一种带外置床CFB锅炉烟气脱硝控制方法及系统与流程

本发明属于锅炉排烟污染物控制环保领域，涉及一种带外置床cfb锅炉烟气脱硝控制方法及系统。

背景技术：

锅炉燃煤产生的氮氧化物(nox)是主要的大气污染物之一，造成了严重的环境问题。选择性非催化还原法(sncr)是一种控制氮氧化物排放的方法，该方法不用催化剂，还原剂常用氨或尿素，其工艺简单，尤其适用于循环流化床(cfb)锅炉脱硝。

cfb锅炉特有结构有助于喷入的还原剂和烟气均匀混合，在分离器前水平烟道设置喷入点，能显著降低氨氮比并减少氨逃逸量。大容量cfb锅炉在炉内受热面布置空间不足或避免磨损时，需要在循环回路上布置外置床，起到灵活调节床温的作用，可以一定程度上控制nox原始生成量。

准确且经济的控制脱硝系统的喷氨量是确保烟气脱硝达标排放的关键，现有的脱硝控制系统是以cfb锅炉炉膛出口nox浓度为控制目标，在以机组负荷表征的烟气流量乘以烟气入、出口nox浓度，烟气量测量根据dcs锅炉负荷或者给煤量计算确定，再以氨氮比计算出所需要的脱硝剂量，控制脱硝剂调节阀开度，实现对烟气出口nox含量的控制。但是机组负荷波动频繁短时间内负荷变化大，如3.8mw/min，锅炉一、二次风量、烟气量等影响脱硝系统运行的参数也随之大幅波动，这些采集信号与实际烟气量之间失去较好的对应关系，致使脱硝剂喷入量变化滞后，会导致实际喷氨量与所需喷氨量不一致。此外，现有烟气脱硝控制技术并不考虑nox原始生成的成因，也不考虑一、二次风配比及脱硝反应温度区间对nox生成的影响，若实现nox达标排放势必造成脱硝剂耗量大。

因此，大容量cfb锅炉需要开发一种带外置床cfb锅炉烟气脱硝控制系统，同时兼顾从源头上抑制nox原始生成的关键技术，解决了由于测量信号存在迟滞性和机组调峰运行时脱硝控制系统波动幅度大的问题，在满足排放标准的情况下有效降低喷氨量，节约运行成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种带外置床cfb锅炉烟气脱硝控制方法及系统，该方法及系统能够有效解决现有技术中烟气脱硝控制滞后、脱硝剂耗量大的问题。

为达到上述目的，本发明所述的带外置床cfb锅炉烟气脱硝控制方法包括以下步骤：

实时检测cfb锅炉的nox浓度值n1，再将cfb锅炉的nox浓度值n1与cfb锅炉的nox浓度理论值n2进行归一化处理，得cfb锅炉的nox浓度值n1的归一化结果；同时实时获取cfb锅炉的负荷信号，并根据cfb锅炉的负荷信号计算当前cfb锅炉的烟气量k；通过温度测量传感器获取cfb锅炉水平烟道内的温度值，通过氧量测量传感器测量cfb锅炉尾部烟道的氧量值；

当cfb锅炉的nox浓度值n1的归一化结果位于[0，0.75]的区间内时，计算脱硝剂的耗量，再根据计算得到的脱硝剂的耗量控制脱硝剂调节阀的开度，使得cfb锅炉烟道的nox排放浓度低于充许排放浓度；同时调节二次风机的频率及锥形阀的开度，使得nox浓度前馈值位于当前cfb锅炉的nox浓度值至0.8倍的当前cfb锅炉的nox浓度值之间；

当cfb锅炉的nox浓度值n1的归一化结果位于[0.75，1]的区间内时，则根据cfb锅炉尾部烟道的氧量值及cfb锅炉水平烟道内的温度值计算所需二次风量及锥形阀的开度控制量，然后根据所需二次风量控制二次风机的频率，同时根据锥形阀的开度控制量控制锥形阀的开度，以确保cfb锅炉水平烟道内的烟气温度低于800℃，cfb锅炉尾部烟道内的氧气浓度低于4％；同时计算脱硝剂耗量，再根据计算得到的脱硝剂耗量控制脱硝剂调节阀的开度。

