火電機組脫硝自動控制系統(tǒng)優(yōu)化研究

黃明明

摘 要：隨著全球環(huán)境的壓力不斷增加，國家對生態(tài)環(huán)境建設(shè)工作引起了重視，火電廠中大氣污染區(qū)的排放標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，相關(guān)企業(yè)必須要進行全面改革，基于此社會背景下，本文針對火電機組脫硝自動控制系統(tǒng)優(yōu)化展開全面的研究。首先簡單了解了火力發(fā)電廠脫硝自動控制中存在的問題，然后從脫硝工藝的具體流程和特點進行分析，提出火力發(fā)電廠脫硝自動控制的優(yōu)化對策，繼而以實際的應(yīng)用案例進行全面分析。

關(guān)鍵詞：脫硝自動控制系統(tǒng)；故障處理；效應(yīng)效率；噴氨流量調(diào)節(jié)閥

中圖分類號：X773；TM621 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）19-0163-02

現(xiàn)階段，國民環(huán)境保護意識不斷增加，傳統(tǒng)以煤炭發(fā)電為主的火力發(fā)電廠逐漸引起人們的關(guān)注，這種火力發(fā)電廠本身會釋放一定的有害氣體，進而對空氣造成一定的污染，還會影響到人們的生存環(huán)境。因此從SCR尿素脫硝工藝的流程特點入手對火力發(fā)電廠脫硝自動控制系統(tǒng)優(yōu)化進行全面研究，以此從根本上提高燃煤發(fā)電機組綜合脫硫效率，從根本上減少煙氣中二氧化硫的排放，滿足國家環(huán)境保護部門的要求。

1 火力發(fā)電廠脫硝自動控制中存在的問題

1.1 影響火力發(fā)電廠脫硝自動控制系統(tǒng)的因素

在實際的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，新時期，影響火力發(fā)電廠脫硝自動控制的因素有很多，主要可以分為三個方面，分別為：測量儀表、鍋爐系統(tǒng)、操作人員。首先，測量儀表對火力發(fā)電廠脫硝自動控制的影響最為嚴(yán)重，無論是SCR的出入口，還是氮氧化物分析儀，如果這些測量儀表發(fā)生故障，就會導(dǎo)致火力發(fā)電廠脫硝自動控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障。其次，鍋爐系統(tǒng)是火力發(fā)電廠中的核心，但是還有很多火電廠內(nèi)部的鍋爐，燃煤質(zhì)量較差、機械設(shè)備經(jīng)常會出現(xiàn)故障，燃燒情況和燃燒質(zhì)量無法保證。最后，如果火電廠內(nèi)部的研究人員對脫硝工藝不夠了解，在日常工組中沒有認(rèn)識到火力發(fā)電廠脫硝自動控制系統(tǒng)的重要性，導(dǎo)致系統(tǒng)故障沒有及時處理，系統(tǒng)異常被忽視，都會導(dǎo)致火力發(fā)電廠脫硝自動控制系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重的故障，繼而對火力發(fā)電廠的整體工作效率造成嚴(yán)重阻礙。

1.2 影響火力發(fā)電廠脫硝自動控制方式的問題

在對影響火力發(fā)電廠脫硝自動控制系統(tǒng)故障因素進行簡單分析后，還需要了解影響火力發(fā)電廠脫硝自動控制方式的問題，在SCR脫硝工藝中，固定摩爾比是一種較為常見的控制方式，此外對SCR出口氮氧化物濃度值的控制也是一種控制方式，其中后者是在前者的基礎(chǔ)上，展開的控制工作。但是兩種控制方式在實際應(yīng)用中均存在著不同程度的問題，在這種控制方式下，控制目標(biāo)會脫離環(huán)?？己四繕?biāo)，而且控制效果也不夠限制，兩種控制系統(tǒng)只考慮到了機組負(fù)荷和煙氣量變化的情況，而忽略了機組之間的靜態(tài)關(guān)系，并不符合過國家對火力發(fā)電廠的排放控制要求。

