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科遠股份SCR智能噴氨分區(qū)控制系統(tǒng)

2018-05-04 14:26:03 科遠股份  點擊量: 評論 (0)
構建分區(qū)噴氨控制系統(tǒng),是精細化噴氨的一種具體實踐,從而最終達到有效控制SCR出口NOx排放濃度、減少氨逃逸的效果。

應用背景

SCR脫硝系統(tǒng)利用NH3對NOx的還原特性,在催化劑的作用下將NOx還原為對環(huán)境無害的N2和H2O。在實際運行過程中,噴氨量的控制尤為關鍵,增加噴氨量有利于降低NOx排放濃度,但氨逃逸會隨之增加,進而造成硫酸氫銨堵塞,并腐蝕下游空氣預熱器。在噴氨控制方面,除了合理控制噴氨總量以外,還應重點關注噴氨的均勻性,以確保在允許氨逃逸范圍內(nèi),NOx排放濃度達標。目前,電力行業(yè)正全面推行燃煤機組超低排放改造,要求NOx排放濃度嚴格控制在50mg/Nm3(6%O2)以下,這對噴氨系統(tǒng)提出了更為嚴苛的要求,因此噴氨均勻性的監(jiān)測和適時調(diào)整顯得尤為重要。

相關試驗研究表明,噴氨的均勻性與SCR出口截面的NOx濃度(氨逃逸)分布密切相關。在SCR催化劑層未有明顯故障的情況下,NOx濃度過大(或局部氨逃逸過?。烧J為是上游相應區(qū)域的噴氨量偏少所致;局部NOx濃度過?。ɑ虬碧右葸^大),則是由于上游相應區(qū)域的噴氨量過剩所致;局部NOx濃度過小,氨逃逸顯著上升,不僅增加SCR的運行成本,而且對下游空氣預熱器的安全運行造成嚴重威脅(存在堵灰風險)。因此,為避免SCR出口NOx濃度分析嚴重不均很有必要,而通過SCR上游AIG(噴氨調(diào)整裝置)的優(yōu)化調(diào)整,可將SCR出口NOx濃度(或氨逃逸)調(diào)整至相對均勻的狀態(tài)。若發(fā)現(xiàn)AIG的調(diào)整幅度過大,則相應位置的催化劑模塊可能存在明顯的磨損、坍塌及堵灰等故障。

鑒于上述分析,在目前電力行業(yè)全面推行燃煤機組超低排放的大背景下,SCR出口NOx濃度(或氨逃逸)分布的監(jiān)測對于鍋爐的安全運行及故障排除,顯得尤為重要;由于監(jiān)測氨濃度的技術難度和投資成本均顯著高于NOx,因此通過NOx分布特性來反映噴氨的均勻性顯得更為科學、合理,NOx/O2分布式巡測系統(tǒng)正是基于此而設計。在上述測量系統(tǒng)上進一步構建分區(qū)噴氨控制系統(tǒng),是精細化噴氨的一種具體實踐,從而最終達到有效控制SCR出口NOx排放濃度、減少氨逃逸的效果。

SCR智能噴氨分區(qū)控制系統(tǒng)

SCR智能噴氨分區(qū)控制系統(tǒng)包括測量層、執(zhí)行層和控制層,主要涉及NOx濃度(NH3濃度可選)分布式巡測和混合采樣測量、氨氮摩爾比分區(qū)在線調(diào)平以及多維度決策的噴氨總量控制等技術,通過執(zhí)行層

“總量控制閥+分區(qū)調(diào)平閥+支管調(diào)節(jié)閥”三級閥門的串聯(lián)控制和調(diào)節(jié),全面提升噴氨控制的品質(zhì),使SCR性能適應NOx超低排放要求,達到節(jié)約噴氨量、降低NOx排放濃度、降低空預器堵塞幾率、減輕尾部設備(如電除塵極線、除塵濾袋、低壓省煤器)積灰等綜合效果。

1

測量層

系統(tǒng)測量層實現(xiàn)SCR出口NOx/O2濃度的分布式巡測和混合采樣測量,為執(zhí)行層和控制層提供基礎數(shù)據(jù),系統(tǒng)布置如下圖所示,其核心部件包括:多點取樣槍(插入SCR出口截面)、控制閥門、NOx/O2在線分析儀以及管路吹掃子系統(tǒng)。

說明:

  • 在SCR出口至空預器出口段建立微型煙道旁路,利用系統(tǒng)負壓大流量取樣;

  • 多點取樣槍的分布主要根據(jù)上游噴氨閥組沿煙道寬度方向的布置數(shù)量和間距確定,原則上多點取樣槍與上游噴氨閥組一一對應;

  • 整套系統(tǒng)測量管路均呈較大傾角或垂直布置,無積灰傾向,輔以熱一次風反吹,避免堵灰;

  • 因測量層采樣支路閥門動作頻繁,特選取特殊偏心設計,避免卡澀和磨損;

  • NOx/O2濃度測量儀表,采用超高頻超導諧振原理,無需預處理樣氣,儀表響應時間小于1s。

2

執(zhí)行層

系統(tǒng)執(zhí)行層主要通過在噴氨總管和噴氨支管之間增加噴氨分區(qū)調(diào)平閥和噴氨分區(qū)小母管,實現(xiàn)虛擬分區(qū);根據(jù)測量層反饋,對“總量控制閥+分區(qū)調(diào)平閥+支管調(diào)節(jié)閥”三級閥門進行串聯(lián)控制和調(diào)節(jié),執(zhí)行層具體布置如下圖所示。

說明:

  • 總量控制閥、支管調(diào)節(jié)閥及其管路均利用現(xiàn)場原有設備,噴氨分區(qū)母管和噴氨分區(qū)調(diào)節(jié)閥需要通過對現(xiàn)場管道進行改造;

  • 分區(qū)小母管及分區(qū)調(diào)平閥組數(shù)根據(jù)現(xiàn)場噴氨手動調(diào)節(jié)閥組數(shù)決定,原則上每個分區(qū)小母管及分區(qū)調(diào)平閥控制的煙道區(qū)域為近似正方形區(qū)域。

3

控制層

系統(tǒng)控制層與DCS(或SIS)系統(tǒng)通訊,實時獲取SCR系統(tǒng)相關性能參數(shù),結合測量層和執(zhí)行層的工作參數(shù),自成一套完整的SCR噴氨控制系統(tǒng),系統(tǒng)網(wǎng)絡結構如下圖所示。

說明:

  • 根據(jù)測量層反饋的NOx/O2濃度平均值對總量控制閥進行自動調(diào)整,與廠方原有總閥控制系統(tǒng)同時存在,并能實現(xiàn)無擾切換;

  • 根據(jù)測量層反饋的NOx/O2濃度分布式巡測值對分區(qū)調(diào)平閥進行定期調(diào)整,分區(qū)調(diào)節(jié)閥設定上下限,僅在設定范圍內(nèi)小幅度調(diào)節(jié),且調(diào)節(jié)過程保證各分區(qū)調(diào)節(jié)閥總開度基本不變,避免對噴氨總量控制閥的自動調(diào)節(jié)造成擾動;

  • 當設定調(diào)節(jié)范圍內(nèi)SCR出口分區(qū)NOx濃度無法趨平時,測量層自動發(fā)出提示信息,并給出支路調(diào)節(jié)閥調(diào)整方案,按其調(diào)整后可手動觸發(fā)測量層工作,根據(jù)反饋結果手動逐步精細調(diào)節(jié)。

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責任編輯:售電衡衡

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