一种燃煤机组低氮排放的三级控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种燃煤机组低氮排放的三级控制系统，包括与锅炉燃烧区出口相连通的蒸汽输出管路和与锅炉燃烧区进口相连通的燃烧空气管路，蒸汽输出管路连通至SCR反应器烟气入口，SCR反应器烟气出口经除尘器、引风机至烟气出口；SCR反应器烟气入口上还连通有烟气混合器，烟气混合器分别连通空气管路和氨气管路，在锅炉燃烧区出口设有连接至入口NOX控制器的温度测点和CO测点；在SCR反应器的烟气入口和出口上分别加装有入口和出口NOX量监测点，入口和出口NOX量监测点分别连接至出口NOX控制系统，NOX控制系统分别连接氨气管路的NH3流量调节阀和锅炉负荷。本设计保证机组脱硝喷NH3的相对稳定，减少了喷NH3量，减小了环保代价，提高了机组经济性。

【技术实现步骤摘要】

本实用型涉及火力发电厂中脱硝自动控制系统，特别是针对大型燃煤机组低排NOx的实现，提供一套完善可靠的燃煤机组低氮排放的三级自动控制控制。
技术介绍
烟气脱硝是目前发达国家普遍采用的减少NOX排放的方法，具有很高的脱除效率；应用较多的有选择性催化还原法(SCR)、选择性非催化、还原法(SNCR)。其中SCR技术的脱硝效率在90％以上,氨的逃逸量较小，欧美和日本等国家和地区的火电厂的烟气脱硝装置中SCR技术大约占95％。在我国，随着环境保护法律、法规和标准的日趋严格及执法力度的加大，各火电厂必须采用烟气脱硝的办法来进一步控制NOX的排放。为确保烟气脱硝效率，增强脱硝系统的可靠性、连续性以及经济性，就需要一个优质的自动化控制系统。对脱硝媒介快速、安全的置备,并实现精确的控制。因此一套完整有效的脱硝自动控制方案具有很强实用价值。当前国内对于脱硝控制设计并不完善，对于脱硝系统与热力系统关系研究不足，许多电厂脱硝控制处于单回路自动控制，控制效果并不理想，NOx超标和NH3逃逸事故时有发生。在工艺系统之上对整个热力系统尚无一套成熟有效控制方案，确保NOx超净排放和预控NH3逃逸的发生。
技术实现思路
本技术目的是提供一种燃煤机组低氮排放的三级控制系统，从燃烧控制到尾部脱硝，整合的系统直接控制了整个燃煤机组送风设备，配风设备及尾部烟道脱硝系统设备。该系统降低了控制难度，将脱硝控制融入了机组整体性能系统中，提高了控制指标，降低了环保事故的动作几率。本技术的目的是通过下述技术方案来实现的。一种燃煤机组低氮排放的三级控制系统，包括锅炉，以及与锅炉燃烧区出口相连通的蒸汽输出管路和与锅炉燃烧区进口相连通的燃烧空气管路，蒸汽输出管路连通至SCR反应器的烟气入口，SCR反应器的烟气出口经除尘器、引风机至烟气出口；所述SCR反应器的烟气入口上还连通有烟气混合器，烟气混合器分别连通空气管路和氨气管路，其中：在锅炉燃烧区出口加装有温度测量装置和CO测量装置，温度测量装置和CO测量装置分别连接至入口NOX控制器；在SCR反应器的烟气入口和烟气出口上分别加装有入口NOX量监测量装置和出口NOX量监测量装置，入口NOX量监测量装置和出口NOX量监测量装置分别连接至出口NOX控制系统，NOX控制系统分别连接氨气管路的NH3流量调节阀和锅炉负荷。进一步，所述温度测量装置和CO测量装置分别连接至温度场和CO排量的燃烧优化预估控制器；温度场和CO排量的燃烧预估控制器连接至入口NOX控制器。进一步，所述入口NOX控制器分别连接燃烧空气管路进气口风机和锅炉的SOFA风道的进风阀门。