淺談600MW超臨界機組脫硝系統噴氨量的自動控制

摘 要：伴隨著工業的發展，近年來環境污染問題越來越嚴重，世界上人們對環境污染越來越來越關注，特別是大氣環境污染更是重中這重。我國的環境污染問題也越來越嚴重，國家對環境污染的治理更加重視。對于燃煤電廠對大氣造成的污染主要二氧化硫及氮氧化物，對于脫硫技術我國已有很多成熟的經驗，但對于脫硝技術（氮氧化物）卻是才剛剛開始。從2011年起，國家規定脫硝項目必須和主體工程同時設計、同時施工、同時投入運行。在這種情況下，我廠的600MW機組在工程建設的同時也投入脫硝項目的建設并隨機組同時投入了運行，但是在最初投入的階段卻未能投入自動運行，而是運行人員手動進行噴氨量的控制，這就要求我們必須有一套自動控制噴量的邏輯策略。此控制策略避免了需要增加專門的PID調節器即可實現較好的自動控制噴氨量。

關鍵詞：超臨界；脫硝自動；控制策略；人可控；控制

Abstract：With the development of industry， environmental pollution is becoming more and more serious in recent years. People pay more and more attention to environmental pollution in the world， especially air pollution. The problem of environmental pollution is becoming more and more serious in our country， and the state pays more attention to the treatment of environmental pollution. For coal-fired power plants， air pollution is mainly sulfur dioxide and nitrogen oxides. For desulfurization technology， China has many mature experience， but for denitration technology （nitrogen oxides） is just beginning. Since 2011， the state stipulates that the denitrification project must be designed， constructed and put into operation at the same time with the main project. In this case， I plant 600MW unit in engineering construction and investment in the construction of denitration project and random group at the same time put into operation， but in the initial stage of the input failed to input automatically， but manually operation control spray amount of ammonia， which requires us to have a set of automatic control spray the amount of logic strategy. This control strategy avoids the need to add a special PID regulator to achieve a better automatic ammonia injection.

Key words：Supercritical；Out-of-stoch automation；Control strategy；Human control；contorl

一、緒論

本廠鍋爐為方鍋爐集團股份有限公司型號DG1900/25.4-II1，型式為：超臨界參數變壓運行直流爐，單爐膛、一次再熱、平衡通風、露天布置、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構Π型爐。汽輪機是東方汽輪機廠有限責任公司生產的型號為N600-24.2/566/566的超臨界、單軸、三缸四排汽、一次中間再熱、雙背壓凝汽式汽輪機。高壓給水系統配置2臺50%容量汽動給水泵和1臺30%容量電動調速給水泵，2臺汽動泵正常運行，電動泵作為啟動備用泵。制粉系統采用雙進雙出鋼球磨煤機正壓直吹式系統，本臺鍋爐配置6臺磨煤機，不設備用。磨煤機密封系統配2臺100%容量的離心式密封風機，1臺運行，1臺備用，配12臺電子稱重式給煤機。

二、技術原理及性能指標

自動控制系統（automatic control systems）是在無人直接參與下可使生產過程或其他過程按期望規律或預定程序進行的控制系統。自動控制系統是實現自動化的主要手段。自動控制系統主要由：控制器，被控對象，執行機構和變送器四個環節組成。

而我們需要做的主要工作是在DCS系統中，做一個控制器，確定控制策略，確定PID參數，如何才能使自動控制符合最基本的要求，并且達到最理想的狀態。

（一）首先確定給定值氨需量

根據給煤量計算煙氣量：（1）理論干空氣量V0（空氣過剩系數a-1）的計算：

V0=（1÷0.21）*（1.866*Car÷100+5.55*Har÷100+0.7*Sar÷100-0.7*Oar÷100）

=0.0889*（Car+0.375*Sar）+0.2643*Har-0.0333*Oar

=0.0889*Kar+0.2643*Har-0.0333*Oar

其中Kar =Car+0.375*Sar，Car，Har，Sar，Oar均與燃煤煤質有關，當鍋爐燃煤一定時，理論干空氣量V0為一常量，DCS廠家可根據以上公式通過DCS模塊實現理論干空氣量V0的計算，其單位為m3（標準）/kg。

（2）干煙氣容積Vgy的計算：

Vgy=（1.866*Car÷100+0.7*Sar÷100）+（0.79* V0+0.8*Nar÷100）+（a-1）* V0

=1.866*（Car+0.375*Sar）÷100+（0.79*V0+0.8*Nar÷100）+（a-1）* V0

=1.866*Kar÷100+（0.79*V0+0.8*Nar÷100） +（a-1）* V0

上式中Kar=Car+0.375*Sar，Car，Har，Sar，Oar，Nar均與燃煤煤質有關，空氣過剩系數a取1.4（根據實際情況也可設定為其他值），當鍋爐燃煤煤質一定時，干煙氣容積Vgy可通過上式計算，DCS廠家可根據以上公式通過DCS模塊實現理論干煙氣容積Vgy的計算，其單位為m3（標準）/kg。

（3）根據給煤量（由機組DCS發出）可計算出一臺機組燃煤產生的干煙氣量：干煙氣量（m3（標準）/h）=干煙氣容積（m3（標準）/kg）*給煤量（kg/h）。

（4）一臺反應器的干煙氣量為一臺機組的干煙氣量除以2，調試時根據調試測得的兩臺反應器的煙氣流量比進行修正。（說明：DCS實現的功能為在DCS操作屏上輸入燃煤煤質相關參數即可求得上述公式中的相關量，并在DCS上顯示脫硫效率。）

（5）根據公式Fnh3=V*（CNO入口-CNOX出口）*（0.95*17/1.53*30+0.05*2*17/46）*10-6

CNOX=CNO*1.53/0.95*15/（21-O2）（其中：CNO、O2為現場來的測量值）計算出所需要的噴氨量。

（二）控制策略（見下圖）

后來由于現場氮氧化物含量及氧氣含量、調整門等種測量因素導致的氨需量計算存在偏差，在運行人員的建議下，又增加在投自動的情況下，允許運行人員自行修改氨需量的偏差，以更好的滿足現場生產的需要。

三、小結

由于脫硝項目屬于國家新型的剛剛起步的項目，而噴氨量自動控制系統尚未有完全成熟的控制策略，很多廠是增加了專門的裝置來控制的，此套控制策略在我廠完美的實現的噴氨量的自動控制，實際運行效果相當好，屬于有創造性的控制策略，在當前電廠行業中有一定的先進性和可借鑒性。本技術在我廠的應用情況反應很好，但由于受現場測量技術的影響，有時運行人員需要設置的偏差比較大，希望同仁們能找到更加理想的控制策略。

參考文獻：

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[3]張永濤.鍋爐設備及系統.北京：中國電力出版社，1998.

[4]陳庚.單元機組集控運行.北京：中國電力出版社，2001.

作者簡介：趙紅霞（1980-），女，漢族，河南濮陽人，工程師，從事發電廠熱控檢修工作。