[发明专利]一种基于串级PID加前馈的调节脱硝喷氨流量的装置及其工作方法

说明书

本发明涉及一种基于串级PID加前馈的调节脱硝喷氨流量的装置及其工作方法。现有的脱硝喷氨自动控制逻辑难以平稳控制SCR反应器出口NO_x浓度，增加了运行人员的劳动强度。本发明包括SCR反应器、电动调节阀和流量计等，SCR反应器设置在锅炉省煤器与空气预热器之间；SCR反应器入口与锅炉省煤器相邻布置，SCR反应器出口与空气预热器相邻布置；一号喷氨格栅、导流板、二号喷氨格栅和催化剂层沿着烟气的流动方向依次布置，一号喷氨格栅与SCR反应器入口相邻布置，二号喷氨格栅和催化剂层相邻布置。本发明可以克服脱硝系统大延滞特性所带来的控制问题，减少控制超调，能够实现喷氨量的准确控制。

技术领域

本发明涉及一种基于串级PID加前馈的调节脱硝喷氨流量的装置及其工作方法，属于热工自动控制领域。

背景技术

在目前电力行业新能源大规模并网的背景下，火电机组频繁参与调峰，且调峰深度越来越大。因此，锅炉运行工况在大范围频繁变化，使得炉膛出口烟气参数频繁变化，包括SCR脱硝入口NO_x浓度变化剧烈。选择性催化还原烟气脱硝法(Selective CatalyticReduction)，简称SCR，是目前火电厂中应用最广泛的一种脱硝方法。SCR脱硝原理是在催化剂的作用下利用NH₃将NO_x还原为N₂，发生的主要化学反应如下：

4NO+4NH₃+O₂→4N₂+6H₂O

目前电厂中的脱硝喷氨一般通过采用单PID回路加前馈控制，如申请号为201610235007.0的中国专利，PID(Proportion Integration Differentiation)回路调节SCR反应器出口NO_x浓度，前馈一般为机组负荷变化率。该控制方式下脱硝喷氨自动调节效果较差，经常需要运行人员干预、手动调节喷氨量，导致喷氨量波动大、脱硝反应器出口NO_x浓度波动大。当实际喷氨量小于工况所需氨流量时，易造成NO_x排放浓度超标；当实际喷氨量超过工况所需氨流量时，氨逃逸浓度高，加剧NH₄HSO₄的生成，易造成空气预热器的腐蚀或堵塞。再者，脱硝系统本身具有大延滞、非线性、时变等特点，因此对机组SCR脱硝喷氨自动调节进行优化研究，提高喷氨自动控制品质，有效控制烟囱入口NO_x浓度始终作为一个非常重要的研究课题。

NO_x英文全称：nitrogen oxides，NO_x的中文名称是：氮氧化物。氮氧化物即氮和氧的结合物，包括很多种，例如一氧化氮、二氧化氮等。

一般电厂中脱硝喷氨自动控制逻辑采用单PID回路加前馈控制，PID回路调节SCR反应器出口NO_x浓度，前馈一般为机组负荷变化率。当氨气压力有变化时，单PID回路无法迅速测得氨气流量的变化，不能快速做出响应，滞后严重。另外，随着机组负荷的增加，SCR入口NO_x浓度绝大多数会降低，有时亦会随机组负荷的增加而升高，因此仅根据负荷变化率不容易判断喷氨调节阀应当开大还是减小。所以按照一般的控制逻辑容易引起喷氨调节阀的大幅晃动、喷氨量的大幅波动，从而导致SCR出口NO_x浓度和烟囱入口NO_x浓度忽高忽低，经常超过所要求的超低排放标准50mg/m³，使得运行人员经常人为切手动，进行人为干预。另外，在机组处于AGC-R模式，机组负荷和SCR脱硝入口NO_x浓度均变化剧烈时，烟囱入口NO_x浓度很容易出现震荡发散情况，难以平稳控制，运行人员亦需解除自动进行人为干预。这不仅降低了辅机的自动化水平，亦增加了运行人员的劳动强度。

发明内容