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锅炉脱硝系统多点监测控制的探索与实践

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成果主要完成人

张 弛、彭博伟、李 黎、毕建伟、张江德、孙 健、孙莹莹、黄梦璇

项目概况

一、项目背景 NOX是火力发电厂重要监测指标,是控制喷氨量的重要参数,若测量不准,容易产生过喷氨和欠喷氨的情况,不利于机组安全稳定经济运行。 华电六安电厂原#4机脱硝出口NOX测量值与脱硫净烟气(机组总排口)NOX值偏差大,高达50mg/m3,无法指导精准喷氨,针对偏差大的情况我们做了以下的原因分析。 二、原因分析及方案探索 流场分布方面,烟气在脱硝的流场分布存在不均匀性、多样性以及变化性等,NOx浓度分布差异很大,近几年火电大容量机组参与电网深度调峰,工况变化很大,各项燃烧参数的变化也给烟道流场分布带来更大的不确定性因素。 取样方式上,原脱硝出口NOX在线监测采用的是单点取样方案,只能取得小范围的局部样气,测量值与真实值之间有较大的偏差,不具有代表性。 控制方案上,原脱硝采用PID串级回路进行自动喷氨控制,效果差不可靠,难以适应复杂的工况变化; 喷氨分布上,脱硝系统每侧仅总管上有一台调节门,支管上没有调节门无法控制喷氨量。 三、方案的具体实施 取样方式上,为了精准的测量和反应烟道的实际流场情况,我们对#4机组脱硝A侧出口烟道截面平均划分成8个取样区域,布置8组取样器,每组取样器上设有一长一短两根探杆,从而可测得全区域NOX浓度平均值或部分区域NOX浓度值。 取样系统包括取样单元与控制单元。取样单元由取样装置、气源净化装置、反吹装置和控温装置组成。过滤后的样气以最短路径进入高温样气混合室,采用高温换热方式与烟道内的烟气持续进行换热。整个样气流通管路全程高温,无死角和冷点,确保样气无吸附或化学损失、无凝结水形成。 控制单元由PLC控制器和触摸屏及电控元件等组成,具备数据记录存储、故障报警、远程协助与故障诊断功能,可远程指导调试和故障排除。系统控制方式包括自动控制、手动控制、停炉自动吹扫。 控制策略的优化,我们采用了神经网络自适应控制方案,具有复杂的非线性特征以及并行处理的能力,可以根据过程特性参数或干扰特性的变化,实时地调整控制器参数和控制策略,维持控制品质在最佳状态,能够更好地适应机组负荷变化、煤种变化等复杂的工况变化,具体控制方案还分为普通模和烟囱模式。 最后是对喷氨分布进行优化,将脱硝A侧的喷氨支管,以每三根一组,共增设了7台气动调节门,可以根据炉膛内各区域NOX浓度调节各执行机构开度,并能实现远程自动控制,达到分区精准喷氨的目的。 四、方案的成果 目前,华电六安电厂#4机脱硝A侧出口改造后NOX数值与机组总排口NOX数值偏差明显缩小,负荷稳定时,偏差在±2mg/m3左右。 该项目节省喷氨量、降低脱硝成本,改造后每月可节省喷氨量约为11.25%,预计全年可节省液氨费用约50万元。空预器进出口压差改善有明显改善,进而使引风机电流降低、厂用电率降低。平均每月空预器进出口差压下降约15.7%,引风机电流下降约14.26%,厂用电率下降约0.031%,预计全年节省费用约55万。 该项目保障机组安全稳定运行,优化机组各项运行指标,提高机组发电经济效益,减少运行人员操作次数,提高检修人员管理能力,切实做到了节约资源、降本增效的目的,对于同类型机组有很好的借鉴及推广价值。