一种优化SCR脱硝系统氨氮摩尔比分布的方法技术方案

本发明专利技术公开了一种优化SCR脱硝系统氨氮摩尔比分布的方法，实施步骤包括：检测获取SCR脱硝系统的入口在每一个控制周期的NOX浓度分布以及出口在每一个控制周期的NOX浓度分布和NH3浓度分布；在每一个控制周期内，计算当前控制周期内SCR脱硝系统的氨氮摩尔比分布相对标准偏差系数CVm，且在氨氮摩尔比分布相对标准偏差系数CVm超过预设阈值时，针对SCR脱硝系统的喷氨调门自动优化，且在氨氮摩尔比分布相对标准偏差系数CVm不超过预设阈值时结束并退出自动优化。本发明专利技术能够有效调整SCR脱硝系统氨氮摩尔比分布，解决SCR脱硝系统出口氨逃逸高、出口NOX浓度分布不均和生成硫酸氢铵造成空预器堵塞等问题，显著改善SCR反应器内流场分布，有效提升SCR脱硝系统可用率。

A method for optimizing ammonia nitrogen mole ratio distribution in SCR denitrification system

The invention discloses a method of optimization of SCR and ammonia nitrogen molar ratio distribution of denitrification system implementation steps including: entrance, testing for SCR denitration system in the distribution of NOX concentration in each control cycle and export in each control cycle distribution of NOX concentration and NH3 concentration distribution; in each control period. The calculation of the current control of ammonia molar ratio of relative standard deviation coefficient of CVm distribution cycle in SCR denitrification system, and the distribution of the relative standard deviation coefficient of NH3 / CVm exceeds the preset threshold, the ammonia tone SCR denitration system automatic optimization, and the molar ratio of ammonia nitrogen distribution relative standard deviation coefficient CVm does not exceed the preset threshold and exit end automatic optimization. The invention can effectively adjust the distribution of ammonia nitrogen removal of SCR denitrification system to solve the SCR removal ratio, ammonia escape, high denitrification system outlet NOX concentration and uneven distribution of ammonium hydrogen sulfate formation caused by blockage in air preheater and other issues, improve the distribution of flow field in SCR reactor, effectively improve the SCR denitrification system availability.

【技术实现步骤摘要】
一种优化SCR脱硝系统氨氮摩尔比分布的方法
本专利技术涉及燃煤电厂SCR脱硝技术，具体涉及一种优化SCR脱硝系统氨氮摩尔比分布的方法。
