基于燃煤机组烟气混合均匀性调节的脱硝控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于燃煤机组烟气混合均匀性调节的脱硝控制系统，利用SCR反应器前部烟道的氮氧化物浓度多测点测量，并综合机组负荷变化、磨组状态、SCR出口氮氧化物浓度、氨逃逸等机组运行参数，实时评估当前SCR入口烟气中氮氧化物浓度分布的均匀特性优劣。当发现SCR反应器前端氮氧化物浓度不均时，通过改变烟气混合器的两层共四个挡板与烟道截面的角度来调节烟道内的烟气流向分布，调节烟道内烟气气流的自混合，提高氮氧化物浓度分布均匀性，从而优化烟气中氮氧化物与还原剂氨气的有效接触，保证SCR反应器中脱硝反应的良好进行。本实用新型专利技术可有效解决因烟气流场不均而出现的SCR系统局部喷氨不足或过喷。现的SCR系统局部喷氨不足或过喷。现的SCR系统局部喷氨不足或过喷。

【技术实现步骤摘要】
基于燃煤机组烟气混合均匀性调节的脱硝控制系统


[0001]本技术属于火电站自动控制
，具体涉及一种基于燃煤机组烟气混合均匀性调节的脱硝控制系统。

技术介绍

[0002]工业活动产生的氮氧化物污染物对空排放后会产生光化学烟雾和酸雨，是各国环保治理的重点。在我国，大气中的氮氧化物污染物主要来源于煤炭的燃烧，其中火力发电厂燃煤发电所产生的氮氧化物排放量占据同年全国氮氧化物排放量的一半以上。自环保部门于2010年出台氮氧化物治理政策以来，我国火电厂氮氧化物排放已参照世界最严格标准管理，《火电厂大气污染物排放标准》规定，燃煤电厂氮氧化物小时均值的排放限值为50mg/Nm3，重点地区不能超过30mg/Nm3，要求火电厂的实际脱硝效率要达90％以上，这给机组的脱硝系统带来了巨大的挑战。
[0003]在多种烟气脱硝技术中，SCR脱硝工艺以其效率高，无二次污染，运行成本低等优势，是目前我国燃煤电厂中应用最普遍的技术。其原理是，向SCR反应器喷入脱硝还原剂氨气与烟道中的烟气充分混合，在脱硝催化剂(V2O5‑
WO3(MoO3)/TiO2)的作用下，将烟气中的NOx 还原为N2，实现脱除氮氧化物污染物的目的。由于电厂内设备布局紧凑，多有管道转向、变径等结构，烟道布置空间严重受限，烟气混合距离过短，加之实际运行机组煤质、配风多变，易造成SCR反应器入口烟气流速不均、烟道截面氮氧化物浓度分布不均的现象，使得脱硝反应中氨气与氮氧化物混合均匀性较差，造成实际脱硝效率降低、环保氮氧化物浓度点超或局部氨逃逸增大等问题，严重影响了脱硝系统的控制效果。
[0004]为了改善烟道中气流的空气场动力场特性，目前往往在烟道中布置某种静态烟气混合器，通过改变空间结构促使烟气形成流场的自扰动，加强烟气的自混合，改善流场均匀性，从而促进还原剂与烟气充分混合后再进入SCR系统进行反应。静态混合器的设计种类繁多，原理都是通过设计一个或者多个特定形状结构的钝体放置入烟道，形成静态的混合单元干扰烟气流向，产生流场混沌效应强化烟气混合效果。静态混合器的设计通常基于物理热力学原理，往往采用仿真模拟软件进行离线效果预估。静态混合器形状固定，加装在烟道后，不具备调节功能。
[0005]当前的许多燃煤电站实际运行中由于煤质多变、调度负荷频繁变化，相应磨组方式及配风方式也会随之变化，经常造成烟气流量、流场分布及氮氧化物生成量的大幅波动，加装的静态混合器无法根据工况进行当前烟气自混合效果调节。当烟气流场分布均匀性较差时，烟气中的氮氧化物浓度分布不均，从而影响了其与氨气的混合，大大影响了脱硝系统的实际脱硝效率。此外，SCR脱硝系统的入口和出口处的氮氧化物浓度测点大多为单点CEMS测量，无法反馈烟道截面氮氧化物浓度的真实分布，对脱硝系统的精确控制调节造成了很大干扰。由于以上原因，在实际运行中，尤其当煤质变化或负荷剧烈波动时，机组氮氧化物排放飙升或局部氨逃逸过大的现象常有发生。

