[发明专利]一种水泥SNCR智慧运维方法及系统

说明书

本发明公开了一种水泥SNCR智慧运维方法及系统，属于水泥工业烟气脱硝技术领域，包括：数据采集模块，用于获取水泥DCS系统的运行数据、预热器出口烟气分析仪的检测数据、烟囱烟气分析仪的检测数据和人工初始设定参数；数据计算分析模块，接收采集模块的数据，并进行数据计算和分析；性能评估模块，利用数据计算分析模块得到的数据，对预热器出口烟气分析仪的工作状态进行评估，对水泥窑系统的运行状态进行评估诊断，判断当前水泥窑运行的状态；自动控制耦合模块，与性能评估模块进行数据交互，对当前最佳氨水消耗量和压缩空气流量进行预测，从而自动调整氨水和压缩空气流量的流量，调整后的参数又重新导入数据采集模块，建立循环。

技术领域：

本发明属于水泥工业烟气脱硝技术领域，特别是涉及一种水泥SNCR智慧运维方法及系统。

背景技术：

氮氧化物是一种对环境有害的污染物，容易引起酸雨等危害。为了加强环境保护，我国制定了GB4915-2013《水泥工业大气污染物排放标准》控制氮氧化物排放。目前水泥工业较多采用选择性非催化还原技术(SelecTive non-caTalyTic reacTion，即SNCR)降低氮氧化物排放。因SNCR技术改造简单、投资小等优势得到了较为广泛的应用，现在也有了很多的改进，如CN111773909A侧重于改善喷枪的使用效果，首先将喷枪分组并且每一组的流量独立控制，又使每一组内的喷枪的阻力损失相同、工作压力相同、流量分布相同、雾化状态相同、从而雾化状态相同，喷出的还原剂雾化状态稳定，进而提升SNCR的效果；CN213032224U将SNCR系统分为多个完全独立的子系统，各自控制自己的喷枪，从而增强了SNCR控制系统的可调节型；EP2723474B1给预热器增加一个除尘装置，让高温烟气经过除尘后在进行SNCR反应，减小了水泥生料对SNCR的不利影响。但是这些专利没有解决水泥生产波动较大、排放放易超标、氨水用量大、使用成本高等缺点。其主要原因就是目前SNCR的控制并不理想。

大部分SNCR控制的研究都侧重于改善SNCR控制系统的稳定性最传统的水泥工业SNCR控制逻辑是定排放浓度调节。当烟囱氮氧化物排放浓度在目标范围内(如280-320mg/m3)时，控制系统不进行反馈调节；当氮氧化物排放浓度在低于目标范围(如小于280mg/m3)时，控制系统调节氨水泵的频率(或固定氨水泵频率而调节阀门开度)降低，从而减少氨水的流量；当氮氧化物排放浓度在高于目标范围(如大于320mg/m3)时，控制系统调节氨水泵的频率(或固定氨水泵频率而调节阀门开度)增加，从而增加氨水的流量。但是由于烟囱与喷氨点的距离遥远，烟气分析仪的滞后时间往往在5-10分钟，很容易出现氮氧化物排放浓度超标等现象。部分SNCR系统采用不同的比例积分、微分控制，但是由于水泥工业的氮氧化物排放浓度波动极大，变化频率块，因此控制系统调节频繁，很容易由于系统振荡而无法收敛。在定排放浓度的基础上，为了保证满足环保指标，部分水泥SNCR系统采用定流量调节，即氨水泵的喷射流量固定，只要保证氨水有足够的流量，就可以保证氮氧化物排放浓度达标。但是此种控制方式常常氮氧化物排放浓度过低，氨水流量过大，造成浪费，且需要人工定期干预。因此传统SNCR系统具有调整严重滞后于氮氧化物排放浓度变化的特点，易造成氮氧化物浓度超标、氨水用量大、使用成本高、需要人工干预等特点。

由于传统SNCR通过烟囱调节具有严重的滞后性，很多研究者开始利用烟囱的氮氧化物排放浓度及附加其他指标减少滞后的不利影响。专利CN105938375A利用烟囱内的烟气流量Q和烟囱中的氮氧化物浓度，根据流量计算值和实测值设定判定公式，反向计算初始氮氧化物浓度，对还原剂流量计算值进行调整，使得实测氮氧化物浓度不断逼近目标氮氧化物浓度、还原剂流量不断趋近计算流量。该方案的好处是，初始参数设定后，系统自动调整运行，对初始氮氧化物浓度实现自动跟踪、自动计算、自动改变氨水流量，减少操作人员工作量等。但是专利CN105938375A存在一些问题：该解决方案在系统自动反向计算初始氮氧化物浓度时，假定此时间范围内初始氮氧化物浓度不变，从而进行跟踪，但是初始氮氧化物浓度往往波动非常频繁，特别是在目前超低排放背景下，初始氮氧化物的排放浓度很不稳定，该方案自动调整过程较难实现连续稳定运行。