CN102654776A - 烟气脱硝的喷氨量控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟气脱硝的喷氨量控制方法和装置。其中，烟气脱硝的喷氨量控制方法包括：获取脱硝效率的偏差值；计算脱硝效率的偏差值对应的第一喷氨系数；获取氨逃逸量的偏差值；计算氨逃逸量的偏差值对应的第二喷氨系数；以及按照第一喷氨系数和第二喷氨系数调节喷氨量。通过本发明，解决了现有技术中无法准确控制烟气脱硝所需的喷氨量的问题，进而达到了提高烟气脱硝所需液氨量的准确度和精确度的效果，同时也达到了诊断催化剂活性和运行参数是否合理的效果。

Description

烟气脱硝的喷氨量控制方法和装置

技术领域

本发明涉及控制领域，具体而言，涉及一种烟气脱硝的喷氨量控制方法和装置。

背景技术

烟气脱硝是火电厂继烟气脱硫之后中国控制工业锅炉污染物排放的又一重点领域，目前国内更多采用的是选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction，简称SCR)烟气脱硝技术(简称SCR技术)。现有技术中控制烟气脱硝的方式为向反应器中喷洒液氨，该控制方式的调节回路SAMA图如图1所示，其中，

A：设定脱硝效率(一般要求为70％)；

B：输出限幅(出口烟气NOx含量的设定值与测量值组成调节回路的输出限制在0.7～1.3之间，作为喷氨量调节回路的修正值)；

C：反应器入口NOx换算浓度；

D：反应器出口NOx换算浓度。

但是，此种进行烟气脱硝的方式由于烟气流量值通过锅炉负荷换算而成(有的通过锅炉总风量换算)，非实测数据，且反应器内的烟气量不均分，这两点的偏差将导致理论计算在一定程度上失准，直接影响需氨量的计算；SCR反应器入口、出口NOx浓度均为烟气自动监控系统(Continuous Emission Monitoring System，简称CEMS)表计实测值，数据采集存在一定的滞后性，且CEMS表计测量存在一定程度的误差，对自动调节存在一定的影响；SCR反应器内烟气流速分布不会很均匀，因此CEMS仪表的取样点未必具备代表性，也对自动调节存在一定的影响。并且，注入的氨(HN3)在带来烟气脱硝的同时，还会产生负面作用，即装置内的催化剂还可以使烟气中的SO2氧化生成SO3，SO3与SCR脱硝过程中未参加反应的氨(逃逸的HN3)反应生成硫酸氢铵(NH4HSO4)。硫酸氢铵在低温下具有粘性、吸湿性和金属腐蚀性，烟气在180℃以下时气态的NH4HSO4会在下游的空预器冷段的传热元件上凝结下来，形成积盐与结垢，从而影响空预器的正常运行和寿命，它还会对催化床层金属支撑架也造成腐蚀危害等。有研究测试结果表明，HN3逃逸量达2ppm左右，空预器运行半年后其阻力增加约30％；HN3逃逸量增加到3ppm，空预器运行半年后其阻力增加约50％，既费电又折寿，严重增加生产运行、维护成本。

因此，对于应用SCR脱硝技术的业主来说，如何用最小的(趋近于0的)HN3逃逸量来满足降低NOx排放的课题十分重要；对SCR机组的可靠运行来说，对氨逃逸率限制的重要性不亚于比NOx转化率的限制。

针对相关技术中无法准确控制烟气脱硝所需的喷氨量的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种烟气脱硝的喷氨量控制方法和装置，以解决现有技术中无法准确控制烟气脱硝所需的喷氨量的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种烟气脱硝的喷氨量控制方法，包括：获取脱硝效率的偏差值；计算脱硝效率的偏差值对应的第一喷氨系数；获取氨逃逸量的偏差值；计算氨逃逸量的偏差值对应的第二喷氨系数；以及按照第一喷氨系数和第二喷氨系数调节喷氨量。