进一步，所述氨气管路连通至氮气供气系统，氮气供气系统包括依次连接的氮卸料系统、氮制备系统和氮存储系统；NH3流量调节阀设置在氨气管路上。进一步，所述空气管路连通至空气供气系统，空气管路上设有稀释风机。进一步，所述燃烧空气管路的空气进气口上设有与NOX控制器相连的进气量控制阀门。进一步，所述燃烧空气管路上、以及SCR反应器的烟气出口与除尘器之间设有空气预热器。相对于现有技术，本技术优化后控制策略的优势：本技术用于大型燃煤机组可靠的低排NOx解决方案。完成三级脱硝控制，不仅仅在尾部烟道处进行化学喷淋完成脱硝控制，而是把机组系统统筹考虑，优化燃烧，通过监测火焰出口处CO和温度场变化，预估控制风煤比和SOFA风量，稳定SCR入口NOx浓度，大大减缓了第三级脱硝控制压力。其逻辑设计合理，调节全程优控准确，保障设备系统的安全，增加了环保效率。本设计保证机组脱硝设备入口NOx和出口NOx的稳定，既包含了燃烧优化脱硝，又包含了尾部烟道化学工艺脱硝，有效控制了电厂NOx排量，并防止了系统扰动造成的NH3逃逸事故。本设计保证机组脱硝喷NH3的相对稳定，减少了喷NH3量，减小了环保代价，提高了机组经济性。附图说明图1是三级脱硝控制系统流程示意图。图中：1-温度测量装置和CO测量装置；2-NOX控制器；3-风机；4-锅炉；5-SOFA风道；6-燃烧空气进气口；7-省煤器；8-空气预热器；9-SCR反应器；10-烟气混合器；11-NH3调节阀；12-稀释风机；13-入口NOX量监测装置；14-出口NOX量监测装置；15-NOX控制系统；16-除尘器；17-引风机；18-锅炉负荷；19-氮卸料系统；20-氮制备系统；21-氮存储系统。具体实施方式下面结合附图及实施例对本技术做进一步说明。如图1所示，一种燃煤机组低氮排放的三级控制系统，一种燃煤机组低氮排放的三级控制系统，包括锅炉4，以及与锅炉燃烧区出口相连通的蒸汽输出管路和与锅炉燃烧区进口相连通的燃烧空气管路，燃烧空气管路上设有风机3、空气预热器8，与锅炉4相连通处设有燃烧空气进气口6。蒸汽输出管路连通至SCR反应器9的烟气入口，蒸汽输出管路上加装有省煤器7；SCR反应器9的烟气出口经除尘器16、引风机17至烟气出口，SCR反应器9的烟气出口与除尘器16之间设有空气预热器8。SCR反应器9的烟气入口上还连通有烟气混合器10，烟气混合器10分别连通空气管路和氨气管路，空气管路连通至空气供气系统，空气管路上设有稀释风机12。氨气管路连通至氮气供气系统，氮气供气系统包括依次连接的氮卸料系统19、氮制备系统20和氮存储系统21；NH3调节阀11设置在氨气管路上。其中，在锅炉燃烧区出口加装有三组遥感式温度测量装置，燃烧区出口加装二组遥感式CO测量装置，并增加燃烧区低排NOx智能控制器；温度测量装置和CO测量装置1分别连接至温度场和CO排量的燃烧优化预估控制器；作为本系统的一级和二级控制点，温度场和CO排量的燃烧预估控制器连接至入口NOX控制器2，燃烧空气管路的空气进气口上设有与NOX控制器2相连的进气量控制阀门，入口NOX控制器2分别连接燃烧空气管路进气口风机3和锅炉4的SOFA风道5的进风阀门，燃烧区低排NOx智能控制器通过控制燃烧空气管路的进气量控制阀门校正送风量。温度测量装置和CO测量装置需要后期设计，独立安装在锅炉炉膛燃尽区。另外，在SCR反应器9的烟气入口和烟气出口上分别加装有入口NOX量监测量装置13和出口NOX量监测量装置14，入口NOX量监测量装置13和出口NOX量监测量装置14分别连接至出口NOX控制系统15，NOX控制系统15分别连接氨气管路的NH3调节阀11和锅炉负荷18。