控制系統(tǒng)在SNCR脫硝系統(tǒng)中的應用

王玉敏　趙光

摘 要：文章以某一特定工程為例，介紹了SNCR脫硝工藝流程、控制系統(tǒng)硬件構成及組態(tài)。根據(jù)工藝要求，本工程實施后，PLC控制系統(tǒng)可實現(xiàn)對鍋爐煙氣脫硝處理系統(tǒng)各運行工況、各工藝參數(shù)進行實時監(jiān)測及控制。

關鍵詞：脫硝系統(tǒng)；SNC；NOX

1 概述

如今環(huán)保節(jié)能已經(jīng)上升到法律和社會層面，綠色、高效、清潔發(fā)電已經(jīng)成為火力發(fā)電廠的生存條件。GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標準》中規(guī)定了氮氧化物排放量濃度限值為100mg/m3，而我國大部分鍋爐的氮氧化物排放量濃度值在400mg/m3左右。部分鍋爐的濃度值更高。所以實施減排是必須的。伴隨著我國對NOX的排放管控，燃煤鍋爐脫硝的工程應用技術得到持續(xù)發(fā)展。目前燃燒煙氣中去除氮氧化物比較主流的工藝為SCR（SelectiveCatalyticReduction）和SNCR（SelectiveNonCatalyticReduction）。從建設成本和運行成本的角度看，SNCR比SCR的投入要小的多。

2 工藝介紹

SNCR（選擇性非催化還原）是一種不用催化劑的脫硝技術。把含有NHX基的還原劑噴入爐膛溫度為900℃～1100的區(qū)域，該還原劑迅速熱分解成NH2和其他副產(chǎn)物，隨后NH2與煙氣中的NOX反應生成N2。

反應原理：

CO（NH2）2→2NH2+CO

NH2+NOx→N2+H2O

CO+NOx→N2+CO2

3 控制系統(tǒng)組成

哈爾濱華能熱電有9臺機組，本次有3臺機組安裝脫硝設備。脫硝系統(tǒng)由尿素制備區(qū)（公用）和9臺機組的SNCR區(qū)構成。在保證系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠的前提下降低控制系統(tǒng)硬件、軟件成本，系統(tǒng)的配置方案為尿素制備區(qū)作為主站，布置在尿素制備車間，各機組的SNCR區(qū)作為從站，布置在爐區(qū)的SNCR區(qū)，主站與從站之間通過PROFIBUS進行通訊。整個脫硝系統(tǒng)共用一臺操作員站（兼工程師站），工程師站布置在鍋爐電子設備間。PLC主站與操作員站之間通過以太網(wǎng)進行通訊。

SNCR脫硝工藝IO點數(shù)不多，但考慮到將來擴展方便，本工程選用了西門子300系列。主站控制器選擇315-2DP，從站選用IM153作為與主站控制器之間的通訊接口模塊，上位機組態(tài)軟件選用國產(chǎn)力控軟件。

西門子315-2DP處理器對每條二進制指令的處理時間約50ns，每個浮點運算的時間為0.45μs，并且具有與執(zhí)行程序段相關的大容量工作存儲器可以為用戶提供足夠的空間；靈活的擴展能力；集成MPI和PROFIBUSDP主/從通訊接口，可以建立高速、易用的分布式自動化系統(tǒng)，對用戶來說，分布式I/O單元可作為一個集中式單元來處理（相同的組態(tài)、編址和編程）。315-2DP有口令保護功能，可防止非法訪問，控制器模塊上有狀態(tài)和故障指示LED燈，可以指示硬件、編程、時間、I/O、電池和總線錯誤以及操作狀態(tài)（如RUN運行、STOP停止和啟動）。