2 SCR尿素脫硝工藝的具體流程以及特點

在對火力發(fā)電廠脫硝自動控制存在的問題進行了全面的分析后，還需要進一步明確火力發(fā)電廠脫硝自動控制，基于此，才能夠科學(xué)合理的制定火力發(fā)電廠脫硝自動控制系統(tǒng)的優(yōu)化對策。

2.1 SCR尿素脫硝工藝的具體流程

SCR尿素脫硝工藝是火電機組的脫硝自動控制系統(tǒng)中的核心工藝，主要采用水解法和熱解法兩種溶解尿素，其中熱解法較為常見的，在火電機組的脫硝自動控制系統(tǒng)中脫硝工藝以尿素作為吸收劑，整體工藝流程就是讓固體尿素溶解成為尿素溶液，再將尿素溶液和加熱后的稀釋空氣進行充分混合，以此生成出氨氣和二氧化碳，在經(jīng)過氨噴射系統(tǒng)，將氨氣和煙氣進行全面的結(jié)合，繼而促使氨氣和氮氧化物發(fā)生反應(yīng)，最終實現(xiàn)煙氣脫硝的目的。

2.2 SCR尿素脫硝工藝的流程特點

在火電機組的脫硝自動控制系統(tǒng)中SCR尿素脫硝工藝得到了廣泛應(yīng)用，是因為SCR尿素脫硝工藝的操作便捷，資源需求較低，維護方面也較為簡單，而且其本身的跟蹤機組具有著較強的負(fù)荷變化能力，整體的響應(yīng)時間較短，也不需要高壓容器，同時也不會產(chǎn)生聚合物，氨氣泄漏問題也就從根本上得到避免，安全隱患也隨之消除，實用性和安全系全面增強。

3 火力發(fā)電廠脫硝自動控制系統(tǒng)的優(yōu)化對策

通過上文對火力發(fā)電廠脫硝自動控制中存在的問題和SCR尿素脫硝工藝的具體流程以及特點的分析可知，當(dāng)前社會背景下，必須要對火力發(fā)電廠脫硝自動控制系統(tǒng)進行全面的優(yōu)化。

3.1 脫硝自動控制系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計

基于SCR脫硝自動控制系統(tǒng)的實際情況，綜合考慮系統(tǒng)所處的運行環(huán)境，和國家的考核標(biāo)準(zhǔn)，提出對模糊控制、預(yù)測控制以及自適應(yīng)控制等多個方面的優(yōu)化解決方案，并且對不同的方案進行模擬，確保優(yōu)化方案的可行性。比如，某公司在對火力發(fā)電廠脫硝自動控制進行優(yōu)化，將氮氧化物濃度值作為實際的調(diào)節(jié)目標(biāo)，不夠根據(jù)機組指令的變化規(guī)律，對氮氧化物濃度波動情況進行預(yù)測，以此有效降低了氨氣消耗量，也避免了疊加震蕩問題[1]。

3.2 加強現(xiàn)場設(shè)備的故障處理和改進

不僅要對火力發(fā)電廠脫硝自動控制系統(tǒng)進行優(yōu)化之外，還要加強現(xiàn)場設(shè)備的故障處理能力和改進能力，比如當(dāng)SCR出入口的氮氧化物分析儀出現(xiàn)故障后，儀器前段負(fù)責(zé)取樣的膠管就會出現(xiàn)破裂情況，進而導(dǎo)致膠管漏氣，最終造成測量數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤，在這樣的情況下，相關(guān)人員可以取消不必要的部件，或者對儀器前段的預(yù)處理部件進行優(yōu)化。

3.3 保證脫硝自動控制系統(tǒng)正常運行

除了以上兩種火力發(fā)電廠脫硝自動控制系統(tǒng)的優(yōu)化對策以外，保證脫硝自動控制系統(tǒng)正常運行也是一種優(yōu)化對策，首先加強公司內(nèi)部工作人員的技能培訓(xùn)，其次要加強尿素區(qū)域的檢查。在上文中明確指出，工作人員的操作能力是影響脫硝自動控制系統(tǒng)正常運行的因素之一，因此提高工作人員的操作能力和環(huán)保意識，就能夠有效解決設(shè)備問題，保證脫硝自動控制系統(tǒng)正常運行[2]。

