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火電機組煙氣脫硝系統(tǒng)及控制方法

1235   編輯：中冶有色網(wǎng)   來源：華能臨沂發(fā)電有限公司  
2022-04-18 11:55:49
權(quán)利要求
1.火電機組煙氣脫硝系統(tǒng)，包括： 呈π字型設(shè)置的煙道，所述煙道具有三個折彎部，這三個折彎部按煙氣流動方向依次為第一折彎部、第二折彎部和第三折彎部； 沿?zé)煔饬鲃臃较蛞来卧O(shè)置在所述煙道內(nèi)的噴氨格柵、混合器、導(dǎo)流裝置、整流裝置、催化裝置和NOx測量裝置，所述噴氨格柵、所述混合器位于所述第一折彎部和所述第二折彎部之間，所述導(dǎo)流裝置位于所述第三折彎部； 其特征在于： 所述噴氨格柵上連接有貫穿所述煙道的噴氨管道，所述噴氨管道上設(shè)置有比例調(diào)節(jié)閥，所述煙道外設(shè)置有控制裝置，所述控制裝置與所述比例調(diào)節(jié)閥、所述NOx測量裝置電連接，用于根據(jù)所述煙道中NOx的濃度對所述比例調(diào)節(jié)閥的開度進行反饋控制，所述控制裝置還與煤質(zhì)測量裝置和機組負荷測量裝置電連接，用于根據(jù)入爐煤品質(zhì)及機組負荷對所述比例調(diào)節(jié)閥的開度進行前饋控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火電機組煙氣脫硝系統(tǒng)，其特征在于：所述噴氨格柵所在的平面垂直于所述煙道，所述噴氨格柵為樹枝狀管網(wǎng)，其上均布有多個噴氨口，所述噴氨口上連接有能夠預(yù)設(shè)噴射阻力的噴槍。 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火電機組煙氣脫硝系統(tǒng)，其特征在于：所述混合器設(shè)置在所述噴氨格柵的正上方，所述混合器包括多級角度可調(diào)的彎扭葉片，所述彎扭葉片通過連桿機構(gòu)與所述煙道外部的角度調(diào)節(jié)器相連接。 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火電機組煙氣脫硝系統(tǒng)，其特征在于：所述整流裝置設(shè)置在所述催化裝置的正上方，所述整流裝置由多塊縱橫交錯的鋼板構(gòu)成，相鄰所述鋼板圍成的空腔大小相等，用于實現(xiàn)所述煙氣的均流。 5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火電機組煙氣脫硝系統(tǒng)，其特征在于：所述NOx測量裝置包括多個位于所述催化裝置下方的探測頭，多個所述探測頭均勻分布在所述煙道的橫截面上。 6.控制權(quán)利要求1至5中任意一項所述的火電機組煙氣脫硝系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括： 在單位時間內(nèi)，根據(jù)煙氣中NOx濃度對比例調(diào)節(jié)閥的開度進行反饋調(diào)節(jié)，記錄實時開度值和實時機組特性，并錄入數(shù)據(jù)庫； 以及，在下一單位時間內(nèi)，按時間順序?qū)崟r機組特性與數(shù)據(jù)庫進行對比，若其落入數(shù)據(jù)庫范圍，則根據(jù)對應(yīng)的開度值對比例調(diào)節(jié)閥的開度進行預(yù)先調(diào)節(jié)，若其不落入數(shù)據(jù)庫范圍，則根據(jù)煙氣中NOx濃度對比例調(diào)節(jié)閥的開度進行反饋調(diào)節(jié)，并將反饋調(diào)節(jié)時的機組特性及調(diào)節(jié)后的開度值補充進數(shù)據(jù)庫內(nèi)進行更新。 7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制方法，其特征在于：所述開度值和所述機組特性記錄時的時間間隔小于等于1min。 8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制方法，其特征在于：所述機組特性包括機組負荷和/或入爐煤品質(zhì)。 9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制方法，其特征在于：所述入爐煤品質(zhì)包括入爐煤的水分、揮發(fā)性、熱值。 10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制方法，其特征在于：所述單位時間以天為單位。

