用于垃圾焚烧发电系统中炉排焚烧ＳＮＣＲ的控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于垃圾焚烧发电系统中炉排焚烧ＳＮＣＲ的控制方法，通过更准确地测量由城市垃圾炉排式焚烧炉产生的氮氧化物（ＮＯｘ）浓度来控制选择性非催化还原（ＳＮＣＲ）系统中的还原剂供给水平。在接近于炉排上方的炉壁上开孔取样，通过新型快速的分析单元取得炉排上方氮氧化物（ＮＯｘ）浓度数值。该数值经过控制器中预先设置的计算程序快速地控制下游还原剂注入喷枪的流量。本方法可以称作“前馈控制”，解决了现行公知的流行控制方法反馈信号滞后的弊病。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术用于选择性非催化还原(SNCR)系统的改进的简易控制系统，SNCR系统使 用氨或者尿素等还原剂还原来自废物焚烧锅炉产生的氮氧化物(NOx)排放物。本专利技术适用 于炉排式焚烧炉的SNCR系统控制，更为简易的“前馈”控制方法。通过更加精准的还原剂 的注入，减少了整个系统的还原效果和运行成本。
技术介绍
在垃圾焚烧炉中燃烧固体废物产生一定量的氮氧化物(NOx)。NOx是一组无色、无 味但高活性、含有不同量的NO和NO2的气体的总称。NOx量在某种程度上随着炉排和燃烧 炉设计而改变，但典型地在250和350PPM之间变动(烟道气中7% O2的干燥值)。NOx形成物的化学性质直接相关于氮和氧之间的反应。垃圾焚烧炉中的燃烧控器 系统典型地既包括主空气(也称为下炉排空气)，也包括辅助空气(也称为上炉排或者过 燃烧空气)。主空气经位于焙烧炉排下面的高压间供应并被强制经过炉排，以随后对废物 床进行干燥(析出水)，除去易挥发物质(析出易 挥发的碳氢化合物)，并燃尽(氧化非易 挥发性碳氢化合物)。主空气的量典型地被调节成使废物开始燃烧过程中的过量空气最小 化，同时使废物床上的含碳材料的燃尽最大化。辅助空气经位于炉排上方的空气口注入并 用来提供对从废物床析出的碳氢化合物的湍流混合和破坏。对于一个典型的焚烧炉来说， 全部过量空气的水平大约60 100% (160 200%化学计量(理想)的空气要求)，其中， 主空气典型地占整个空气的50 70%。除了破坏有机物，这种燃烧方法的目的之一是使NOx形成物最少。NOx是在燃烧过 程中通过两个主要机制形成的来自于对城市固体废物(MSW)流中存在的有机结合的元素 氮(N)进行氧化的燃料型N0X，以及来自于对大气N2的高温氧化的热力型N0X。由于NOx排放物作为重要污染物、酸性气体和臭氧前体的角色，NOx排放物对环境 具用巨大的破坏力。NOx直接的危害集中在这些气体对呼吸道系统的影响。从NOx产生的 这些和其它颗粒深深地进入到肺部的敏感部分中并能够引起或者恶化潜在的致命性呼吸 道疾病，诸如肺气肿和支气管炎。此外，NOx排放物还引起其它的环境问题。例如，当NOx和挥发性有机化合物(VOC) 同热和阳光一起反应时，形成地平面臭氧。儿童、哮喘病人以及在外面工作或锻炼的人容易 受到臭氧的不利影响，这些影响包括肺部组织破坏和肺功能下降。臭氧还破坏植被和减少 庄稼收成。NOx和二氧化硫同空气中其它物质反应形成酸，酸随着雨、雪、雾或者干颗粒作为 酸雨落到地面。酸雨破坏或者损坏汽车、建筑物和纪念碑，还造成湖泊和河流变得不适于鱼 类。此外，NOx还是影响大气氢氧(OH)基的间接温室气体。具体地说，NOx气体的分解 造成OH量增加。多国政府已通过了各种法律和规定来限制垃圾焚烧炉和其他源的NOx排放 物。例如，在40C. F. R. Paet60中授权THE UNiTED States ENra0NMENTAL ^-GENCY (美国环境事务局)监视 并限制来自MWC的N0X。类似地，在国际上，诸如欧洲、加拿大和日本存在相似的限制NOx排放物的规定和规章。有两种NOx控制技术燃烧控制和后燃烧控制。燃烧控制是在燃烧过程中通过减 少火焰中O2可获得性并降低燃烧区温度来限制NOx的形成。这些技术包括阶段化燃烧、低 过量空气和烟道气体的再循环(reR)。阶段化燃烧和低过量空气减少下炉排空气的流量，以 为了减少燃烧区中的O2可获得性，这样促进了在主燃烧中形成的一些NOx的化学还原。在 TOR中，一部分燃烧器废气被返回到燃烧空气源，通过降低燃烧区O2，又抑制火焰温度。后燃烧控制是指到垃圾焚烧炉内除去燃烧过程中产生的NOx排放物，最通常使用 的后燃烧NOx控制包括典型的大量还原NOx的选择性非催化还原(SNCR)系统，或者典型地 甚至比SNCR更有效的还原NOx的选择性催化还原(SCR)系统。如下面更详细地描述的，SCR 系统建造、运行和维护起来比SNCR系统成本高很多倍，因此对于在世界的很多地方的垃圾 焚烧发电工厂使用来说，在经济上是不可行的。