一种电站锅炉SNCR脱硝控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术一种电站锅炉SNCR脱硝控制方法，包括如下步骤，1)通过布置在电站锅炉炉膛壁面上的多个火焰电视拍摄炉内火焰图像，经合并后输入到工控机中，根据辐射图像测温原理转化为不同负荷工况下的全炉膛燃烧温度分布，从中计算得到各层喷口平均温度和各层喷口截面火焰中心位置两个控制信号输出到流量分配控制模块；2)在流量分配控制模块中，根据各层喷口平均温度信号控制执行机构投运喷枪；根据喷枪投运层喷口截面的火焰中心位置调整运行喷口开度，实现对电站锅炉SNCR脱硝的自动控制。本发明专利技术所述控制系统，包括设置在电站锅炉炉膛壁面上的多个火焰电视，输出温度控制信号的工控机，以及设置在还原剂和除盐水管路上的流量分配控制模块。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术一种电站锅炉SNCR脱硝控制方法，包括如下步骤，1)通过布置在电站锅炉炉膛壁面上的多个火焰电视拍摄炉内火焰图像，经合并后输入到工控机中，根据辐射图像测温原理转化为不同负荷工况下的全炉膛燃烧温度分布，从中计算得到各层喷口平均温度和各层喷口截面火焰中心位置两个控制信号输出到流量分配控制模块；2)在流量分配控制模块中，根据各层喷口平均温度信号控制执行机构投运喷枪；根据喷枪投运层喷口截面的火焰中心位置调整运行喷口开度，实现对电站锅炉SNCR脱硝的自动控制。本专利技术所述控制系统，包括设置在电站锅炉炉膛壁面上的多个火焰电视，输出温度控制信号的工控机，以及设置在还原剂和除盐水管路上的流量分配控制模块。【专利说明】-种电站锅炉SNCR脱硝控制系统及其控制方法
本专利技术属于电站锅炉的脱硝控制技术，具体为一种电站锅炉SNCR脱硝控制系统 及其控制方法。
技术介绍
选择性非催化还原（SNCR)脱硝工艺的初投资低，占地面积小，适用于小型炉窑脱 硝改造工程，但受到炉内温度梯度大和还原剂混合不均匀的影响，SNCR工艺的脱硝效率普 遍低于40%。如果能够进一步提高SNCR脱硝效率，其在循环流化床锅炉、水泥炉窑、垃圾焚 烧炉脱硝改造领域将具备良好的市场前景。 SNCR脱硝工艺的关键在于温度窗口的选择，保证还原剂喷入点温度在 900-1100°C，可以有效提高Ν0Χ还原率。目前广泛采用CFD技术来确定SNCR喷口位置， 如中国专利CN201210501024所公开的一种基于CFD的工业锅炉SNCR脱硝装置，但煤质 多变和频繁调峰的运行环境容易导致炉内燃烧状况偏离模拟工况，引起温度窗口偏移； 又如中国专利CN201320317205公开的水泥窑炉SNCR脱硝温度控制装置，和中国专利 CN201310232401公开的智能跟踪SNCR脱硝装置，以及中国专利CN201210018423公开的精 确实现温度窗追踪的SNCR炉内脱硝方法；均是通过在每个SNCR喷枪附近安装一支或多支 热电偶测温探头，实现对每个SNCR喷枪温度窗口的动态跟踪，但该方法系统复杂，成本较 高，并且温度探头容易烧坏，可靠性不高。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种能够提高脱硝效率，成本低廉，控制 简单的电站锅炉SNCR脱硝控制系统及其控制方法。 本专利技术是通过以下技术方案来实现： 本专利技术一种电站锅炉SNCR脱硝控制方法，包括如下步骤， 1)通过布置在电站锅炉炉膛壁面上的多个火焰电视拍摄炉内火焰图像，经合并后 输入到工控机中进行处理，根据辐射图像测温原理转化为不同负荷工况下的全炉膛燃烧温 度分布，从中计算得到各层喷口平均温度和各层喷口截面火焰中心位置两个控制信号输出 到流量分配控制模块； 2)在流量分配控制模块中，根据各层喷口平均温度信号判断处于最佳温度窗口内 的喷口层数，并控制执行机构投运该层喷枪； 3)在流量分配控制模块中，根据喷枪投运层喷口截面的火焰中心位置计算各喷口 还原剂及除盐水流量信号，并输出到各电动调节阀调整其开度；从而实现对电站锅炉SNCR 脱硝的自动控制。 优选的，步骤1)中，各层喷口平均温度已和各层喷口截面火焰中心位置FXik与Fy，k 的两个控制信号由如下公式得到： toon] Tk 二 d{ij,k)ixiY k = KN i=l ./=1 >νΛ < k = Ε···,ΡΚ \Fyl= Max{T,d{i J,k))f 式中，i，j，k分别为炉膛宽度方向即X方向、炉膛深度方向即y方向和炉膛高度方 向即z方向的网格坐标；云为炉内高度方向第k层截面平均温度，单位为K ;T3d(i，j，k)为 全炉膛三维温度分布，单位为K，由火焰图像转化得到；X，Y分别为沿炉膛X方向和y方向划 分的网格数目，…P NSz方向各层喷枪所在网格编号；?!