一種燃煤機組低氮排放的三級控制系統技術方案

本實用新型專利技術公開了一種燃煤機組低氮排放的三級控制系統，包括與鍋爐燃燒區出口相連通的蒸汽輸出管路和與鍋爐燃燒區進口相連通的燃燒空氣管路，蒸汽輸出管路連通至SCR反應器煙氣入口，SCR反應器煙氣出口經除塵器、引風機至煙氣出口；SCR反應器煙氣入口上還連通有煙氣混合器，煙氣混合器分別連通空氣管路和氨氣管路，在鍋爐燃燒區出口設有連接至入口NOX控制器的溫度測點和CO測點；在SCR反應器的煙氣入口和出口上分別加裝有入口和出口NOX量監測點，入口和出口NOX量監測點分別連接至出口NOX控制系統，NOX控制系統分別連接氨氣管路的NH3流量調節閥和鍋爐負荷。本設計保證機組脫硝噴NH3的相對穩定，減少了噴NH3量，減小了環保代價，提高了機組經濟性。

【技術實現步驟摘要】

本實用型涉及火力發電廠中脫硝自動控制系統，特別是針對大型燃煤機組低排NOx的實現，提供一套完善可靠的燃煤機組低氮排放的三級自動控制控制。
技術介紹
煙氣脫硝是目前發達國家普遍采用的減少NOX排放的方法，具有很高的脫除效率；應用較多的有選擇性催化還原法(SCR)、選擇性非催化、還原法(SNCR)。其中SCR技術的脫硝效率在90％以上,氨的逃逸量較小，歐美和日本等國家和地區的火電廠的煙氣脫硝裝置中SCR技術大約占95％。在我國，隨著環境保護法律、法規和標準的日趨嚴格及執法力度的加大，各火電廠必須采用煙氣脫硝的辦法來進一步控制NOX的排放。為確保煙氣脫硝效率，增強脫硝系統的可靠性、連續性以及經濟性，就需要一個優質的自動化控制系統。對脫硝媒介快速、安全的置備,并實現精確的控制。因此一套完整有效的脫硝自動控制方案具有很強實用價值。當前國內對于脫硝控制設計并不完善，對于脫硝系統與熱力系統關系研究不足，許多電廠脫硝控制處于單回路自動控制，控制效果并不理想，NOx超標和NH3逃逸事故時有發生。在工藝系統之上對整個熱力系統尚無一套成熟有效控制方案，確保NOx超凈排放和預控NH3逃逸的發生。
技術實現思路
本技術目的是提供一種燃煤機組低氮排放的三級控制系統，從燃燒控制到尾部脫硝，整合的系統直接控制了整個燃煤機組送風設備，配風設備及尾部煙道脫硝系統設備。該系統降低了控制難度，將脫硝控制融入了機組整體性能系統中，提高了控制指標，降低了環保事故的動作幾率。本技術的目的是通過下述技術方案來實現的。一種燃煤機組低氮排放的三級控制系統，包括鍋爐，以及與鍋爐燃燒區出口相連通的蒸汽輸出管路和與鍋爐燃燒區進口相連通的燃燒空氣管路，蒸汽輸出管路連通至SCR反應器的煙氣入口，SCR反應器的煙氣出口經除塵器、引風機至煙氣出口；所述SCR反應器的煙氣入口上還連通有煙氣混合器，煙氣混合器分別連通空氣管路和氨氣管路，其中：在鍋爐燃燒區出口加裝有溫度測量裝置和CO測量裝置，溫度測量裝置和CO測量裝置分別連接至入口NOX控制器；在SCR反應器的煙氣入口和煙氣出口上分別加裝有入口NOX量監測量裝置和出口NOX量監測量裝置，入口NOX量監測量裝置和出口NOX量監測量裝置分別連接至出口NOX控制系統，NOX控制系統分別連接氨氣管路的NH3流量調節閥和鍋爐負荷。進一步，所述溫度測量裝置和CO測量裝置分別連接至溫度場和CO排量的燃燒優化預估控制器；溫度場和CO排量的燃燒預估控制器連接至入口NOX控制器。進一步，所述入口NOX控制器分別連接燃燒空氣管路進氣口風機和鍋爐的SOFA風道的進風閥門。