說明書
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及煙氣脫硝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及火電機組煙氣脫硝系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)
氮氧化物（NOx）是一類主要的大氣污染物，是形成酸雨、光化學(xué)煙霧以及PM2.5污染的主要因素之一，在工業(yè)煙氣處理中，常見的NOx排放控制技術(shù)包括選擇性催化還原(SCR)、選擇性非催化還原(SNCR)和SCR－SNCR混合等技術(shù)，選擇性催化還原（SCR）技術(shù)具有效率高、無二次污染、技術(shù)成熟的特點，被廣泛運用于大型燃煤機組。
隨著光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的大規(guī)模并網(wǎng)，火電機組由承擔(dān)基本負荷向靈活運行轉(zhuǎn)變，機組頻繁啟停、快速升降負荷等操作對煙氣脫硝系統(tǒng)帶來了不利影響，容易出現(xiàn)噴氨量過大或不足的現(xiàn)象，若噴氨量過大，則煙氣脫硝系統(tǒng)的氨逃逸量大、運行成本高，容易導(dǎo)致空預(yù)器堵塞和腐蝕、引風(fēng)機動葉積灰卡澀等現(xiàn)象，影響機組的帶負荷能力，威脅機組的安全穩(wěn)定運行，若噴氨量不足，則煙氣中排放的氮氧化物濃度高，無法滿足環(huán)保要求。
在不同負荷下，煙氣流場的分布不同，采用手動調(diào)節(jié)噴氨量的方式很難適應(yīng)目前機組運行的要求，急需一種能夠能夠根據(jù)不同負荷、不同工況對噴氨量進行自動控制，噴氨有效性高、利用率高、氨逃逸量少，能夠滿足環(huán)保要求的火電機組煙氣脫硝系統(tǒng)及控制方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種能夠根據(jù)不同負荷、不同工況對噴氨量進行自動控制，噴氨有效性高、利用率高、氨逃逸量少，能夠滿足環(huán)保要求的火電機組煙氣脫硝系統(tǒng)及控制方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案中的產(chǎn)品是，火電機組煙氣脫硝系統(tǒng)，包括：
呈π字型設(shè)置的煙道，所述煙道具有三個折彎部，這三個折彎部按煙氣流動方向依次為第一折彎部、第二折彎部和第三折彎部；
沿?zé)煔饬鲃臃较蛞来卧O(shè)置在所述煙道內(nèi)的噴氨格柵、混合器、導(dǎo)流裝置、整流裝置、催化裝置和NOx測量裝置，所述噴氨格柵、所述混合器位于所述第一折彎部和所述第二折彎部之間，所述導(dǎo)流裝置位于所述第三折彎部；
所述噴氨格柵上連接有貫穿所述煙道的噴氨管道，所述噴氨管道上設(shè)置有比例調(diào)節(jié)閥，所述煙道外設(shè)置有控制裝置，所述控制裝置與所述比例調(diào)節(jié)閥、所述NOx測量裝置電連接，用于根據(jù)所述煙道中NOx的濃度對所述比例調(diào)節(jié)閥的開度進行反饋控制，所述控制裝置還與煤質(zhì)測量裝置和機組負荷測量裝置電連接，用于根據(jù)入爐煤品質(zhì)及機組負荷對所述比例調(diào)節(jié)閥的開度進行前饋控制。
優(yōu)選地，所述噴氨格柵所在的平面垂直于所述煙道，所述噴氨格柵為樹枝狀管網(wǎng)，其上均布有多個噴氨口，所述噴氨口上連接有能夠預(yù)設(shè)噴射阻力的噴槍。