4 系統(tǒng)工藝流程及組態(tài)界面

4.1 SNCR脫硝系統(tǒng)的組成及工藝流程

SNCR脫硝系統(tǒng)主要由尿素存儲系統(tǒng)、尿素溶液制備系統(tǒng)、尿素溶液儲存系統(tǒng)、稀釋水系統(tǒng)、尿素噴射系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)組成。尿素制備區(qū)就是將袋裝尿素在溶解罐內溶解成設計濃度的尿素溶液后儲存在尿素溶液儲罐中，由循環(huán)泵將尿素溶液打循環(huán)到機組的SNCR區(qū)，還原劑通過計量、分配及霧化空氣霧化后噴入爐膛進行化學反應。

4.2 工藝控制

4.3 控制方法

根據(jù)控制要求，本系統(tǒng)采用串級控制方法。串級控制是指使用兩個調節(jié)器，達到最終調節(jié)目的。其中一個調節(jié)器的輸出作為另一個調節(jié)器的給定值的系統(tǒng)。所以本系統(tǒng)系統(tǒng)采用兩套檢測變送器和兩個調節(jié)器，前一個調節(jié)器的輸出作為后一個調節(jié)器的設定，后一個調節(jié)器的輸出送往調節(jié)閥。

將出口NOX濃度做為主反饋變量，通過調節(jié)出口管道流量，控制出口NOX濃度的變化。將管道流量做為副反饋變量，通過調節(jié)出口閥門的開度，控制出口流量的變化。

將流量的擾動包含在副回路中，可以提高副回路對系統(tǒng)的控制能力，減小滯后對出口NOX濃度的影響。改善控制系統(tǒng)的控制質量。

4.4 工藝界面

整個組態(tài)畫面中，有制備區(qū)及爐區(qū)工藝流程畫面、歷史曲線畫面和歷史數(shù)據(jù)畫面，鼠標點擊相應畫面按鈕進入相應畫面，進行監(jiān)視或相應操作。

在SNCR區(qū)的組態(tài)界面上，有手動、自動按鈕，當手動啟動時，可在畫面上對尿素溶液流量值和稀釋水流量值進行手動設定。當自動啟動時，PLC控制系統(tǒng)能根據(jù)工藝參數(shù)、設備工況和控制要求，按規(guī)定的時間周期、設定的邏輯順序、設定的智能控制模型和設定的工藝參數(shù)自動調節(jié)設備的開啟度、速度；以保證重要工藝參數(shù)的正常運行。

5 結束語

SNCR裝置簡單經(jīng)濟、操作方便、價格低廉，是一種經(jīng)濟實用的NOX還原技術，相對于別的脫硝技術來說，它是目前適合我國國情的脫硝技術的最佳選擇。我們也希望西門子300系列經(jīng)過自己堅持不懈的創(chuàng)新和改革在工業(yè)領域實現(xiàn)多種多樣的自動化控制任務。endprint

摘 要：文章以某一特定工程為例，介紹了SNCR脫硝工藝流程、控制系統(tǒng)硬件構成及組態(tài)。根據(jù)工藝要求，本工程實施后，PLC控制系統(tǒng)可實現(xiàn)對鍋爐煙氣脫硝處理系統(tǒng)各運行工況、各工藝參數(shù)進行實時監(jiān)測及控制。

關鍵詞：脫硝系統(tǒng)；SNC；NOX

1 概述

如今環(huán)保節(jié)能已經(jīng)上升到法律和社會層面，綠色、高效、清潔發(fā)電已經(jīng)成為火力發(fā)電廠的生存條件。GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標準》中規(guī)定了氮氧化物排放量濃度限值為100mg/m3，而我國大部分鍋爐的氮氧化物排放量濃度值在400mg/m3左右。部分鍋爐的濃度值更高。所以實施減排是必須的。伴隨著我國對NOX的排放管控，燃煤鍋爐脫硝的工程應用技術得到持續(xù)發(fā)展。目前燃燒煙氣中去除氮氧化物比較主流的工藝為SCR（SelectiveCatalyticReduction）和SNCR（SelectiveNonCatalyticReduction）。從建設成本和運行成本的角度看，SNCR比SCR的投入要小的多。