進一步，所述氨氣管路連通至氮氣供氣系統，氮氣供氣系統包括依次連接的氮卸料系統、氮制備系統和氮存儲系統；NH3流量調節閥設置在氨氣管路上。進一步，所述空氣管路連通至空氣供氣系統，空氣管路上設有稀釋風機。進一步，所述燃燒空氣管路的空氣進氣口上設有與NOX控制器相連的進氣量控制閥門。進一步，所述燃燒空氣管路上、以及SCR反應器的煙氣出口與除塵器之間設有空氣預熱器。相對于現有技術，本技術優化后控制策略的優勢：本技術用于大型燃煤機組可靠的低排NOx解決方案。完成三級脫硝控制，不僅僅在尾部煙道處進行化學噴淋完成脫硝控制，而是把機組系統統籌考慮，優化燃燒，通過監測火焰出口處CO和溫度場變化，預估控制風煤比和SOFA風量，穩定SCR入口NOx濃度，大大減緩了第三級脫硝控制壓力。其邏輯設計合理，調節全程優控準確，保障設備系統的安全，增加了環保效率。本設計保證機組脫硝設備入口NOx和出口NOx的穩定，既包含了燃燒優化脫硝，又包含了尾部煙道化學工藝脫硝，有效控制了電廠NOx排量，并防止了系統擾動造成的NH3逃逸事故。本設計保證機組脫硝噴NH3的相對穩定，減少了噴NH3量，減小了環保代價，提高了機組經濟性。附圖說明圖1是三級脫硝控制系統流程示意圖。圖中：1-溫度測量裝置和CO測量裝置；2-NOX控制器；3-風機；4-鍋爐；5-SOFA風道；6-燃燒空氣進氣口；7-省煤器；8-空氣預熱器；9-SCR反應器；10-煙氣混合器；11-NH3調節閥；12-稀釋風機；13-入口NOX量監測裝置；14-出口NOX量監測裝置；15-NOX控制系統；16-除塵器；17-引風機；18-鍋爐負荷；19-氮卸料系統；20-氮制備系統；21-氮存儲系統。具體實施方式下面結合附圖及實施例對本技術做進一步說明。如圖1所示，一種燃煤機組低氮排放的三級控制系統，一種燃煤機組低氮排放的三級控制系統，包括鍋爐4，以及與鍋爐燃燒區出口相連通的蒸汽輸出管路和與鍋爐燃燒區進口相連通的燃燒空氣管路，燃燒空氣管路上設有風機3、空氣預熱器8，與鍋爐4相連通處設有燃燒空氣進氣口6。蒸汽輸出管路連通至SCR反應器9的煙氣入口，蒸汽輸出管路上加裝有省煤器7；SCR反應器9的煙氣出口經除塵器16、引風機17至煙氣出口，SCR反應器9的煙氣出口與除塵器16之間設有空氣預熱器8。SCR反應器9的煙氣入口上還連通有煙氣混合器10，煙氣混合器10分別連通空氣管路和氨氣管路，空氣管路連通至空氣供氣系統，空氣管路上設有稀釋風機12。氨氣管路連通至氮氣供氣系統，氮氣供氣系統包括依次連接的氮卸料系統19、氮制備系統20和氮存儲系統21；NH3調節閥11設置在氨氣管路上。其中，在鍋爐燃燒區出口加裝有三組遙感式溫度測量裝置，燃燒區出口加裝二組遙感式CO測量裝置，并增加燃燒區低排NOx智能控制器；溫度測量裝置和CO測量裝置1分別連接至溫度場和CO排量的燃燒優化預估控制器；作為本系統的一級和二級控制點，溫度場和CO排量的燃燒預估控制器連接至入口NOX控制器2，燃燒空氣管路的空氣進氣口上設有與NOX控制器2相連的進氣量控制閥門，入口NOX控制器2分別連接燃燒空氣管路進氣口風機3和鍋爐4的SOFA風道5的進風閥門，燃燒區低排NOx智能控制器通過控制燃燒空氣管路的進氣量控制閥門校正送風量。溫度測量裝置和CO測量裝置需要后期設計，獨立安裝在鍋爐爐膛燃盡區。另外，在SCR反應器9的煙氣入口和煙氣出口上分別加裝有入口NOX量監測量裝置13和出口NOX量監測量裝置14，入口NOX量監測量裝置13和出口NOX量監測量裝置14分別連接至出口NOX控制系統15，NOX控制系統15分別連接氨氣管路的NH3調節閥11和鍋爐負荷18。