片机，主控单片机通过通信级联模块分别连接有多个功能单片机控制模块；所述多功能单片机控制模块包括单片机，单片机的输入端通过电压电流调理电路连接有多路烟气检测传感器，单片机的输入端还连接有触摸屏显示输入模块和通信级联模块，单片机的输出端分别通过驱动电路连接有设置在燃煤锅炉的蒸汽输入管道上的蒸汽调节阀和设置在液氨储气罐上的液氮调节阀，单片机上还连接有多组用于输出燃煤锅炉各阀门的状态信号继电器输入模块和继电器输出模块。

【技术特征摘要】
1.一种小型SCR烟气脱硝喷氨控制方法，包括与上位机相连接的主控单片机，主控单片机通过通信级联模块分别连接有多个功能单片机控制模块；所述多个功能单片机控制模块包括单片机，单片机的输入端通过电压电流调理电路连接有多路烟气检测传感器，单片机的输入端还连接有触摸屏显示输入模块和通信级联模块，单片机的输出端分别通过驱动电路连接有设置在燃煤锅炉的蒸汽输入管道上的蒸汽调节阀和设置在液氨储气罐上的液氮调节阀，单片机上还连接有多组用于输出燃煤锅炉各阀门的状态信号继电器输入模块和继电器输出模块；所述的主控单片机和单片机的型号均为STC15F2K60S2；所述的多个功能单片机控制模块种烟气检测传感器共有3种，包括型号为NB1500的NOX传感器，型号为RB110-NH3的NH3传感器，型号为YY-Q6212的插入式热式气体质量流量计作为负荷信号传感器，所述的电压电流调理电路为继电器开关输出器ADAM-40698，可扩展连接8路信号输入，电压电流调理电路上连接有多个NOX传感器；所述的触摸屏显示输入模块型号为TK6070IP，通信级联模块型号为MAX485；其特征在于步骤如下：a.将多个功能单片机控制模块中的多路烟气检测传感器设置在小型燃煤炉的省煤器出口的脱硝反应器内，上位机控制主控单片机通过通信级联模块向各个多个功能单片机控制模块发送预设NOX排放含量数值，多个功能单片机控制模块中的多个烟气检测传感采集到相应的NOX气体数据、NH3气体数据和气体流量数据后，将采集数据通过电压电流调理电路传输到单片机中；b.NOX传感器和负荷传感器将检测到的信息通过电压电流调整电路，输入到单片机...

【专利技术属性】
技术研发人员：昝小舒，李宇建，马标，张海凤，冯大川，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32