4 脫硝自動控制優(yōu)化后取得的具體成果作用

4.1 公司內(nèi)脫硝自動控制系統(tǒng)的基本情況

由上可知，在燃煤火電廠排放的氣體中包含了多種不同的氣體污染物，其中最為主要的就是二氧化硫、氮氧化物這兩種，其中氮氧化物在一定的條件下會生成二氧化氮，繼而對周圍人群的身體健康造成影響，也會對周圍的環(huán)境造成嚴(yán)重的影響，還會形成酸雨、光化學(xué)煙霧等物質(zhì)，因此必須要控制燃煤火電廠的氣體排放量，以此對氮氧化物的排放量進行全面的控制。經(jīng)過上文的具體分析后，本文以實際案例入手，對內(nèi)蒙古國華準(zhǔn)格爾發(fā)電有限責(zé)任公司的脫硝自動控制系統(tǒng)進行研究。首先簡單了解的內(nèi)蒙古國華準(zhǔn)格爾發(fā)電有限責(zé)任公司中的脫硝系統(tǒng)組成情況，該公司中的脫硝系統(tǒng)選擇了選擇性催化換元法，還原劑為氨。公司是尿素?zé)峤猓鞒淌悄蛩叵扰渲瞥赡蛩厝芤?，然后由高流量循環(huán)泵供到單元機組。到達單元機組的尿素溶液經(jīng)過計量分配模塊之后進入熱解爐，同時由主機過來的一次風(fēng)經(jīng)過電加熱器加熱后也進入熱解爐，熱解后的氨氣分別進入A＼B側(cè)噴氨格柵，其中來自脫硝氨劑制備，氨氣和一次風(fēng)機中的空氣，進行充分的整合，其中最為重要的是，氨氣的注入量會得到SCR脫硝設(shè)備進行監(jiān)測，不僅如此，在SCR周邊區(qū)域中的監(jiān)測分析儀也會對煙氣溫度、煙氣流量等進行檢測，以此更好的控制氨氣不會發(fā)生外泄[3]。

4.2 公司脫硝自動控制系統(tǒng)中存在的問題

在內(nèi)蒙古國華準(zhǔn)格爾發(fā)電有限責(zé)任公司中，該公司的脫硝自動控制系統(tǒng)曾經(jīng)出現(xiàn)無法正常投入使用的情況，進而導(dǎo)致公司內(nèi)部工作人員的工作質(zhì)量大幅度提升，在人口控制的出口排放出來的氮氧化物濃度較高，效果較差。這是因為脫硝系統(tǒng)需要參考的測量數(shù)值較多的，工作人員不僅需要關(guān)注出入口上兩個氮氧化物的濃度值變化，還要利用自身經(jīng)驗具體判斷出入口噴氨量，確定測量數(shù)值的準(zhǔn)確性，因此對工作人員的要求較高，如果在工作情況較為復(fù)雜時，就會導(dǎo)致氮氧化物的濃度值不穩(wěn)定，氨逃逸率的概率較大，繼而導(dǎo)致氮氧化物的濃度值超標(biāo)，因此必須要提高公司內(nèi)部該火電機組的脫硝自動控制系統(tǒng)，以此有效提升內(nèi)蒙古國華準(zhǔn)格爾發(fā)電有限責(zé)任公司的工作效率，保證工作得到全面的落實。