进一步地，获取脱硝效率的偏差值包括：检测烟气脱硝反应器出口处的氮氧化物的浓度，作为第一浓度；检测烟气脱硝反应器入口处的氮氧化物的浓度，作为第二浓度；根据第一浓度和第二浓度计算实际脱硝效率；以及根据实际脱硝效率和目标脱硝效率计算脱硝效率的偏差值。

进一步地，获取氨逃逸量的偏差值包括：检测烟气脱硝反应器出口处的实际氨逃逸量；以及根据实际氨逃逸量和目标氨逃逸量计算氨逃逸量的偏差值。

进一步地，计算脱硝效率的偏差值对应的第一喷氨系数包括：对脱硝效率的偏差值进行PI计算，得到第一喷氨系数。

进一步地，计算氨逃逸量的偏差值对应的第二喷氨系数包括：对氨逃逸量的偏差值进行PI计算，得到第二喷氨系数。

进一步地，按照第一喷氨系数和第二喷氨系数调节喷氨量包括：计算第一喷氨系数和第二喷氨系数的乘积；以及按照计算出的乘积调节喷氨量。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种烟气脱硝的喷氨量控制装置，该控制装置用于执行本发明上述内容所提供的任意一种烟气脱硝的喷氨量控制方法。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种烟气脱硝的喷氨量控制装置，包括：第一获取单元，用于获取脱硝效率的偏差值；第一计算单元，与第一获取单元相连接，用于计算脱硝效率的偏差值对应的第一喷氨系数；第二获取单元，用于获取氨逃逸量的偏差值；第二计算单元，与第二获取单元相连接，用于计算氨逃逸量的偏差值对应的第二喷氨系数；以及控制单元，与第一计算单元和第二计算单元分别相连接，用于按照第一喷氨系数和第二喷氨系数调节喷氨量。

进一步地，第一获取单元包括：第一检测子单元，用于检测烟气脱硝反应器出口处的氮氧化物的浓度，作为第一浓度；第二检测子单元，用于检测烟气脱硝反应器入口处的氮氧化物的浓度，作为第二浓度；第一计算子单元，与第一检测子单元和第二检测子单元分别相连接，用于根据第一浓度和第二浓度计算实际脱硝效率；以及第二计算子单元，与第一计算子单元相连接，用于根据实际脱硝效率和目标脱硝效率计算脱硝效率的偏差值。

进一步地，第二获取单元包括：第三检测子单元，用于检测烟气脱硝反应器出口处的实际氨逃逸量；以及第三计算子单元，与第三检测子单元相连接，用于根据实际氨逃逸量和目标氨逃逸量计算氨逃逸量的偏差值。

进一步地，第一计算单元包括：第一PI计算模块，用于对脱硝效率的偏差值进行PI计算，得到第一喷氨系数。

进一步地，第二计算单元包括：第二PI计算模块，用于对氨逃逸量的偏差值进行PI计算，得到第二喷氨系数。

进一步地，控制单元包括：第四计算子单元，与第一计算单元和第二计算单元分别相连接，用于计算第一喷氨系数和第二喷氨系数的乘积；以及调节子单元，与第四计算子单元相连接，用于按照计算出的乘积调节喷氨量。

通过本发明，采用获取脱硝效率的偏差值；计算脱硝效率的偏差值对应的第一喷氨系数；获取氨逃逸量的偏差值；计算氨逃逸量的偏差值对应的第二喷氨系数；以及按照第一喷氨系数和第二喷氨系数调节喷氨量，通过根据烟气脱硝系统的脱硝效率偏差值计算对应的第一喷氨系数，根据氨逃逸量计算对应的第二喷氨系数，以同时按照第一喷氨系数和第二喷氨系数对喷氨量进行调节，实现了在确保脱硝效率满足要求的同时控制氨逃逸量，解决了现有技术中无法准确控制烟气脱硝所需的喷氨量的问题，进而达到了提高烟气脱硝所需液氨量的准确度和精确度的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据相关技术的烟气脱硝调节回路的SAMA图；