2 工藝介紹

SNCR（選擇性非催化還原）是一種不用催化劑的脫硝技術。把含有NHX基的還原劑噴入爐膛溫度為900℃～1100的區(qū)域，該還原劑迅速熱分解成NH2和其他副產(chǎn)物，隨后NH2與煙氣中的NOX反應生成N2。

反應原理：

CO（NH2）2→2NH2+CO

NH2+NOx→N2+H2O

CO+NOx→N2+CO2

3 控制系統(tǒng)組成

哈爾濱華能熱電有9臺機組，本次有3臺機組安裝脫硝設備。脫硝系統(tǒng)由尿素制備區(qū)（公用）和9臺機組的SNCR區(qū)構成。在保證系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠的前提下降低控制系統(tǒng)硬件、軟件成本，系統(tǒng)的配置方案為尿素制備區(qū)作為主站，布置在尿素制備車間，各機組的SNCR區(qū)作為從站，布置在爐區(qū)的SNCR區(qū)，主站與從站之間通過PROFIBUS進行通訊。整個脫硝系統(tǒng)共用一臺操作員站（兼工程師站），工程師站布置在鍋爐電子設備間。PLC主站與操作員站之間通過以太網(wǎng)進行通訊。

SNCR脫硝工藝IO點數(shù)不多，但考慮到將來擴展方便，本工程選用了西門子300系列。主站控制器選擇315-2DP，從站選用IM153作為與主站控制器之間的通訊接口模塊，上位機組態(tài)軟件選用國產(chǎn)力控軟件。

西門子315-2DP處理器對每條二進制指令的處理時間約50ns，每個浮點運算的時間為0.45μs，并且具有與執(zhí)行程序段相關的大容量工作存儲器可以為用戶提供足夠的空間；靈活的擴展能力；集成MPI和PROFIBUSDP主/從通訊接口，可以建立高速、易用的分布式自動化系統(tǒng)，對用戶來說，分布式I/O單元可作為一個集中式單元來處理（相同的組態(tài)、編址和編程）。315-2DP有口令保護功能，可防止非法訪問，控制器模塊上有狀態(tài)和故障指示LED燈，可以指示硬件、編程、時間、I/O、電池和總線錯誤以及操作狀態(tài)（如RUN運行、STOP停止和啟動）。

4 系統(tǒng)工藝流程及組態(tài)界面

4.1 SNCR脫硝系統(tǒng)的組成及工藝流程

SNCR脫硝系統(tǒng)主要由尿素存儲系統(tǒng)、尿素溶液制備系統(tǒng)、尿素溶液儲存系統(tǒng)、稀釋水系統(tǒng)、尿素噴射系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)組成。尿素制備區(qū)就是將袋裝尿素在溶解罐內溶解成設計濃度的尿素溶液后儲存在尿素溶液儲罐中，由循環(huán)泵將尿素溶液打循環(huán)到機組的SNCR區(qū)，還原劑通過計量、分配及霧化空氣霧化后噴入爐膛進行化學反應。

4.2 工藝控制

4.3 控制方法

根據(jù)控制要求，本系統(tǒng)采用串級控制方法。串級控制是指使用兩個調節(jié)器，達到最終調節(jié)目的。其中一個調節(jié)器的輸出作為另一個調節(jié)器的給定值的系統(tǒng)。所以本系統(tǒng)系統(tǒng)采用兩套檢測變送器和兩個調節(jié)器，前一個調節(jié)器的輸出作為后一個調節(jié)器的設定，后一個調節(jié)器的輸出送往調節(jié)閥。

將出口NOX濃度做為主反饋變量，通過調節(jié)出口管道流量，控制出口NOX濃度的變化。將管道流量做為副反饋變量，通過調節(jié)出口閥門的開度，控制出口流量的變化。