4.3 公司對脫硝自動控制系統(tǒng)的優(yōu)化對策

針對上文中公司火電機組的脫硝自動控制系統(tǒng)存在的問題進行全面分析后，該公司的有關(guān)工作人員提出了提高火電機組的脫硝自動控制系統(tǒng)工作效率的具體解決方法。由上文可知，造成該脫硝自動控制系統(tǒng)運行效率較低，計算值和實際值之間相差較大的主要原因就是煙氣流量值沒有得到準(zhǔn)確計算。因此，相關(guān)維修人員，首先針對噴氨流量計算不當(dāng)這一問題進行優(yōu)化，考慮到系統(tǒng)所需要的噴氨流量是利用總風(fēng)量則算出來的，而且這種計算方式也較為準(zhǔn)確，因此，該公司改變了傳統(tǒng)的計算手段，按照由總風(fēng)量則算出來的煙氣流量進行計算，以此充分滿足火電機組的脫硝自動控制系統(tǒng)運行的實際需求。此外，在對該公司進行實際調(diào)查的過程中發(fā)現(xiàn)，該火電機組的脫硝自動控制系統(tǒng)中缺少前饋環(huán)節(jié)，現(xiàn)階段依然采用的多要素串級控制系統(tǒng)，這種控制系統(tǒng)的響應(yīng)時間較長，已經(jīng)無法滿足，新時期火電廠運行需求，因此要在實際運行的過程中加入前饋環(huán)節(jié)，并且將入口處的氮氧化物濃度變化情況作為前饋信號，以此在利用副調(diào)控制器控制氨氣流量。最后，公司還額外增加幾個分析儀探頭，采樣探頭是分析儀中的核心部件，通過采樣探頭收集相應(yīng)的數(shù)據(jù)，能夠最大程度保證系統(tǒng)的可靠性，因此通過增加采樣探頭。

4.4 公司在優(yōu)化后取得的系統(tǒng)成效和作用

在內(nèi)蒙古國華準(zhǔn)格爾發(fā)電有限責(zé)任公司對內(nèi)部的火電機組的脫硝自動控制系統(tǒng)進行全面的優(yōu)化后，氮氧化物測量值波動的情況明顯降低，氮氧化物的濃度被有效控制在了設(shè)定值范圍內(nèi)，此外，當(dāng)火電機組的脫硝自動控制系統(tǒng)得到全面的優(yōu)化后，脫硝系統(tǒng)入口處的氮氧化物濃度下降，自動控制系統(tǒng)可以自行關(guān)閉氨氣閥，氨氣的用量也有所降低，經(jīng)過實際的測量對比后發(fā)現(xiàn)，火電機組的脫硝自動控制系統(tǒng)在優(yōu)化后，氨氣用量降低了20%。氮氧化物濃度下降的同時，排放量也明顯降低。

5 結(jié)語

綜上所述，隨著火力發(fā)電廠脫硝自動控制系統(tǒng)優(yōu)化工作不斷深入，有效提高了脫硝控制的效應(yīng)效率，噴氨流量調(diào)節(jié)閥的響應(yīng)速度也隨之提高，帶動整體工作效率的提升，脫硝自動控制系統(tǒng)的策略實施效果顯著。在實際的優(yōu)化過程中，火力發(fā)電廠企業(yè)要認(rèn)識到脫硝自動控制系統(tǒng)的優(yōu)化，不僅可以提高火力發(fā)電廠的經(jīng)濟效益，也會給發(fā)電廠帶來一定社會效益，只有從根本上降低氮氧化物的排放，滿足人們需求。

參考文獻

[1]賀軍.火力發(fā)電廠脫硝自動控制系統(tǒng)優(yōu)化研究[J].現(xiàn)代制造，2017，（21）：64-65.

[2]呂巍，劉洋.火力發(fā)電廠脫硝自動控制系統(tǒng)的優(yōu)化與改進探討[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2016，（5）：31-32.

[3]張鈞瑋.火電機組脫硝自動控制系統(tǒng)優(yōu)化[J].設(shè)備管理與維修，2018，（6）：108-019.

[4]梁華.火力發(fā)電廠脫硝自動控制系統(tǒng)的優(yōu)化與改進探討[J].工程技術(shù)：文摘版，2016，（6）：00246-00246.