技术介绍
在选择性催化还原(SCR)系统中，脱硝效率和出口氨逃逸为主要性能表征参数。由于预留空间有限，已建燃煤电厂脱硝升级改造普遍存在烟气流场分布不均的现象，这将导致第一层催化剂上层氨氮摩尔比分布不均，进而导致出口CEMS的NOX浓度与总排NOX浓度存在一定偏差，不利于运行人员的精细化调控操作；与此同时，也导致SCR出口氨逃逸偏高，生成的硫酸氢铵容易降低空预器正常运行周期。因此，如何实现一种优化SCR脱硝系统氨氮摩尔比分布的方法，显得尤为必要。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种能够有效调整SCR脱硝系统氨氮摩尔比分布，解决SCR脱硝系统出口氨逃逸高、出口NOX浓度分布不均和生成硫酸氢铵造成空预器堵塞等问题，显著改善SCR反应器内流场分布，有效提升SCR脱硝系统可用率的优化SCR脱硝系统氨氮摩尔比分布的方法，能够有效改善第一层催化剂上层的氨氮摩尔比分布，提升系统整体性能，在保证NOX排放达标的前提下，有效降低氨逃逸，保障空预器的高效稳定运行。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种优化SCR脱硝系统氨氮摩尔比分布的方法，实施步骤包括：1)检测获取SCR脱硝系统的入口在每一个控制周期的NOX浓度分布；2)检测获取SCR脱硝系统的出口在每一个控制周期的NOX浓度分布和NH3浓度分布；3)在每一个控制周期内，将SCR脱硝系统的喷氨格栅各支管调门控制区域作为一个节点，基于各个节点对应的出口区域的NOX浓度分布和NH3浓度分布、入口区域的NOX浓度分布计算各个节点的氨氮摩尔比mi，根据各个节点的氨氮摩尔比mi计算当前控制周期内SCR脱硝系统的氨氮摩尔比分布相对标准偏差系数CVm，且在氨氮摩尔比分布相对标准偏差系数CVm超过预设阈值时跳转执行步骤4)；4)针对SCR脱硝系统的每一个节点，根据节点的脱销效率、当前控制周期内对应的入口区域的NOX浓度分布的相对标准偏差、对应的出口区域的NOX浓度分布和NH3浓度分布的相对标准偏差控制节点对应喷氨调门的开度，且在氨氮摩尔比分布相对标准偏差系数CVm不超过预设阈值时结束并退出。优选地，步骤1)的详细实施步骤包括：1.1)预先在SCR脱硝系统的入口布置入口NOX浓度和烟气流速矩阵式测量装置，所述入口NOX浓度和烟气流速矩阵式测量装置包括与SCR脱硝系统的喷氨格栅各支管调门控制区域一一对应的矩阵网格布点，矩阵网格布点的每一个测点包括由动压管和静压管组成的皮托管，每一个测点的动压管上带有皮托管电磁阀，静压管作为NOX取样管且带有烟气管路电磁阀；1.2)从矩阵网格布点中遍历选择第i个布点作为当前检测点；1.3)开启第i个布点对应的皮托管电磁阀，测量第i个布点对应区域烟气动压和静压，待数据稳定后，同步换算第i个布点的烟气流速；测试完毕后，开启第i个布点对应的烟气管路电磁阀，开始测量第i个布点区域烟气中的NOX/O2浓度，待数据稳定后，同步换算第i个布点区域烟气中的NOX浓度；测试完毕后，关闭第i个布点对应的皮托管电磁阀和烟气管路电磁阀；1.4)判断矩阵网格布点是否已经遍历完毕，如果尚未完毕，则将变量i加1，并跳转执行步骤1.2)；否则，得到SCR脱硝系统的入口各布点在每一个控制周期的NOX浓度分布。优选地，步骤2)的详细实施步骤包括：2.1)预先在SCR脱硝系统的出口布置出口NH3分布和NOX分布矩阵式测量装置，所述出口NH3分布和NOX分布矩阵式测量装置包括与SCR脱硝系统的喷氨格栅各支管调门控制区域一一对应的矩阵网格布点，矩阵网格布点的每一个测点设有一套带有控制阀的烟气取样支管路，所有的烟气取样支管路汇总至烟道外的取样母管上，所述取样母管上另接两路测试管路，所述两路测试管路分别通至NH3逃逸检测仪和NOX/O2分析仪；2.2)从矩阵网格布点中遍历选择第i个布点作为当前检测点；2.3)开启第i个布点对应的烟气取样支管路电磁阀，测量第i个布点对应区域烟气中的NOX/O2/NH3浓度，待数据稳定后，同步换算第i个布点对应区域烟气中的NOX/NH3浓度，最后关闭第i个布点的烟气取样支管路电磁阀；2.4)判断矩阵网格布点是否已经遍历完毕，如果尚未完毕，则将变量i加1，并跳转执行步骤3.3)；否则，得到SCR脱硝系统的出口各布点在每一个控制周期的NOX浓度分布和NH3浓度分布。