將流量的擾動包含在副回路中，可以提高副回路對系統(tǒng)的控制能力，減小滯后對出口NOX濃度的影響。改善控制系統(tǒng)的控制質量。

4.4 工藝界面

整個組態(tài)畫面中，有制備區(qū)及爐區(qū)工藝流程畫面、歷史曲線畫面和歷史數(shù)據(jù)畫面，鼠標點擊相應畫面按鈕進入相應畫面，進行監(jiān)視或相應操作。

在SNCR區(qū)的組態(tài)界面上，有手動、自動按鈕，當手動啟動時，可在畫面上對尿素溶液流量值和稀釋水流量值進行手動設定。當自動啟動時，PLC控制系統(tǒng)能根據(jù)工藝參數(shù)、設備工況和控制要求，按規(guī)定的時間周期、設定的邏輯順序、設定的智能控制模型和設定的工藝參數(shù)自動調節(jié)設備的開啟度、速度；以保證重要工藝參數(shù)的正常運行。

5 結束語

SNCR裝置簡單經(jīng)濟、操作方便、價格低廉，是一種經(jīng)濟實用的NOX還原技術，相對于別的脫硝技術來說，它是目前適合我國國情的脫硝技術的最佳選擇。我們也希望西門子300系列經(jīng)過自己堅持不懈的創(chuàng)新和改革在工業(yè)領域實現(xiàn)多種多樣的自動化控制任務。endprint

摘 要：文章以某一特定工程為例，介紹了SNCR脫硝工藝流程、控制系統(tǒng)硬件構成及組態(tài)。根據(jù)工藝要求，本工程實施后，PLC控制系統(tǒng)可實現(xiàn)對鍋爐煙氣脫硝處理系統(tǒng)各運行工況、各工藝參數(shù)進行實時監(jiān)測及控制。

關鍵詞：脫硝系統(tǒng)；SNC；NOX

1 概述

如今環(huán)保節(jié)能已經(jīng)上升到法律和社會層面，綠色、高效、清潔發(fā)電已經(jīng)成為火力發(fā)電廠的生存條件。GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標準》中規(guī)定了氮氧化物排放量濃度限值為100mg/m3，而我國大部分鍋爐的氮氧化物排放量濃度值在400mg/m3左右。部分鍋爐的濃度值更高。所以實施減排是必須的。伴隨著我國對NOX的排放管控，燃煤鍋爐脫硝的工程應用技術得到持續(xù)發(fā)展。目前燃燒煙氣中去除氮氧化物比較主流的工藝為SCR（SelectiveCatalyticReduction）和SNCR（SelectiveNonCatalyticReduction）。從建設成本和運行成本的角度看，SNCR比SCR的投入要小的多。

2 工藝介紹

SNCR（選擇性非催化還原）是一種不用催化劑的脫硝技術。把含有NHX基的還原劑噴入爐膛溫度為900℃～1100的區(qū)域，該還原劑迅速熱分解成NH2和其他副產(chǎn)物，隨后NH2與煙氣中的NOX反應生成N2。

反應原理：

CO（NH2）2→2NH2+CO

NH2+NOx→N2+H2O

CO+NOx→N2+CO2

3 控制系統(tǒng)組成

哈爾濱華能熱電有9臺機組，本次有3臺機組安裝脫硝設備。脫硝系統(tǒng)由尿素制備區(qū)（公用）和9臺機組的SNCR區(qū)構成。在保證系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠的前提下降低控制系統(tǒng)硬件、軟件成本，系統(tǒng)的配置方案為尿素制備區(qū)作為主站，布置在尿素制備車間，各機組的SNCR區(qū)作為從站，布置在爐區(qū)的SNCR區(qū)，主站與從站之間通過PROFIBUS進行通訊。整個脫硝系統(tǒng)共用一臺操作員站（兼工程師站），工程師站布置在鍋爐電子設備間。PLC主站與操作員站之間通過以太網(wǎng)進行通訊。