優(yōu)選地，所述混合器設(shè)置在所述噴氨格柵的正上方，所述混合器包括多級角度可調(diào)的彎扭葉片，所述彎扭葉片通過連桿機構(gòu)與所述煙道外部的角度調(diào)節(jié)器相連接。
優(yōu)選地，所述整流裝置設(shè)置在所述催化裝置的正上方，所述整流裝置由多塊縱橫交錯的鋼板構(gòu)成，相鄰所述鋼板圍成的空腔大小相等，用于實現(xiàn)所述煙氣的均流。
優(yōu)選地，所述NOx測量裝置包括多個位于所述催化裝置下方的探測頭，多個所述探測頭均勻分布在所述煙道的橫截面上。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案中的方法是，控制上述任意一種火電機組煙氣脫硝系統(tǒng)的控制方法，包括：
在單位時間內(nèi)，根據(jù)煙氣中NOx濃度對比例調(diào)節(jié)閥的開度進行反饋調(diào)節(jié)，記錄實時開度值和實時機組特性，并錄入數(shù)據(jù)庫；
以及，在下一單位時間內(nèi)，按時間順序?qū)崟r機組特性與數(shù)據(jù)庫進行對比，若其落入數(shù)據(jù)庫范圍，則根據(jù)對應(yīng)的開度值對比例調(diào)節(jié)閥的開度進行預(yù)先調(diào)節(jié)，若其不落入數(shù)據(jù)庫范圍，則根據(jù)煙氣中NOx濃度對比例調(diào)節(jié)閥的開度進行反饋調(diào)節(jié)，并將反饋調(diào)節(jié)時的機組特性及調(diào)節(jié)后的開度值補充進數(shù)據(jù)庫內(nèi)進行更新。
優(yōu)選地，開度值和機組特性記錄時的時間間隔小于等于1min。
優(yōu)選地，所述機組特性包括機組負荷和/或入爐煤品質(zhì)。
進一步優(yōu)選地，所述入爐煤品質(zhì)包括入爐煤的水分、揮發(fā)性、熱值。
優(yōu)選地，所述單位時間以天為單位。
由于上述技術(shù)方案的運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點：
本發(fā)明提供的火電機組煙氣脫硝系統(tǒng)，包括煙道、噴氨格柵、混合器、導(dǎo)流裝置、整流裝置、催化裝置和NOx測量裝置，通過使控制裝置與噴氨格柵的比例調(diào)節(jié)閥、NOx測量裝置、煤質(zhì)測量裝置和機組負荷測量裝置電連接，既能夠根據(jù)NOx的濃度對比例調(diào)節(jié)閥的開度進行反饋控制，又能夠根據(jù)入爐煤品質(zhì)及機組負荷對比例調(diào)節(jié)閥的開度進行前饋控制，從而實現(xiàn)根據(jù)不同負荷、不同工況對噴氨量進行自動控制的技術(shù)效果，由于引入了前饋控制，能夠預(yù)先對噴氨量進行調(diào)節(jié)，使得噴氨有效性高、利用率高、氨逃逸量少，能夠滿足環(huán)保要求，本發(fā)明提供的控制方法，步驟簡單，易于實施，通過對不落入數(shù)據(jù)庫內(nèi)的機組特性進行反饋調(diào)節(jié)并補入數(shù)據(jù)庫，還能夠不斷完善，實現(xiàn)自我修正，從而提高預(yù)先調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確性。
附圖說明
圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施例所在煙道的截面示意圖。
圖2是圖1中A處的局部放大剖視示意圖。
其中：10.煙道；11.第一折彎部；12.第二折彎部；13.第三折彎部；20.噴氨格柵；21.噴氨管道；22.比例調(diào)節(jié)閥；23.噴氨口；24.噴槍；241.套管；242.壓蓋；243.預(yù)壓塊；244.彈簧；245.噴孔；30.混合器；31.彎扭葉片；32.連桿機構(gòu)；33.角度調(diào)節(jié)器；41.導(dǎo)流裝置；42.整流裝置；50.催化裝置；60.NOx測量裝置；70.控制裝置；80.煤質(zhì)測量裝置；90.機組負荷測量裝置。