当cfb锅炉的nox浓度值n1的归一化结果位于[0.75，1]的区间内时，根据所需二次风量控制二次风机的频率，同时根据锥形阀的开度控制量控制锥形阀的开度，以确保cfb锅炉水平烟道内的温度低于800℃，cfb锅炉尾部烟道内的氧气浓度低于4％，并使得nox浓度前馈值位于当前cfb锅炉的nox浓度值至0.95倍的当前cfb锅炉的nox浓度值之间。

当cfb锅炉的nox浓度值n1的归一化结果位于[0，0.75]的区间内时，计算脱硝剂的耗量，再根据计算得到的脱硝剂的耗量利用非线性函数f1控制脱硝剂调节阀的开度。

根据所需二次风量利用非线性函数f2控制二次风机的频率，同时根据锥形阀的开度控制量利用非线性函数f3控制锥形阀的开度。

脱硝剂的耗量＝k*(n1-n2)*mnh3/mnox*烟气量k+脱硝剂耗量前馈处理值。

本发明所述的带外置床cfb锅炉烟气脱硝控制系统包括：

调节器，用于实时检测cfb锅炉的nox浓度值n1，通过负荷信号模块获取cfb锅炉的负荷信号，通过温度测量传感器获取cfb锅炉水平烟道内的温度值，通过氧量测量传感器测量cfb锅炉尾部烟道的氧量值；

控制器，与调节器相连接，用于将cfb锅炉的nox浓度值n1与cfb锅炉的nox浓度理论值n2进行归一化处理，得cfb锅炉的nox浓度值n1的归一化结果；

当cfb锅炉的nox浓度值n1的归一化结果位于[0，0.75]的区间内时，计算脱硝剂的耗量，再根据计算得到的脱硝剂的耗量控制脱硝剂调节阀的开度，使得cfb锅炉烟道的nox排放浓度低于充许排放浓度；同时调节二次风机的频率及锥形阀的开度，使得nox浓度前馈值位于当前cfb锅炉的nox浓度值至0.8倍的当前cfb锅炉的nox浓度值之间；

当cfb锅炉的nox浓度值n1的归一化结果位于[0.75，1]的区间内时，根据cfb锅炉尾部烟道的氧量值及cfb锅炉水平烟道内的温度值计算所需二次风量及锥形阀的开度控制量，然后根据所需二次风量控制二次风机的频率，同时根据锥形阀的开度控制量控制锥形阀的开度，以确保cfb锅炉水平烟道内的温度低于800℃，cfb锅炉尾部烟道内的氧气浓度低于4％；同时计算脱硝剂耗量，其中，所述脱硝剂耗量＝k*(n1-n2)*mnh3/mnox*烟气量k+脱硝剂耗量前馈处理值，再根据计算得到的脱硝剂耗量控制脱硝剂调节阀的开度。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的带外置床cfb锅炉烟气脱硝控制方法及系统在具体操作时，根据cfb锅炉的nox浓度值n1、cfb锅炉水平烟道内的温度值及cfb锅炉尾部烟道的氧量值采用多信号处理的方式，通过控制脱硝剂调节阀的开度、二次风机的频率及锥形阀的开度，以解决由于测量信号存在较长迟滞性和机组调峰脱硝控制系统波动的问题，操作方便、简单，实用性较强。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中，1为在线监测模块1、2为负荷信号模块2、3为调节器3、4为控制器4、5为温度测量传感器5、6为氧量测量传感器6、7为脱硝剂调节阀7、8为二次风机8、9为锥形阀9。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1，本发明所述的带外置床cfb锅炉烟气脱硝控制方法包括以下步骤：

实时检测cfb锅炉的nox浓度值n1，再将cfb锅炉的nox浓度值n1与cfb锅炉的nox浓度理论值n2进行归一化处理，得cfb锅炉的nox浓度值n1的归一化结果；同时实时获取cfb锅炉的负荷信号，并根据cfb锅炉的负荷信号计算当前cfb锅炉的烟气量k；通过温度测量传感器5获取cfb锅炉水平烟道内的温度值，通过氧量测量传感器6测量cfb锅炉尾部烟道的氧量值；