图2是根据本发明实施例的烟气脱硝的喷氨量控制装置的示意图；

图3是根据本发明实施例的烟气脱硝的喷氨量控制方法的流程图；以及

图4是根据本发明实施例的烟气脱硝调节回路的SAMA图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明实施例提供了一种烟气脱硝的喷氨量控制装置，图2是根据本发明实施例的烟气脱硝的喷氨量控制装置的示意图，如图2所示，该实施例的控制装置包括第一获取单元10、第一计算单元20、第二获取单元30、第二计算单元40和控制单元50。

第一获取单元10用于获取烟气脱硝系统的脱硝效率与目标脱硝效率的偏差值，第一计算单元20与第一获取单元10相连接，用于在第一获取单元10获取到脱硝效率的偏差值时计算脱硝效率的偏差值对应的喷氨系数，作为第一喷氨系数；第二获取单元30用于获取烟气脱硝系统的实际氨逃逸量与目标氨逃逸量的偏差值，第二计算单元40与第二获取单元30相连接，用于在第二获取单元30获取到氨逃逸量的偏差值时计算氨逃逸量的偏差值对应的喷氨系数，作为第二喷氨系数；控制单元50与第一计算单元20和第二计算单元40分别相连接，以使喷氨量控制装置自动按照第一喷氨系数和第二喷氨系数对烟气脱硝系统中液氨喷洒装置下发控制指令，对液氨喷洒装置的液氨投放量进行调节控制。

本发明实施例的控制装置通过根据烟气脱硝系统的脱硝效率偏差值计算对应的第一喷氨系数，根据氨逃逸量计算对应的第二喷氨系数，以同时按照第一喷氨系数和第二喷氨系数对喷氨量进行调节，实现了在确保脱硝效率满足要求的同时控制氨逃逸量，解决了现有技术中无法准确控制烟气脱硝所需的喷氨量的问题，进而达到了提高烟气脱硝所需液氨量的准确度和精确度的效果。

其中，第一获取单元10包括第一检测子单元、第二检测子单元、第一计算子单元和第二计算子单元，具体地，第一检测子单元用于检测烟气脱硝反应器出口处的氮氧化物的浓度，作为第一浓度；第二检测子单元用于检测烟气脱硝反应器入口处的氮氧化物的浓度，作为第二浓度；第一计算子单元与第一检测子单元和第二检测子单元分别相连接，用于由第一浓度和第二浓度计算实际脱硝效率，

第二计算子单元与第一计算子单元相连接，用于在第一计算子单元计算出实际脱硝效率时，计算实际脱硝效率与目标脱硝效率的偏差值作为脱硝效率偏差值；第一计算单元20可以为PI调节器，通过对脱硝效率偏差值进行PI计算，得到脱硝效率偏差值对应的喷氨系数，作为第一喷氨系数。

第二获取单元30包括第三检测子单元和第三计算子单元，具体地，第三检测子单元用于检测烟气脱硝反应器出口处的实际氨逃逸量，第三检测子单元可以使用挪威NEO公司生产的LaserGasII SP Monitor单光路激光气体检测仪；第三计算子单元与第三检测子单元相连接，用于在第三检测子单元检测到实际氨逃逸量时，计算实际氨逃逸量与目标氨逃逸量的偏差值作为氨逃逸量的偏差值；第二计算单元40也可以为PI调节器，通过对氨逃逸量的偏差值进行PI计算，得到氨逃逸量的偏差值对应的喷氨系数，作为第二喷氨系数。

控制单元50可以包括第四计算子单元和调节子单元，其中，第四计算子单元与第一计算单元和第二计算单元分别相连接(第四计算子单元也可以是与第一计算单元的PI调节器和第二计算单元的PI调节器分别相连接)，以在第一计算单元和第二计算单元分别计算出第一喷氨系数和第二喷氨系数时，计算第一喷氨系数和第二喷氨系数的乘积，然后由调节子单元按照计算出的乘积值调节喷氨量，举例说明，如果烟气脱硝系统的液氨喷洒装置初始时按照一个单位量向烟气脱硝反应器中喷洒液氨，当计算出的第一喷氨系数为1.2，第二喷氨系数为0.8时，调节子单元可以向液氨喷洒装置下发按照0.96个单位量进行喷洒液氨的命令，即，液氨喷洒装置按照0.96个单位量向烟气脱硝反应器中喷洒液氨，实现在确保脱硝效率满足要求的同时控制氨逃逸量。