优选地，步骤3)的详细步骤包括：3.1)在每一个控制周期内，将SCR脱硝系统的喷氨格栅各支管调门控制区域作为一个节点，得到喷氨格栅各支管调门控制区域对应的全部节点组成的节点集合；3.2)从节点集合中遍历选择一个节点作为当前节点i；3.3)根据当前节点i在当前控制周期内对应出口区域的NOX浓度、对应入口区域的NOX浓度计算当前节点i的区域脱销效率ηi；3.4)根据当前节点i的区域脱销效率ηi、当前节点i在当前控制周期内对应出口的NH3浓度计算当前节点i的氨氮摩尔比mi；3.5)判断节点集合是否已经遍历完毕，如果遍历完毕则跳转执行步骤3.6)；否则，从节点集合中遍历选择下一个节点作为当前节点i，跳转执行步骤3.3)；3.6)计算当前控制周期内SCR脱硝系统的氨氮摩尔比分布相对标准偏差系数CVm，如果氨氮摩尔比分布相对标准偏差系数CVm超过预设阈值，则跳转执行步骤4)；否则，等待下一个周期重新执行步骤3.2)。优选地，步骤3.3)计算当前节点i的区域脱销效率ηi的函数表达式如式(1)所示；式(1)中，ηi表示当前节点i的区域脱销效率，CNOX，i，out表示当前节点i在当前控制周期内对应出口区域的NOX浓度，CNOX，i，in表示当前节点i在当前控制周期内对应入口区域的NOX浓度。优选地，步骤3.4)计算当前节点i的氨氮摩尔比mi的函数表达式如式(2)所示；式(2)中，mi表示当前节点i的氨氮摩尔比，MNO2表示NO2的摩尔质量，MNH3表示NH3的摩尔质量，CNH3,i表示当前节点i的氨逃逸率，CNOX，i，in表示当前节点i在当前控制周期内对应入口区域的NOX浓度，ηi表示当前节点i的区域脱销效率。优选地，步骤3.6)计算当前控制周期内SCR脱硝系统的氨氮摩尔比分布相对标准偏差系数CVm的函数表达式如式(3)所示；式(3)中，CVm表示当前控制周期内SCR脱硝系统的氨氮摩尔比分布相对标准偏差系数，σ表示所有的节点i的氨氮摩尔比mi构成的数组的标准偏差，表示所有的节点i的氨氮摩尔比mi构成的数组的平均值，其中所有的节点i的氨氮摩尔比mi构成的数组的标准偏差σ的函数表达式如式(3-1)所示、平均值的函数表达式如式(3-2)所示；式(3-1)和式(3-2)中，σ表示所有的节点i的氨氮摩尔比mi构成的数组的标准偏差，表示所有的节点i的氨氮摩尔比mi构成的数组的平均值，xi表示所有的节点i的氨氮摩尔比mi构成的数组的第i项数值，n表示节点数量。优选地，步骤4)的详细步骤包括：4.1)在每一个控制周期内，将SCR脱硝系统的喷氨格栅各支管调门控制区域作为一个节点，得到喷氨格栅各支管调门控制区域对应的全部节点组成的节点集合；4.2)从节点集合中遍历选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种优化SCR脱硝系统氨氮摩尔比分布的方法，其特征在于实施步骤包括：1)检测获取SCR脱硝系统的入口在每一个控制周期的NOX浓度分布；2)检测获取SCR脱硝系统的出口在每一个控制周期的NOX浓度分布和NH3浓度分布；3)在每一个控制周期内，将SCR脱硝系统的喷氨格栅各支管调门控制区域作为一个节点，基于各个节点对应的出口区域的NOX浓度分布和NH3浓度分布、入口区域的NOX浓度分布计算各个节点的氨氮摩尔比mi，根据各个节点的氨氮摩尔比mi计算当前控制周期内SCR脱硝系统的氨氮摩尔比分布相对标准偏差系数CVm，且在氨氮摩尔比分布相对标准偏差系数CVm超过预设阈值时跳转执行步骤4)；4)针对SCR脱硝系统的每一个节点，根据节点的脱销效率、当前控制周期内对应的入口区域的NOX浓度分布的相对标准偏差、对应的出口区域的NOX浓度分布和NH3浓度分布的相对标准偏差控制节点对应喷氨调门的开度，且在氨氮摩尔比分布相对标准偏差系数CVm不超过预设阈值时结束并退出。

【技术特征摘要】
1.一种优化SCR脱硝系统氨氮摩尔比分布的方法，其特征在于实施步骤包括：1)检测获取SCR脱硝系统的入口在每一个控制周期的NOX浓度分布；2)检测获取SCR脱硝系统的出口在每一个控制周期的NOX浓度分布和NH3浓度分布；3)在每一个控制周期内，将SCR脱硝系统的喷氨格栅各支管调门控制区域作为一个节点，基于各个节点对应的出口区域的NOX浓度分布和NH3浓度分布、入口区域的NOX浓度分布计算各个节点的氨氮摩尔比mi，根据各个节点的氨氮摩尔比mi计算当前控制周期内SCR脱硝系统的氨氮摩尔比分布相对标准偏差系数CVm，且在氨氮摩尔比分布相对标准偏差系数CVm超过预设阈值时跳转执行步骤4)；4)针对SCR脱硝系统的每一个节点，根据节点的脱销效率、当前控制周期内对应的入口区域的NOX浓度分布的相对标准偏差、对应的出口区域的NOX浓度分布和NH3浓度分布的相对标准偏差控制节点对应喷氨调门的开度，且在氨氮摩尔比分布相对标准偏差系数CVm不超过预设阈值时结束并退出。