浅谈600MW超临界机组脱硝系统喷氨量的自动控制

摘 要：伴随着工业的发展，近年来环境污染问题越来越严重，世界上人们对环境污染越来越来越关注，特别是大气环境污染更是重中这重。我国的环境污染问题也越来越严重，国家对环境污染的治理更加重视。对于燃煤电厂对大气造成的污染主要二氧化硫及氮氧化物，对于脱硫技术我国已有很多成熟的经验，但对于脱硝技术（氮氧化物）却是才刚刚开始。从2011年起，国家规定脱硝项目必须和主体工程同时设计、同时施工、同时投入运行。在这种情况下，我厂的600MW机组在工程建设的同时也投入脱硝项目的建设并随机组同时投入了运行，但是在最初投入的阶段却未能投入自动运行，而是运行人员手动进行喷氨量的控制，这就要求我们必须有一套自动控制喷量的逻辑策略。此控制策略避免了需要增加专门的PID调节器即可实现较好的自动控制喷氨量。

关键词：超临界；脱硝自动；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、緒论

本厂锅炉为方锅炉集团股份有限公司型号DG1900/25.4-II1，型式为：超临界参数变压运行直流炉，单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型炉。汽轮机是东方汽轮机厂有限责任公司生产的型号为N600-24.2/566/566的超临界、单轴、三缸四排汽、一次中间再热、双背压凝汽式汽轮机。高压给水系统配置2台50%容量汽动给水泵和1台30%容量电动调速给水泵，2台汽动泵正常运行，电动泵作为启动备用泵。制粉系统采用双进双出钢球磨煤机正压直吹式系统，本台锅炉配置6台磨煤机，不设备用。磨煤机密封系统配2台100%容量的离心式密封风机，1台运行，1台备用，配12台电子称重式给煤机。

二、技术原理及性能指标

自动控制系统（automatic control systems）是在无人直接参与下可使生产过程或其他过程按期望规律或预定程序进行的控制系统。自动控制系统是实现自动化的主要手段。自动控制系统主要由：控制器，被控对象，执行机构和变送器四个环节组成。

而我们需要做的主要工作是在DCS系统中，做一个控制器，确定控制策略，确定PID参数，如何才能使自动控制符合最基本的要求，并且达到最理想的状态。

（一）首先确定给定值氨需量

根据给煤量计算烟气量：（1）理论干空气量V0（空气过剩系数a-1）的计算：

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均与燃煤煤质有关，当锅炉燃煤一定时，理论干空气量V0为一常量，DCS厂家可根据以上公式通过DCS模块实现理论干空气量V0的计算，其单位为m3（标准）/kg。

（2）干烟气容积Vgy的计算：

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均與燃煤煤质有关，空气过剩系数a取1.4（根据实际情况也可设定为其他值），当锅炉燃煤煤质一定时，干烟气容积Vgy可通过上式计算，DCS厂家可根据以上公式通过DCS模块实现理论干烟气容积Vgy的计算，其单位为m3（标准）/kg。

（3）根据给煤量（由机组DCS发出）可计算出一台机组燃煤产生的干烟气量：干烟气量（m3（标准）/h）=干烟气容积（m3（标准）/kg）*给煤量（kg/h）。

（4）一台反应器的干烟气量为一台机组的干烟气量除以2，调试时根据调试测得的两台反应器的烟气流量比进行修正。（说明：DCS实现的功能为在DCS操作屏上输入燃煤煤质相关参数即可求得上述公式中的相关量，并在DCS上显示脱硫效率。）

（5）根据公式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为现场来的测量值）计算出所需要的喷氨量。

（二）控制策略（见下图）

后来由于现场氮氧化物含量及氧气含量、调整门等种测量因素导致的氨需量计算存在偏差，在运行人员的建议下，又增加在投自动的情况下，允许运行人员自行修改氨需量的偏差，以更好的满足现场生产的需要。

三、小结

由于脱硝项目属于国家新型的刚刚起步的项目，而喷氨量自动控制系统尚未有完全成熟的控制策略，很多厂是增加了专门的装置来控制的，此套控制策略在我厂完美的实现的喷氨量的自动控制，实际运行效果相当好，属于有创造性的控制策略，在当前电厂行业中有一定的先进性和可借鉴性。本技术在我厂的应用情况反应很好，但由于受现场测量技术的影响，有时运行人员需要设置的偏差比较大，希望同仁们能找到更加理想的控制策略。

参考文献：

[1]张玉铎，王满稼.热工自动控制系统.北京：水利电力出版社，1984.

[2]罗万金.电厂热工过程自动调节[M].北京：中国电力出版社，1955.

[3]张永涛.锅炉设备及系统.北京：中国电力出版社，1998.

[4]陈庚.单元机组集控运行.北京：中国电力出版社，2001.

作者简介：赵红霞（1980-），女，汉族，河南濮阳人，工程师，从事发电厂热控检修工作。