黄雁
神华国华广投（柳州）发电有限责任公司 （545600）
摘要：本文主要结合国华柳州电厂脱硝系统运行现状，通过从设备特点和控制逻辑开展分析和研究，优化控制策略和控制逻辑，通过自动控制系统采用三级PID串级控制方式，使脱硝自动控制能有效投运，既减轻了运行人员的监盘压力又积累了经验。
关键词：脱硝SCR控制；三级PID串级控制；控制策略
1.引言
近年来，NOX排放造成的环境效应日益明显，为此国家不断加大大气污染防治的力度。燃煤电厂作为NOX的排放大户，其排放标准日趋严格，按照环保部、国家发展和改革委员会、国家能源局《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》的规定，国家能源集团要求火电机组的NOX排放浓度应不高于限值50mg/m3。
2.SCR烟气脱硝技术
氮氧化物所含有的NO、NO2主要由原煤的直接燃烧形成，也成为了近年来大气污染的罪魁祸首，其除了造成雾霾天气危害人体呼吸道的健康之外，还易造成地表水的酸化以及光化学烟雾。因此火电厂有必要引进脱硝装置，以达到低耗能生产的目的。
火电厂一般常采用的三种烟气脱硝技术分别为：选择性催化还原(SCR)脱硝技术、选择性非催化还原(SNCR)脱硝技术以及联合脱硝技术(SNCR-SCR)。其中SCR脱硝技术以其高效率的NOX脱除率见长，高达80%~90%。
SCR烟气脱硝技术系统分为制备氨气系统与化学反应系统，核心工艺是向将还原剂氨气经由稀释风机进行混合稀释，再与所燃烧排出的烟气混合后在装有催化剂的反应器中发生还原，以产出无污染的清洁气体，自然达到降低NOX的排放量。其中我国的SCR烟气脱硝中一般选择氨气作为还原剂，催化剂也多为蜂窝式，如图1所示：
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3.多尿素喷枪SCR自动控制策略
（1）引用机组总燃料与负荷指令的折线函数作为调门给定值的基本控制指令，保证脱硝控制中一定的尿素流量；增加总燃料指令、微分后折线函数作为脱硝调节PID的前馈，保证负荷在发生变化时调门能及时响应，消除PID调节的滞后性；增加SCR反应器入口NOX浓度的折线函数作为脱硝调节PID的前馈，确保脱硝入口NOX浓度超出设计值时，调门开度能满足脱硝控制的要求。
（2）全部4个可调节尿素喷枪，考虑调阀同操投自动，每个阀单独设置偏置值，运行人员可随便手动干预；任一调阀在自动时，PID控制回路可有效投入运算，同时根据PID参数自适应尿素喷枪投入个数，实现变参数调节，满足全负荷脱硝自动的控制需求，控制逻辑如图2所示：
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（3）采用三级PID串级控制，从底层至上层依次为：尿素溶液流量控制、脱硝出口NOX浓度控制、烟囱入口（脱硫出口）净烟气NOX浓度控制。通过使用三级PID串级控制实现烟囱入口净烟气NOX浓度的直接控制，有效降低环保考核风险，当净烟气NOX分析仪吹扫时，PID调节回路控制SCR反应器出口NOX浓度，保证整套系统全程长期投运，且各尿素喷枪实现在线无扰切换。
（4）设计了尿素溶液母管流量低限时调节器的闭减逻辑。当尿素溶液母管流量过低时禁止调节器减小尿素溶液流量执行机构，提高了系统的安全稳定性。
（5）设计了测点防波动逻辑，即在参与自动的测点与自动控制主逻辑之间加入惯性模块。当测点波动时通过惯性模块的抑制作用，使进入自动控制系统的测量值更加平滑，从而避免测量值小范围波动时引发自动控制系统频繁动作的问题。
4.多尿素喷枪SCR自动控制效果
多尿素喷枪SCR自动逻辑经多次PID参数整定后，基本满足各种工况下的运行要求。
低负荷和高负荷时脱硝自动控制效果如图3、图4所示：
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5.结束语
SCR系统具有流程长、大延迟、大惯性、扰动因素多的特点，其自动控制需要考虑的因素多种多样，是一个值得深入研究的课题。火力发电厂只有认真分析脱硝控制系统中存在的问题，并采取针对性的优化与改进措施，才能降低火力发电厂NOX的排放量，为社会及民众创造绿色环保的环境。
参考文献
[1]武宝会,崔利，火电厂SCR烟气脱硝控制方式及其优化
[2]何军.火力发电厂脱硝自动控制系统优化研究[J]中国高新技术企业.2017
作者简介：黄雁、男、出生于1988年10月23日、2011年6月毕业于上海电力学院、工学学士、任职于神华国华广投（柳州）发电有限责任公司、助理工程师、获得2018年度国华柳州电厂先进工作者荣誉称号