SCR是一种用催化方式促进NH3和NOx之间反应的附加控制技术。SCR系统能使用 含税或者无水NH3反应物，主要区别是NH3蒸发系统的尺寸和安全性的要求。在SCR系统 中，精确量的反应物被定量供应到废气流中。反应物分解成氨并在位于注入点下游的催化 剂上与NOx反应。这种反应将NOx还原成氮气和水蒸气。SCR系统典型的运行在大约500 700° F的温度。就废物处理费效果和成本效率而言，由于高资本成本以及催化剂更换和处 理，SCR总的来说具有更高的成本。 相比之下，SNCR不使用催化剂将NOx还原成N2。与SCR系统类似，SNCR系统将一 种或者多种还原剂(或者“反应物”)注入到燃烧炉中，与NOx反应并形成N2。没有催化剂 的帮助，这些反应发生在大约1600 1800° F的温度。当少量引入反应物时，几乎所有反 应物都消耗了，并且，在SNCR系统中增加反应物的量可导致进一步的NOx还原。然而，当在 SNCR性能范围上端附近运行SNCR系统时，过量反应物可能被添加到反应室，然后，过量反 应物通过MWC并最终逸出到大气中，即一种已知为氨逃逸(AMM0NIASLIP)的不期望的现象。SNCR系统是公知的，并例如由Lyqn公开在第3900554号美国专利中以及由Aeand等 人公开在第4208386号和4325924号美国专利中。简要地说，这些专利公开了氨(Lyqn)和 尿素(Akand等)能够在具体温度窗口内被注入热燃烧气体，以选择性地同NOx反应并将其还 原成二原子氮和水。尽管这里结合MWC系统进行描述，但是，SNCR也用于还原来自注入燃 煤炉和燃油炉以及柴油发动机等其它燃烧设施的NOx排放物。当前SNCR控制典型的使用慢动作(SLOW-ACTING)控制器，基于烟囱NOx排放物来 调节氨流量。换言之，在当前时间段中引入的氨的量总的来说取决于在一个或者更多时间 段中在MWC排放物中测得的NOx平均量。这种方法适用于诸如烧煤或者烧油的锅炉等NOx排 放物不怎么变动的过程。甚至当在从一分钟到另一分钟的基础上NOjJ^放物变化显著时，这 种已知的方法也很好的工作而满足当前的规章限制，因为规章限制是基于长期的平均NOx 水平，诸如日平均等，并设定在用当前控制方法能容易实现的水平。如果要求更严格的NOx 限制或者更短的平均时段，那么，这种用测得的NOx排放物水平来控制方应物水平的已知方 法就导致潜在的减少NOx还原以及更高的氨逃逸。尤其是，简单的提高氨流量对烟囱NOx信号的响应速度是无效的，因为在燃烧炉中 生成NOx和在监视来自MWC烟囱排放物的连续排放物监视(CEM)系统中测量NOx之间有时 间延迟。简单的使用更快的响应标准的控制系统将引导SNCR系统通过增加氨流量来响应NOx排放物的暂时增加，即使是测得的高NOx水平已经用SNCR系统离开了燃烧炉区域。当在 随后的低NOjK平时段中施加额外的反应物时，增加的氨流量可能是过量的，造成氨逃逸增 加。类似地，SNCR通过降低反应物流量来响应NOx烟囱排放物的暂时减少，而反应物流量水 平降低可能不足以最佳的处理相对更高的NOx燃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于垃圾焚烧发电系统中炉排焚烧ＳＮＣＲ的控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：测定炉排上方氮氧化物（ＮＯ↓［ｘ］）浓度数值；每５－６秒的采样周期，使用最近测得的十组数据加权平均后得到当前的氮氧化物（ＮＯ↓［ｘ］）浓度量值；根据上述（ＮＯ↓［ｘ］）浓度量值计算得出用于控制ＮＯ↓［ｘ］还原剂的量的方法，其中，还原剂注入点在取样点下游约５０秒到１２０秒范围内的反应温度窗口上。

【技术特征摘要】
一种用于垃圾焚烧发电系统中炉排焚烧SNCR的控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤测定炉排上方氮氧化物(NOx)浓度数值；每5 6秒的采样周期，使用最近测得的十组数据加权平均后得到当前的氮氧化物(NOx)浓度量值；根据上述(NOx)浓度量值计算得出用于控制NOx还原剂的量的方法，其中，还原剂注入点在取样点下游约50秒到120秒范围内的反应温度窗口上。2.根据权利要求1所述的用于垃圾焚烧发电系统中炉排焚烧SNCR的控制方法，其特征 在于，上述方法进一步包括如下步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：高亮，刘洪涛，张曙光，韩檬，郝永俊，董珂，
申请(专利权)人：天津渤海环保工程有限公司，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]