具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。
本發(fā)明描述的上下方向為圖1中的上下方向，本發(fā)明描述煙氣流動方向為圖1中煙道內(nèi)箭頭指示的方向。
如圖1和圖2所示，本發(fā)明提供的火電機組煙氣脫硝系統(tǒng)，包括：煙道10以及沿?zé)煔饬鲃臃较蛞来卧O(shè)置在煙道10內(nèi)的噴氨格柵20、混合器30、導(dǎo)流裝置41、整流裝置42、催化裝置50、NOx測量裝置60，其中，煙道10呈π字型設(shè)置，煙道10具有三個折彎部，這三個折彎部按煙氣流動方向依次為第一折彎部11、第二折彎部12和第三折彎部13；噴氨格柵20、混合器30位于第一折彎部11和第二折彎部12之間，具體地，噴氨格柵20上連接有貫穿煙道10的噴氨管道21，噴氨管道21上設(shè)置有比例調(diào)節(jié)閥22，混合器30設(shè)置在噴氨格柵20正上方2至4米的位置，混合器30用于使流入煙道10的煙氣與噴氨格柵20噴出的氨充分混合，導(dǎo)流裝置41設(shè)置在第三折彎部13處，導(dǎo)流裝置41用于對煙氣進行導(dǎo)向，整流裝置42設(shè)置在導(dǎo)流裝置41下方并位于催化裝置50正上方0.5至1.0米處，整流裝置42由多塊縱橫交錯的鋼板焊接構(gòu)成，相鄰鋼板圍成的空腔大小相等，用于實現(xiàn)煙氣的均流，使得煙氣能夠在煙道10截面方向上均勻經(jīng)過催化裝置50，實現(xiàn)催化脫硝，催化裝置50為蜂窩結(jié)構(gòu)的催化器，NOx測量裝置60設(shè)置在催化裝置50下方3至5米處，NOx測量裝置60包括多個均勻分布在煙道10的橫截面上的探測頭，多個探測頭呈網(wǎng)格狀布置，通過算數(shù)平均方法計算出煙道10尾部的NOx濃度，控制裝置60設(shè)置在煙道10外，控制裝置60與比例調(diào)節(jié)閥22、NOx測量裝置60電連接，用于根據(jù)煙道10尾部的NOx濃度對比例調(diào)節(jié)閥22的開度進行反饋控制，控制裝置60還與煤質(zhì)測量裝置80和機組負荷測量裝置90電連接，用于根據(jù)入爐煤品質(zhì)及機組負荷對比例調(diào)節(jié)閥22的開度進行前饋控制，反饋控制和前饋控制中信號與比例調(diào)節(jié)閥開度之間的對應(yīng)關(guān)系可根據(jù)實際需求確定。
這樣設(shè)置的好處在于，能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)不同負荷、不同工況對噴氨量進行自動控制的技術(shù)效果，由于引入了前饋控制，能夠預(yù)先對噴氨量進行調(diào)節(jié)，使得噴氨有效性高、利用率高、氨逃逸量少，能夠滿足環(huán)保要求。
在本實施例中，噴氨格柵20所在的平面垂直于煙道10，噴氨格柵20為樹枝狀管網(wǎng)，其上均布有多個噴氨口23，噴氨口23上連接有能夠預(yù)設(shè)噴射阻力的噴槍24，具體地，噴槍24包括套管241、壓蓋242、預(yù)壓塊243、彈簧244，其中，套管241的一端部連接在噴氨格柵20上并與噴氨口23相連通，另一端與壓蓋242螺紋連接，套管241靠近壓蓋242的端部密封，中心處設(shè)有中心孔，壓蓋242端面的邊緣設(shè)有噴孔245，預(yù)壓塊243位于壓蓋242與套管241之間并對準(zhǔn)套管241的中心孔，彈簧244的兩端部分別抵緊在壓蓋242的內(nèi)壁及預(yù)壓塊243靠近壓蓋242的端面上，用于驅(qū)使預(yù)壓塊243抵緊中心孔實現(xiàn)封堵，在套管241內(nèi)的壓力大于預(yù)壓塊243的抵緊力時，預(yù)壓塊243被頂開，噴氨口23依次通過套管241、中心孔、噴孔245將氨噴出，在套管241內(nèi)的壓力小于預(yù)壓塊243的抵緊力時，中心孔封堵，不噴氨，調(diào)節(jié)壓蓋242的旋緊程度即可調(diào)整抵緊力的大小，從而實現(xiàn)對噴槍24預(yù)設(shè)噴射阻力的調(diào)節(jié)。