技术实现思路

[0006]鉴于以上存在的问题，本技术提供了一种基于燃煤机组烟气混合均匀性调节的脱硝控制系统。利用SCR反应器前部烟道的氮氧化物浓度多测点测量，并综合机组负荷变化、磨组状态、SCR出口氮氧化物浓度、氨逃逸等机组运行参数，实时评估当前SCR入口烟气中氮氧化物浓度分布的均匀特性优劣。当发现SCR反应器前端氮氧化物浓度不均时，通过改变烟气混合器的两层共四个挡板与烟道截面的角度来调节烟道内的烟气流向分布，调节烟道内烟气气流的自混合，提高氮氧化物浓度分布均匀性，从而优化烟气中氮氧化物与还原剂氨气的有效接触，保证SCR反应器中脱硝反应的良好进行。该系统可有效解决因烟气流场不均而出现的SCR系统局部喷氨不足或过喷，减少因此出现的氮氧化物排放超标和氨逃逸过高的问题，有助于提高机组全工况下脱硝系统的运行特性及实际控制性能。
[0007]为达到以上目的，本技术采用如下技术方案：
[0008]基于燃煤机组烟气混合均匀性调节的脱硝控制系统，包括制氨系统，稀释风机，氨气/空气混合器，氨量调节阀门，省煤器和烟气烟道；其中，
[0009]省煤器出口连通至烟气烟道进口，且烟气烟道进口处设置有双层动态烟气混合器，烟气烟道的垂直上升段自下而上依次设置有氮氧化物多测点均匀性测量装置和喷氨格栅，垂直上升段与水平段的拐角处均设置有静态烟气导流板，烟气烟道的垂直下降段由内至外依次设置有SCR入口氮氧化物浓度CEMS测量装置、脱硝系统SCR反应器和SCR出口氮氧化物浓度 CEMS测量装置，烟气烟道出口处设置有氨逃逸测量装置；
[0010]制氨系统出口通过氨量调节阀门连通至氨气/空气混合器的氨气进口，稀释风机出口连通至氨气/空气混合器的空气进口，至氨气/空气混合器的出口连通至喷氨格栅；氮氧化物多测点均匀性测量装置、SCR入口氮氧化物浓度CEMS测量装置、SCR出口氮氧化物浓度CEMS测量装置以及氨逃逸测量装置的输出端均连接至机组DCS控制系统的输入端，机组DCS控制系统的输出端连接氨量调节阀门及双层动态烟气混合器的控制端。
[0011]本技术进一步的改进在于，烟气烟道呈π型。
[0012]本技术进一步的改进在于，静态烟气导流板在烟气烟道的拐角处均朝向内侧设置。
[0013]本技术进一步的改进在于，双层动态烟气混合器通过挡板转轴设置有第一挡板、第二挡板、第三挡板和第四挡板，通过调节挡板转轴的角度来改变局部烟气混合特性。
[0014]本技术进一步的改进在于，第一挡板、第二挡板、第三挡板和第四挡板分别在烟气烟道内前后各设置有两个。
[0015]本技术进一步的改进在于，脱硝系统SCR反应器中设置有脱硝催化剂V2O5‑ꢀ
WO3(MoO3)/TiO2。
[0016]本技术进一步的改进在于，烟气中氮氧化物浓度的分布均匀性调整作为脱硝控制系统的第一级调节回路，执行机构为动态烟气混合器的双层挡板；脱硝控制系统出口NOx浓度值作为第二级调节回路，执行机构为氨量调节阀门。
[0017]相比现有技术，本技术至少具有以下的优点：
[0018]1.本技术在烟道中布置了氮氧化物多测点均匀性测量装置，不同于常规的单点采样，均匀采集烟道截面上多个测点的氮氧化物浓度数据，传输至DCS系统进行评估和显示。
[0019]2.区别于常规形状固定的静态烟气混合器，本技术采用的双层烟气混合器，必要时通过改变双层挡板与烟道的角度，动态灵活调节烟气流向，提高局部烟气的自混合效果，实时改善SCR脱硝反应器前端烟气中生成NOx浓度的截面分布的均匀性，从本体结构上提升了火电机组的脱硝运行特性。
[0020]3.本技术将氮氧化物生成浓度的均匀性作为重要被调量引入脱硝控制系统。当评估得到的原烟气中生成氮氧化物浓度均匀性较差时，利用双层动态烟气混合器，实现烟气流场的均匀性实时动态调节，加强烟气的自混合效果，确保在原烟气进入SCR脱硝反应器之前，氮氧化物的生成浓度截面分布特性满足脱硝控制的要求，显著改善因SCR入口NO本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于燃煤机组烟气混合均匀性调节的脱硝控制系统，其特征在于，包括制氨系统(1)，稀释风机(2)，氨气/空气混合器(3)，氨量调节阀门(4)，省煤器(5)和烟气烟道(6)；其中，省煤器(5)出口连通至烟气烟道(6)进口，且烟气烟道(6)进口处设置有双层动态烟气混合器(16)，烟气烟道(6)的垂直上升段自下而上依次设置有氮氧化物多测点均匀性测量装置(8)和喷氨格栅(9)，垂直上升段与水平段的拐角处均设置有静态烟气导流板(7)，烟气烟道(6)的垂直下降段由内至外依次设置有SCR入口氮氧化物浓度CEMS测量装置(10)、脱硝系统SCR反应器(11)和SCR出口氮氧化物浓度CEMS测量装置(12)，烟气烟道(6)出口处设置有氨逃逸测量装置(13)；制氨系统(1)出口通过氨量调节阀门(4)连通至氨气/空气混合器(3)的氨气进口，稀释风机(2)出口连通至氨气/空气混合器(3)的空气进口，至氨气/空气混合器(3)的出口连通至喷氨格栅(9)；氮氧化物多测点均匀性测量装置(8)、SCR入口氮氧化物浓度CEMS测量装置(10)、SCR出口氮氧化物浓度CEMS测量装置(12)以及氨逃逸测量装置(13)的输出端均连接至机组DCS控制系统(14)的输入端，机组DCS控制系统(14)的输出端连接氨量调节阀门(4)及双层动态烟气混合器(16)的控制端。2.根据权利要求1所述的基于燃煤机组烟气混合均...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯玉婷，丁辉，张宪岭，时标，石伟栋，张建忠，吴立平，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：