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脱硝的控制系统优化

发表时间：2021/6/17 来源：《基层建设》2021年第6期作者：关鹏丁建学陈天池

[导读] 摘要：SCR脱销系统由于是大惯性大迟延系统自动控制系统的控制精度差、响应时间长。通过新控制方案大幅度提高了SCR脱销系统自动控制系统的调节品质，并解决氨逃逸高的问题。

        华能包头第三热电厂内蒙古包头市 014000
        摘要：SCR脱销系统由于是大惯性大迟延系统自动控制系统的控制精度差、响应时间长。通过新控制方案大幅度提高了SCR脱销系统自动控制系统的调节品质，并解决氨逃逸高的问题。
        关键词：SCR脱销；大惯性；大迟延；自动控制系统
        前言
        SCR脱销系统以其较高的脱销效率的优势，成为了我国大型火电机组脱销系统的主流技术。在脱销装置的运行中，控制系统的重要性越来越突出，其控制品质直接关系到脱销运行成本和环保指标考核。脱销系统控制的关键参数是喷氨量，对喷氨量调节必须既要保证出口NOx的浓度满足要求，又要保证脱销效率和较低的氨逃逸率。目前国内SCR脱销装置的喷氨量控控制策略设计过于简单，与脱销对象不相适应。
        脱销控制对象的整个响应过程达十几分钟，是典型的大滞后被控对象。目前普遍采用的控制策略均为简单的PID的方案，无法获得良好的控制品质。主要由于按偏差确定控制作用以使输出量保证其在期望值的反馈系统，对于滞后大的控制对象，其反馈控制作用不能及时影响系统的输出，以致引起输出量的过大波动，直接影响控制品质。而由前馈和反馈控制系统组成的复合控制方案能够有效的补偿外扰对整个系统的影响，并有利于提高控制精度。
        主要存在的问题：
        目前，脱销装置的喷氨量控制方案主要有以下两个问题：
        1、控制策略过于简单。
        脱销控制对象的整个响应过程达十几分钟，是典型的大滞后被控对象。目前普遍采用的控制策略为简单的PID方案，无法获得良好的控制品质。
        2、控制系统的运行过分依赖于测点的完好
        主要问题是CEMS仪表的定期吹灰、标定会使测量值瞬间突变。
        技术关键：
        1、采用前馈—反馈复合控制系统补偿外扰对整个系统的影响，并提高控制精度。
        2、控制系统跟踪参数进行优化，使主调节器的输出最小化。主调节器的输出最小化表示SCR的出口NOx浓度无需通过PID运算跟踪机组负荷，前馈回路计算的喷氨量最大限度的满足了控制要求。
        技术方案：
        针对以上的问题，我们提出了带有前馈回路的喷氨量串级控制系统，如图：

        图中，主调节器的设定值为出口NOx浓度，被调量为出口NOx的浓度测量值，经PID运算，得到喷氨量，作为副调节器的设定值，其与氨流量测量值的偏差经PID运算后生成指令调节喷氨调节阀。
        由于脱销系统CEMS的测量存在明显滞后，且反应器和催化剂均为时间滞后环节，因此在喷氨量串级控制系统设置前馈回路，前馈回路根据烟气流量、进出口NOx浓度设定值，计算NOx的脱除量，从而计算得到喷氨量，将喷氨量直接为副调节器的设定值，以快速响应机组的变化。
        在控制系统运行中，前馈采用能够更快反映烟气流量变化的信号如燃烧量或蒸汽流量。在机组负荷变化较大时，会出现SCR出口NOx浓度波动大或控制系统跟踪性能不良，因此需要对控制系统跟踪参数进行优化，使主调节器的输出最小化。主调节器的输出最小化表示SCR的出口NOx浓度无需通过PID运算跟踪机组负荷，表明前馈回路计算的喷氨量最大限度的满足了控制要求。因此主调节器的输出最小化是最简单有效的优化方案。
        4 总结
        脱销系统通过控制策略的优化使得出口NOx排放浓度满足了国家规定的要求，减少了NOX超标排放的次数。使NOx排放浓度保持在国家规定以下，又不会太低导致由于喷氨过量带来的环境二次污染等问题。氨逃逸率超标的问题也得到了解决。如若氨逃逸率高，则造成脱硝用料增大。从经济方面考虑，加大了机组运行成本。从机组安全方面考虑，由于氨逃逸率高，会出现尿素溶液，造成水管路发生腐蚀爆管引起泄露，以及省煤器、空预器发生堵塞现象。由于喷氨量的合理控制使得氨逃逸下降，减少了机组的运行成本、爆管泄露、空预器堵塞等问题。由于喷氨量的合理控制，减少了液氨的使用量，降低了脱销的运行成本。
        参考文献：
        [1]周鹏飞．电厂自动控制系统[M].北京：中国电力出版社.1999
        ZHOU Pengfei.Thermal automatic control system[M].Beijing.China Electric Power Press 1997.
        [2]王树清．先进控制技术及应用[M].北京：化学工业出版社.2005
        WANG Shuqing.Advanced control technology and its application[M].Beijing.Chemical lndustry Press，2005