作為本系統的三級控制點。本系統基于SCR反應器9通過NH3流量調節閥11完成NH3噴入爐膛完成化學反應，把爐內NOx除去產生N2和H2O的工藝過程，在傳統的脫硝NH3流量計算上引入總燃料量總風量、加裝的燃盡區溫度、構建NH3智能計算需求量，最后使用PID閉環修正該計算量的實際偏差。本系統在鍋爐燃燒區出口加裝三組遙感式溫度測量裝置，燃燒區出口加裝二組遙感式CO測量裝置，依據燃燒溫度的峰值和CO變化趨勢完成對于燃燒狀態的粗略評估，為燃燒優化提供數值依據。溫度測量裝置和CO測量裝置，進入設計的燃燒區NOx優控單元，通過溫度和CO排量預估計算，提前修正風機風量，優化燃燒，穩定NOx排量。(一級低排NOx預控)。下發指令給鍋爐SOFA風道的SOFA風(燃盡風)門同操器，動態修正燃盡風門與主蒸汽流量的跟隨曲線。(二級低排NOx預控)。增加燃燒區低排NO本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種燃煤機組低氮排放的三級控制系統，包括鍋爐(4)，以及與鍋爐燃燒區出口相連通的蒸汽輸出管路和與鍋爐燃燒區進口相連通的燃燒空氣管路，蒸汽輸出管路連通至SCR反應器(9)的煙氣入口，SCR反應器(9)的煙氣出口經除塵器(16)、引風機(17)至煙氣出口；所述SCR反應器(9)的煙氣入口上還連通有煙氣混合器(10)，煙氣混合器(10)分別連通空氣管路和氨氣管路，其特征在于：在鍋爐燃燒區出口加裝有溫度測量裝置和CO測量裝置(1)，溫度測量裝置和CO測量裝置(1)分別連接至入口NOX控制器(2)；在SCR反應器(9)的煙氣入口和煙氣出口上分別加裝有入口NOX量監測量裝置(13)和出口NOX量監測量裝置(14)，入口NOX量監測量裝置(13)和出口NOX量監測量裝置(14)分別連接至出口NOX控制系統(15)，NOX控制系統(15)分別連接氨氣管路的NH3流量調節閥(11)和鍋爐負荷(18)。

【技術特征摘要】
1.一種燃煤機組低氮排放的三級控制系統，包括鍋爐(4)，以及與鍋爐燃燒區出口相連通的蒸汽輸出管路和與鍋爐燃燒區進口相連通的燃燒空氣管路，蒸汽輸出管路連通至SCR反應器(9)的煙氣入口，SCR反應器(9)的煙氣出口經除塵器(16)、引風機(17)至煙氣出口；所述SCR反應器(9)的煙氣入口上還連通有煙氣混合器(10)，煙氣混合器(10)分別連通空氣管路和氨氣管路，其特征在于：在鍋爐燃燒區出口加裝有溫度測量裝置和CO測量裝置(1)，溫度測量裝置和CO測量裝置(1)分別連接至入口NOX控制器(2)；在SCR反應器(9)的煙氣入口和煙氣出口上分別加裝有入口NOX量監測量裝置(13)和出口NOX量監測量裝置(14)，入口NOX量監測量裝置(13)和出口NOX量監測量裝置(14)分別連接至出口NOX控制系統(15)，NOX控制系統(15)分別連接氨氣管路的NH3流量調節閥(11)和鍋爐負荷(18)。2.根據權利要求1所述的燃煤機組低氮排放的三級控制系統，其特征在于：所述溫度測量裝置和CO測量裝置(1)分別連接至溫度場和CO排...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王立，李衛華，駱意，尚勇，康靜秋，楊振勇，王燕晉，張為，田偉，
申請(專利權)人：華北電力科學研究院西安有限公司，
類型：新型
國別省市：陜西;61