作为本系统的三级控制点。本系统基于SCR反应器9通过NH3流量调节阀11完成NH3喷入炉膛完成化学反应，把炉内NOx除去产生N2和H2O的工艺过程，在传统的脱硝NH3流量计算上引入总燃料量总风量、加装的燃尽区温度、构建NH3智能计算需求量，最后使用PID闭环修正该计算量的实际偏差。本系统在锅炉燃烧区出口加装三组遥感式温度测量装置，燃烧区出口加装二组遥感式CO测量装置，依据燃烧温度的峰值和CO变化趋势完成对于燃烧状态的粗略评估，为燃烧优化提供数值依据。温度测量装置和CO测量装置，进入设计的燃烧区NOx优控单元，通过温度和CO排量预估计算，提前修正风机风量，优化燃烧，稳定NOx排量。(一级低排NOx预控)。下发指令给锅炉SOFA风道的SOFA风(燃尽风)门同操器，动态修正燃尽风门与主蒸汽流量的跟随曲线。(二级低排NOx预控)。增加燃烧区低排NO本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃煤机组低氮排放的三级控制系统，包括锅炉(4)，以及与锅炉燃烧区出口相连通的蒸汽输出管路和与锅炉燃烧区进口相连通的燃烧空气管路，蒸汽输出管路连通至SCR反应器(9)的烟气入口，SCR反应器(9)的烟气出口经除尘器(16)、引风机(17)至烟气出口；所述SCR反应器(9)的烟气入口上还连通有烟气混合器(10)，烟气混合器(10)分别连通空气管路和氨气管路，其特征在于：在锅炉燃烧区出口加装有温度测量装置和CO测量装置(1)，温度测量装置和CO测量装置(1)分别连接至入口NOX控制器(2)；在SCR反应器(9)的烟气入口和烟气出口上分别加装有入口NOX量监测量装置(13)和出口NOX量监测量装置(14)，入口NOX量监测量装置(13)和出口NOX量监测量装置(14)分别连接至出口NOX控制系统(15)，NOX控制系统(15)分别连接氨气管路的NH3流量调节阀(11)和锅炉负荷(18)。

【技术特征摘要】
1.一种燃煤机组低氮排放的三级控制系统，包括锅炉(4)，以及与锅炉燃烧区出口相连通的蒸汽输出管路和与锅炉燃烧区进口相连通的燃烧空气管路，蒸汽输出管路连通至SCR反应器(9)的烟气入口，SCR反应器(9)的烟气出口经除尘器(16)、引风机(17)至烟气出口；所述SCR反应器(9)的烟气入口上还连通有烟气混合器(10)，烟气混合器(10)分别连通空气管路和氨气管路，其特征在于：在锅炉燃烧区出口加装有温度测量装置和CO测量装置(1)，温度测量装置和CO测量装置(1)分别连接至入口NOX控制器(2)；在SCR反应器(9)的烟气入口和烟气出口上分别加装有入口NOX量监测量装置(13)和出口NOX量监测量装置(14)，入口NOX量监测量装置(13)和出口NOX量监测量装置(14)分别连接至出口NOX控制系统(15)，NOX控制系统(15)分别连接氨气管路的NH3流量调节阀(11)和锅炉负荷(18)。2.根据权利要求1所述的燃煤机组低氮排放的三级控制系统，其特征在于：所述温度测量装置和CO测量装置(1)分别连接至温度场和CO排...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立，李卫华，骆意，尚勇，康静秋，杨振勇，王燕晋，张为，田伟，
申请(专利权)人：华北电力科学研究院西安有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61