￡，,^0分别表示炉内高度方向第 k层截面火焰中心的X方向网格和y方向网格坐标。 优选的，步骤2)中，由流量分配控制模块驱动投运的喷口层数满足以下控制条 件： TL < Tk=P" < TH 式中，Pn为投运的喷口层数；为投运的第Pn层喷口位置平均温度，单位为K ; αγ，τΗ)为最佳温度窗口，单位为κ，根据现场试验确定。 优选的，步骤3)中，在流量分配控制模块中，各喷口还原剂及除盐水流量由如下 公式优化调整，其原则为增大高温区喷口还原剂及除盐水流量，减小低温区喷口还原剂及 除盐水流量： v(ik-P)=V*1^L- i = l,-,Ck__p (， "） n l i=\ 式中，k = Pn表示投运的第？"层喷口，i表示该层喷口编号，Ck = Pn表示第Pn层喷 口数目；v(u = Pri表示第？。层编号为i的喷口还原剂及除盐水流量，单位为Nm3/h ;V为根据 当前工况NOx含量和NSR值计算得到的当量还原剂流量，单位为Nm3/h A表示第i号喷口 与火焰中心的距离，由喷口位置与火焰中心位置计算得到，单位为m。 本专利技术一种基于本专利技术所述控制方法的电站锅炉SNCR脱硝控制系统，包括设置 在电站锅炉炉膛壁面上的多个火焰电视，输出温度控制信号的工控机，以及设置在还原剂 和除盐水管路上的流量分配控制模块；火焰电视输出端经合并单元后连接在工控机的输 入端，流量分配控制模块连接在工控机的输出端，将温度控制信号转换为SNCR喷口控制信 号，用于调节各喷口的工作状态以及还原剂或除盐水流量。 与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果： 本专利技术所述控制方法通过基于辐射图像处理的非接触式燃烧温度场测量技术，利 用相对廉价和普遍使用的彩色CCD摄像机作为火焰电视获取炉内火焰图像，在线测量全炉 膛燃烧温度分布，结合火焰中心偏斜状况精细调整SNCR各喷口还原剂及除盐水流量，能够 提高炉膛出口 N0X分布的均匀性，从而显著降低SNCR系统氨逃逸量。不仅能够为SNCR系 统找到更为精确的温度窗口，特别是在燃烧工况频繁变化时，能够实现SNCR系统各喷口工 作状态及流量分配的在线、自动优化调整，快速响应炉膛燃烧工况变化，实现SNCR系统与 炉内燃烧状况的最佳匹配。结合炉内温度场实时测量结果对SNCR装置进行优化控制，能够 提高SNCR系统脱硝效率。 进一步的，通过对各层喷口平均温度信号和各层喷口截面火焰中心位置的精准确 定，提高了处于最佳温度窗口内喷口层数的定位精度和喷口流量的调节精度，将现有的手 工模糊控制改进为自动的计算机远程控制，整体提高了控制精度，减少了氨逃逸，提高了脱 硝效率。 本专利技术所述控制系统通过工控机将温度控制信号转换为SNCR喷口的控制信号， 利用设置在管路上的流量分配控制模块，对管路的工作和流量的大小实现精确控制；同时 能够实时跟踪监测炉内燃烧工况，及时快捷的反馈调整喷口工况，方便高效。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术所述控制系统的布置使用结构图。 图2为根据炉内不同高度截面燃烧温度分布选择SNCR系统最佳温度窗口位置分 布图。 图3为根据火焰中心偏斜调整SNCR系统各喷口还原剂及除盐水流量分布图。 图中：1为储罐，2为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电站锅炉SNCR脱硝控制方法，其特征在于，包括如下步骤，1)通过布置在电站锅炉(13)炉膛壁面上的多个火焰电视(12)拍摄炉内火焰图像，经合并后输入到工控机(8)中进行处理，根据辐射图像测温原理转化为不同负荷工况下的全炉膛燃烧温度分布，从中计算得到各层喷口平均温度和各层喷口截面火焰中心位置两个控制信号输出到流量分配控制模块(7)；2)在流量分配控制模块(7)中，根据各层喷口平均温度信号判断处于最佳温度窗口内的喷口层数，并控制执行机构投运该层喷枪；3)在流量分配控制模块(7)中，根据喷枪投运层喷口截面的火焰中心位置计算各喷口还原剂及除盐水流量信号，并输出到各电动调节阀调整其开度；从而实现对电站锅炉SNCR脱硝的自动控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张向宇，张波，向小凤，徐宏杰，周怀春，
申请(专利权)人：中国华能集团公司，西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11