SNCR脫硝工藝IO點數(shù)不多，但考慮到將來擴展方便，本工程選用了西門子300系列。主站控制器選擇315-2DP，從站選用IM153作為與主站控制器之間的通訊接口模塊，上位機組態(tài)軟件選用國產(chǎn)力控軟件。

西門子315-2DP處理器對每條二進制指令的處理時間約50ns，每個浮點運算的時間為0.45μs，并且具有與執(zhí)行程序段相關的大容量工作存儲器可以為用戶提供足夠的空間；靈活的擴展能力；集成MPI和PROFIBUSDP主/從通訊接口，可以建立高速、易用的分布式自動化系統(tǒng)，對用戶來說，分布式I/O單元可作為一個集中式單元來處理（相同的組態(tài)、編址和編程）。315-2DP有口令保護功能，可防止非法訪問，控制器模塊上有狀態(tài)和故障指示LED燈，可以指示硬件、編程、時間、I/O、電池和總線錯誤以及操作狀態(tài)（如RUN運行、STOP停止和啟動）。

4 系統(tǒng)工藝流程及組態(tài)界面

4.1 SNCR脫硝系統(tǒng)的組成及工藝流程

SNCR脫硝系統(tǒng)主要由尿素存儲系統(tǒng)、尿素溶液制備系統(tǒng)、尿素溶液儲存系統(tǒng)、稀釋水系統(tǒng)、尿素噴射系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)組成。尿素制備區(qū)就是將袋裝尿素在溶解罐內溶解成設計濃度的尿素溶液后儲存在尿素溶液儲罐中，由循環(huán)泵將尿素溶液打循環(huán)到機組的SNCR區(qū)，還原劑通過計量、分配及霧化空氣霧化后噴入爐膛進行化學反應。

4.2 工藝控制

4.3 控制方法

根據(jù)控制要求，本系統(tǒng)采用串級控制方法。串級控制是指使用兩個調節(jié)器，達到最終調節(jié)目的。其中一個調節(jié)器的輸出作為另一個調節(jié)器的給定值的系統(tǒng)。所以本系統(tǒng)系統(tǒng)采用兩套檢測變送器和兩個調節(jié)器，前一個調節(jié)器的輸出作為后一個調節(jié)器的設定，后一個調節(jié)器的輸出送往調節(jié)閥。

將出口NOX濃度做為主反饋變量，通過調節(jié)出口管道流量，控制出口NOX濃度的變化。將管道流量做為副反饋變量，通過調節(jié)出口閥門的開度，控制出口流量的變化。

將流量的擾動包含在副回路中，可以提高副回路對系統(tǒng)的控制能力，減小滯后對出口NOX濃度的影響。改善控制系統(tǒng)的控制質量。

4.4 工藝界面

整個組態(tài)畫面中，有制備區(qū)及爐區(qū)工藝流程畫面、歷史曲線畫面和歷史數(shù)據(jù)畫面，鼠標點擊相應畫面按鈕進入相應畫面，進行監(jiān)視或相應操作。

在SNCR區(qū)的組態(tài)界面上，有手動、自動按鈕，當手動啟動時，可在畫面上對尿素溶液流量值和稀釋水流量值進行手動設定。當自動啟動時，PLC控制系統(tǒng)能根據(jù)工藝參數(shù)、設備工況和控制要求，按規(guī)定的時間周期、設定的邏輯順序、設定的智能控制模型和設定的工藝參數(shù)自動調節(jié)設備的開啟度、速度；以保證重要工藝參數(shù)的正常運行。

5 結束語

SNCR裝置簡單經(jīng)濟、操作方便、價格低廉，是一種經(jīng)濟實用的NOX還原技術，相對于別的脫硝技術來說，它是目前適合我國國情的脫硝技術的最佳選擇。我們也希望西門子300系列經(jīng)過自己堅持不懈的創(chuàng)新和改革在工業(yè)領域實現(xiàn)多種多樣的自動化控制任務。endprint