在本實施例中，混合器30包括多級角度可調(diào)的彎扭葉片31，彎扭葉片31通過連桿機構(gòu)32與煙道10外部的角度調(diào)節(jié)器33相連接，角度調(diào)節(jié)器33為電控調(diào)節(jié)器，并與控制裝置70電連接，控制裝置70在調(diào)整比例調(diào)節(jié)閥22的開度時，同步通過角度調(diào)節(jié)器33調(diào)整彎扭葉片31的角度。
本發(fā)明提供的控制上述火電機組煙氣脫硝系統(tǒng)的控制方法，包括：在單位時間內(nèi)，根據(jù)煙氣中NOx濃度對比例調(diào)節(jié)閥的開度進行反饋調(diào)節(jié)，記錄實時開度值和實時機組特性，并錄入數(shù)據(jù)庫；以及，在下一單位時間內(nèi)，按時間順序?qū)崟r機組特性與數(shù)據(jù)庫進行對比，若其落入數(shù)據(jù)庫范圍，則根據(jù)對應(yīng)的開度值對比例調(diào)節(jié)閥的開度進行預(yù)先調(diào)節(jié)，若其不落入數(shù)據(jù)庫范圍，則根據(jù)煙氣中NOx濃度對比例調(diào)節(jié)閥的開度進行反饋調(diào)節(jié)，并將反饋調(diào)節(jié)時的機組特性及調(diào)節(jié)后的開度值補充進數(shù)據(jù)庫內(nèi)進行更新。
這樣設(shè)置的好處在于，步驟簡單，易于實施，引入了前饋控制，能夠預(yù)先對噴氨量進行調(diào)節(jié)，使得噴氨有效性高、利用率高、氨逃逸量少，能夠滿足環(huán)保要求，還能通過對不落入數(shù)據(jù)庫內(nèi)的機組特性進行反饋調(diào)節(jié)并補入數(shù)據(jù)庫，使數(shù)據(jù)庫不斷完善，實現(xiàn)自我修正，從而提高預(yù)先調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確性。
需要說明的是，落入數(shù)據(jù)庫范圍是指，在數(shù)據(jù)庫內(nèi)能夠找到與機組特性一致或偏差值在設(shè)定程度內(nèi)的工況點。
在本實施例中，機組特性包括機組負荷特性及入爐煤品質(zhì)，入爐煤品質(zhì)包括入爐煤的水分、揮發(fā)性、熱值，開度值和機組特性記錄時的時間間隔小于等于1min，在本實施例中，優(yōu)選為30s，這樣既能夠兼顧各種傳感器的靈敏度及穩(wěn)定性，又能夠?qū)崿F(xiàn)較為精準(zhǔn)的調(diào)控，單位時間是指一個工作日（24h），這樣設(shè)置的原因為，天氣（日照、風(fēng)力）產(chǎn)生瞬間變化的幾率較低，在同一時刻，前一工作日與后一工作日的機組負荷特性變化不大，能夠更加有效的在數(shù)據(jù)庫內(nèi)找到與機組負荷特性一致的工況點。
為進一步實現(xiàn)調(diào)控的精準(zhǔn)性，在本實施例中，當(dāng)后一工作日中落入數(shù)據(jù)庫范圍機組特性的次數(shù)占比超過當(dāng)日總數(shù)的75-80%時，減小機組特性偏差值的設(shè)定范圍并縮短后續(xù)運行中機組特性和開度值記錄的時間間隔。
上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

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聲明：
“火電機組煙氣脫硝系統(tǒng)及控制方法” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究，如用于商業(yè)用途，請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
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