2.根据权利要求1所述的优化SCR脱硝系统氨氮摩尔比分布的方法，其特征在于，步骤1)的详细实施步骤包括：1.1)预先在SCR脱硝系统的入口布置入口NOX浓度和烟气流速矩阵式测量装置，所述入口NOX浓度和烟气流速矩阵式测量装置包括与SCR脱硝系统的喷氨格栅各支管调门控制区域一一对应的矩阵网格布点，矩阵网格布点的每一个测点包括由动压管和静压管组成的皮托管，每一个测点的动压管上带有皮托管电磁阀，静压管作为NOX取样管且带有烟气管路电磁阀；1.2)从矩阵网格布点中遍历选择第i个布点作为当前检测点；1.3)开启第i个布点对应的皮托管电磁阀，测量第i个布点对应区域烟气动压和静压，待数据稳定后，同步换算第i个布点的烟气流速；测试完毕后，开启第i个布点对应的烟气管路电磁阀，开始测量第i个布点区域烟气中的NOX/O2浓度，待数据稳定后，同步换算第i个布点区域烟气中的NOX浓度；测试完毕后，关闭第i个布点对应的皮托管电磁阀和烟气管路电磁阀；1.4)判断矩阵网格布点是否已经遍历完毕，如果尚未完毕，则将变量i加1，并跳转执行步骤1.2)；否则，得到SCR脱硝系统的入口各布点在每一个控制周期的NOX浓度分布。3.根据权利要求1所述的优化SCR脱硝系统氨氮摩尔比分布的方法，其特征在于，步骤2)的详细实施步骤包括：2.1)预先在SCR脱硝系统的出口布置出口NH3分布和NOX分布矩阵式测量装置，所述出口NH3分布和NOX分布矩阵式测量装置包括与SCR脱硝系统的喷氨格栅各支管调门控制区域一一对应的矩阵网格布点，矩阵网格布点的每一个测点设有一套带有控制阀的烟气取样支管路，所有的烟气取样支管路汇总至烟道外的取样母管上，所述取样母管上另接两路测试管路，所述两路测试管路分别通至NH3逃逸检测仪和NOX/O2分析仪；2.2)从矩阵网格布点中遍历选择第i个布点作为当前检测点；2.3)开启第i个布点对应的烟气取样支管路电磁阀，测量第i个布点对应区域烟气中的NOX/O2/NH3浓度，待数据稳定后，同步换算第i个布点对应区域烟气中的NOX/NH3浓度，最后关闭第i个布点的烟气取样支管路电磁阀；2.4)判断矩阵网格布点是否已经遍历完毕，如果尚未完毕，则将变量i加1，并跳转执行步骤3.3)；否则，得到SCR脱硝系统的出口各布点在每一个控制周期的NOX浓度分布和NH3浓度分布。4.根据权利要求1所述的优化SCR脱硝系统氨氮摩尔比分布的方法，其特征在于，步骤3)的详细步骤包括：3.1)在每一个控制周期内，将SCR脱硝系统的喷氨格栅各支管调门控制区域作为一个节点，得到喷氨格栅各支管调门控制区域对应的全部节点组成的节点集合；3.2)从节点集合中遍历选择一个节点作为当前节点i；3.3)根据当前节点i在当前控制周期内对应出口区域的NOX浓度、对应入口区域的NOX浓度计算当前节点i的区域脱销效率ηi；3.4)根据当前节点i的区域脱销效率ηi、当前节点i在当前控制周期内对应出口的NH3浓度计算当前节点i的氨氮摩尔比mi；3.5)判断节点集合是否已经遍历完毕，如果遍历完毕则跳转执行步骤3.6)；否则，从节点集合中遍历选择下一个节点作为当前节点i，跳转执行步骤3.3)；3.6)计算当前控制周期内SCR脱硝系统的氨氮摩尔比分布相对标准偏差系数CVm，如果氨氮摩尔比分布相对标准偏差系数CVm超过预设阈值，则跳转执行步骤4)；否则，等待下一个周期重新执行步骤3.2)。5.根据权利要求4所述的优化SCR脱硝系统氨氮摩尔比分布的方法，其特征在于，步骤3.3)计算当前节点i的区域脱销效率ηi的函数表达式如式(1)所示；式(1)中，ηi表示当前节点i的区域脱销效率，CCOX,i,out表示当前节点i在当前控制周期内对应出口区域的NOX浓度，CNOX,i,in表示当前节点i在当前控制周期内对应入口区域的NOX浓度。6.根据权利要求4所述的优化SCR脱...

【专利技术属性】
技术研发人员：车垚，陶莉，周艳明，张鸿，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网湖南省电力公司，国网湖南省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11