本发明实施例还提供了一种烟气脱硝的喷氨量控制方法，该控制方法可以通过本发明上述实施例所提供的控制装置来执行，图3是根据本发明实施例的烟气脱硝的喷氨量控制方法的流程图，如图3所示，该实施例的控制方法包括如下步骤S302至步骤S310：

S302：获取烟气脱硝系统的脱硝效率与目标脱硝效率的偏差值；

S304：在步骤S302获取到脱硝效率的偏差值时计算脱硝效率的偏差值对应的喷氨系数，作为第一喷氨系数；

S306：获取烟气脱硝系统的实际氨逃逸量与目标氨逃逸量的偏差值；

S308：在步骤S306获取到氨逃逸量的偏差值时计算氨逃逸量的偏差值对应的喷氨系数，作为第二喷氨系数；

S310：按照第一喷氨系数和第二喷氨系数对烟气脱硝系统中液氨喷洒装置的液氨投放量进行调节控制。在该步骤S310中，喷氨量控制装置自动按照第一喷氨系数和第二喷氨系数对烟气脱硝系统中液氨喷洒装置下发控制指令，对液氨喷洒装置的液氨投放量进行调节控制。

本发明实施例的控制方法通过根据烟气脱硝系统的脱硝效率偏差值计算对应的第一喷氨系数，根据氨逃逸量计算对应的第二喷氨系数，以同时按照第一喷氨系数和第二喷氨系数对喷氨量进行调节，实现了在确保脱硝效率满足要求的同时控制氨逃逸量，解决了现有技术中无法准确控制烟气脱硝所需的喷氨量的问题，进而达到了提高烟气脱硝所需液氨量的准确度和精确度的效果。

其中，步骤S302在获取脱硝效率的偏差值时可以通过以下步骤实现：

通过一台氮氧化物浓度检测仪对烟气脱硝反应器出口处的氮氧化物的浓度进行检测，作为第一浓度；通过另一台氮氧化物浓度检测仪对烟气脱硝反应器入口处的氮氧化物的浓度进行检测，作为第二浓度；按照如下公式来计算实际脱销效率：

最后，计算实际脱硝效率与目标脱硝效率的偏差值作为脱硝效率偏差值；

步骤S304可以通过对脱硝效率偏差值进行PI计算，得到脱硝效率偏差值对应的喷氨系数，作为第一喷氨系数。

步骤S306在获取氨逃逸量的偏差值时可以通过以下步骤实现：

通过氨逃逸量检测装置对烟气脱硝反应器出口处的实际氨逃逸量进行检测，氨逃逸量检测装置可以使用挪威NEO公司生产的LaserGasII SPMonitor单光路激光气体检测仪；在检测到实际氨逃逸量时，计算实际氨逃逸量与目标氨逃逸量的偏差值作为氨逃逸量的偏差值。

步骤S308可以通过对氨逃逸量的偏差值进行PI计算，得到氨逃逸量的偏差值对应的喷氨系数，作为第二喷氨系数。

步骤S310按照第一喷氨系数和第二喷氨系数对烟气脱硝系统中液氨喷洒装置的液氨投放量进行调节控制可以通过以下步骤实现：

在步骤S304和步骤S308分别计算出第一喷氨系数和第二喷氨系数时，计算第一喷氨系数和第二喷氨系数的乘积，然后由按照计算出的乘积值调节喷氨量，举例说明，如果烟气脱硝系统的液氨喷洒装置初始时按照一个单位量向烟气脱硝反应器中喷洒液氨，当计算出的第一喷氨系数为1.2，第二喷氨系数为0.8时，可以控制液氨喷洒装置按照0.96个单位量向烟气脱硝反应器中喷洒液氨，实现在确保脱硝效率满足要求的同时控制氨逃逸量。