当cfb锅炉的nox浓度值n1的归一化结果位于[0，0.75]的区间内时，计算脱硝剂的耗量，再根据计算得到的脱硝剂的耗量控制脱硝剂调节阀7的开度，使得cfb锅炉烟道的nox排放浓度低于充许排放浓度；同时调节二次风机8的频率及锥形阀9的开度，使得nox浓度前馈值位于当前cfb锅炉的nox浓度值至0.8倍的当前cfb锅炉的nox浓度值之间；

当cfb锅炉的nox浓度值n1的归一化结果位于[0.75，1]的区间内时，则根据cfb锅炉尾部烟道的氧量值及cfb锅炉水平烟道内的温度值计算所需二次风量及锥形阀9的开度控制量，然后根据所需二次风量控制二次风机8的频率，同时根据锥形阀9的开度控制量控制锥形阀9的开度，以确保cfb锅炉水平烟道内的烟气温度低于800℃，cfb锅炉尾部烟道内的氧气浓度低于4％；同时计算脱硝剂耗量，再根据计算得到的脱硝剂耗量控制脱硝剂调节阀7的开度。

其中，当cfb锅炉的nox浓度值n1的归一化结果位于[0.75，1]的区间内时，根据所需二次风量控制二次风机8的频率，同时根据锥形阀9的开度控制量控制锥形阀9的开度，以确保cfb锅炉水平烟道内的温度低于800℃，cfb锅炉尾部烟道内的氧气浓度低于4％，并使得nox浓度前馈值位于当前cfb锅炉的nox浓度值至0.95倍的当前cfb锅炉的nox浓度值之间。

其中，当cfb锅炉的nox浓度值n1的归一化结果位于[0，0.75]的区间内时，计算脱硝剂的耗量，再根据计算得到的脱硝剂的耗量利用非线性函数f1控制脱硝剂调节阀7的开度；根据所需二次风量利用非线性函数f2控制二次风机8的频率，同时根据锥形阀9开度的控制量利用非线性函数f3控制锥形阀9的开度，其中，非线性函数f1、f2及f3的表达式均为：

其中，e(x)为偏差量，λ1表示偏差系数，λ2表示积分控制参数。

脱硝剂的耗量＝k*(n1-n2)*mnh3/mnox*烟气量k+脱硝剂耗量前馈处理值，考虑nox原始生成浓度的成因，增加前馈处理，通过二次风机8调频和锥形阀9开度控制氧量和炉膛温度，从而降低nox原始生成浓度，减少了脱硝剂消耗量。

本发明所述的带外置床cfb锅炉烟气脱硝控制系统包括：

调节器3，用于实时检测cfb锅炉的nox浓度值n1，通过负荷信号模块2获取cfb锅炉的负荷信号，通过温度测量传感器5获取cfb锅炉水平烟道内的温度值，通过氧量测量传感器6测量cfb锅炉尾部烟道的氧量值；

控制器4，与调节器3相连接，用于将cfb锅炉的nox浓度值n1与cfb锅炉的nox浓度理论值n2进行归一化处理，得cfb锅炉的nox浓度值n1的归一化结果；

当cfb锅炉的nox浓度值n1的归一化结果位于[0，0.75]的区间内时，计算脱硝剂的耗量，再根据计算得到的脱硝剂的耗量控制脱硝剂调节阀7的开度，使得cfb锅炉烟道的nox排放浓度低于充许排放浓度；同时调节二次风机8的频率及锥形阀9的开度，使得nox浓度前馈值位于当前cfb锅炉的nox浓度值至0.8倍的当前cfb锅炉的nox浓度值之间；

当cfb锅炉的nox浓度值n1的归一化结果位于[0.75，1]的区间内时，根据cfb锅炉尾部烟道的氧量值及cfb锅炉水平烟道内的温度值计算所需二次风量及锥形阀9的开度控制量，然后根据所需二次风量控制二次风机8的频率，同时根据锥形阀9的开度控制量控制锥形阀9的开度，以确保cfb锅炉水平烟道内的温度低于800℃，cfb锅炉尾部烟道内的氧气浓度低于4％；同时计算脱硝剂耗量，其中，所述脱硝剂耗量＝k*(n1-n2)*mnh3/mnox*烟气量k+脱硝剂耗量前馈处理值，再根据计算得到的脱硝剂耗量控制脱硝剂调节阀7的开度。