其中，根据本发明实施例的控制方法的烟气脱硝调节回路的SAMA图如图4所示。

从以上的描述中，可以看出，本发明通过同时根据脱硝效率偏差值和氨逃逸量偏差值对液氨的投放量进行控制和调节，实现了在确保脱硝效率满足要求的同时控制氨逃逸量在0～2ppm范围内，同时实现了自动控制液氨的投放，提高了烟气脱硝的自动化控制水平和液氨投放的精确度。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种烟气脱硝的喷氨量控制方法，其特征在于，包括：

获取脱硝效率的偏差值；

计算所述脱硝效率的偏差值对应的第一喷氨系数；

获取氨逃逸量的偏差值；

计算所述氨逃逸量的偏差值对应的第二喷氨系数；以及

按照所述第一喷氨系数和所述第二喷氨系数调节喷氨量。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，获取脱硝效率的偏差值包括：

检测烟气脱硝反应器出口处的氮氧化物的浓度，作为第一浓度；

检测所述烟气脱硝反应器入口处的氮氧化物的浓度，作为第二浓度；

根据所述第一浓度和所述第二浓度计算实际脱硝效率；以及

根据所述实际脱硝效率和目标脱硝效率计算所述脱硝效率的偏差值。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，获取氨逃逸量的偏差值包括：

检测烟气脱硝反应器出口处的实际氨逃逸量；以及

根据所述实际氨逃逸量和目标氨逃逸量计算所述氨逃逸量的偏差值。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，计算所述脱硝效率的偏差值对应的第一喷氨系数包括：

对所述脱硝效率的偏差值进行PI计算，得到所述第一喷氨系数。

5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，计算所述氨逃逸量的偏差值对应的第二喷氨系数包括：

对所述氨逃逸量的偏差值进行PI计算，得到所述第二喷氨系数。

6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，按照所述第一喷氨系数和所述第二喷氨系数调节喷氨量包括：

计算所述第一喷氨系数和所述第二喷氨系数的乘积；以及

按照计算出的乘积调节所述喷氨量。

7.一种烟气脱硝的喷氨量控制装置，其特征在于，包括：

第一获取单元，用于获取脱硝效率的偏差值；

第一计算单元，与所述第一获取单元相连接，用于计算所述脱硝效率的偏差值对应的第一喷氨系数；

第二获取单元，用于获取氨逃逸量的偏差值；

第二计算单元，与所述第二获取单元相连接，用于计算所述氨逃逸量的偏差值对应的第二喷氨系数；以及

控制单元，与所述第一计算单元和所述第二计算单元分别相连接，用于按照所述第一喷氨系数和所述第二喷氨系数调节喷氨量。

8.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述第一获取单元包括：

第一检测子单元，用于检测烟气脱硝反应器出口处的氮氧化物的浓度，作为第一浓度；

第二检测子单元，用于检测所述烟气脱硝反应器入口处的氮氧化物的浓度，作为第二浓度；

第一计算子单元，与所述第一检测子单元和所述第二检测子单元分别相连接，用于根据所述第一浓度和所述第二浓度计算实际脱硝效率；以及

第二计算子单元，与所述第一计算子单元相连接，用于根据所述实际脱硝效率和目标脱硝效率计算所述脱硝效率的偏差值。

9.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述第二获取单元包括：

第三检测子单元，用于检测烟气脱硝反应器出口处的实际氨逃逸量；以及

第三计算子单元，与所述第三检测子单元相连接，用于根据所述实际氨逃逸量和目标氨逃逸量计算所述氨逃逸量的偏差值。

10.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述第一计算单元包括：

第一PI计算模块，用于对所述脱硝效率的偏差值进行PI计算，得到所述第一喷氨系数。

11.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述第二计算单元包括：

第二PI计算模块，用于对所述氨逃逸量的偏差值进行PI计算，得到所述第二喷氨系数。

12.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述控制单元包括：

第四计算子单元，与所述第一计算单元和所述第二计算单元分别相连接，用于计算所述第一喷氨系数和所述第二喷氨系数的乘积；以及

调节子单元，与所述第四计算子单元相连接，用于按照计算出的乘积调节所述喷氨量。

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