本发明专利技术涉及一种基于时差匹配的脱硝还原剂加入控制方法及其控制装置，它通过设置原位实时测点测定相应参量，依托脱硝装置催化还原反应的实际特性，主要计算烟气量及污染物浓度变化时流至氨喷入区域时差、氨/空气喷入格栅时差无时差的同步混合，同时以前置的氮氧化物及烟气流速为前馈参量，喷入混和后的氮氧化物及氨浓度为反馈量，合理设定并调节前馈及反馈所点权重，实现烟气中混和后的还原剂与氮氧化物在进入脱硝装置前按设定效率反应，实现各种变化工况幅度及剧烈程度下的快速、及时及氨/氮等当量调节匹配、灵活调控，解决对脱硝装置及机组等带来的不利影响问题，对促进污染减排具有重要作用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及火电机组或锅炉烟气中选择性催化还原脱硝
的还原剂加入控制
，具体涉及一种基于时差匹配的脱硝还原剂加入控制方法及其控制装置。
技术介绍
火电机组及水泥钢铁行业中选择性催化还原法烟气脱硝是应用最为广泛的脱硝技术，具有脱硝效率高、二次污染小等系列优点，从而目前国内外普便采用。但是，随着环保标准要求的越来越高，以及公众对环境要求越加严格，对原有烟气脱硝系统提出了更高要求。烟气脱硝系统中的高温烟气受燃料特性、燃煤方式等的影响较大，导致脱硝装置入口处烟气波动剧烈且波动幅度较大，尤其是火电机组快速升降负荷、磨机切换等运行工况变化，以及不同批次煤质不同而在燃烧时配风、燃煤器摆角等来不及调整时，热力型及燃料型甚至快速型三种不同方式产生的氮氧化物变化极大，常规的还原剂加入方法因具有浓度变化不可预测性、反应延迟滞后以及采样测试时差导致喷氨不匹配等问题，导致氮氧化物控制极不稳定，或排放不满足环保要求，或采取过量喷氨时对脱硝催化剂、空预器等安全性、经济性及环保方面带来严重不利影响。
技术实现思路
为解决污染物浓度或烟气量大幅度及剧烈波动等变化及常规升降负荷等变化时，还原剂加入与其变化不能及时匹配控制的问题，同时实现还原剂氨气与氮氧化物按摩尔量比值控制，减少常规控制方法中的大延迟和粗线条控制，本专利技术提供一种基于时差匹配的脱硝还原剂加入控制方法及其控制装置。本专利技术采用如下技术方案：一种基于时差匹配的脱硝还原剂加入控制方法，包括如下步骤：步骤一：锅炉来烟气经省煤器换热装置降温至脱硝反应活化温度后，其分别流经原位式在线烟气分析测点A、烟气流速流量测试点；来自脱硝还原剂的氨气/空气混合气，经氨还原剂调节阀调节加入量后喷入单组喷氨格栅；烟气混合后流经下游原位式在线烟气分析测试点B，进入典型布置的三层催化剂层脱硝主装置，发生催化还原反应的处理后净化烟气，经过在线烟气分析测试点D，烟气流出并进入下游方向；步骤二：计算锅炉烟气流经原位式在线烟气分析测点A断面至喷氨格栅断面沿烟气流方向距离之间形成的时间差T1，计算氨气和空气混合气从调节阀到喷氨格栅分支管距离之间形成的时间差T2，T1不小于T2；步骤三：原位式在线烟气分析测点A和烟气流速流量测试点二者在线实时同步测量，其中原位式在线烟气分析测点A同时进行氮氧化物浓度和氧量摩尔浓度测试，并根据测得的氮氧化物及氧量摩尔浓度值，折算至与原位式在线烟气分析测试点B、在线烟气分析测试点D同一个设定氧量基准水平下的氮氧化物摩尔浓度，同时在烟气流速流量测试点位置测试烟气流速并依据脱硝烟气管道截面积计算烟气流量，将折算后烟气中氮氧化物浓度与烟气流量相乘后的积即为脱硝反应前的锅炉烟气中氮氧化物污染物总量，依据脱硝入口总污染物量的实时变化，烟气中的污染物流至单组喷氨格栅时与氨气经调节阀调节后喷入烟道断面上二者无时差相遇后进行混和控制；步骤四：原位式在线烟气分析测试点B测试过程不经烟气抽取，经原位测量同时测定烟气混合后的氮氧化物浓度和还原剂氨气浓度，可得到氨气和氮氧化物二者摩尔浓度比值，二者摩尔浓度比值为脱硝效率值；步骤五：在线烟气分析测试点D为原位式在线测量，同时监测氮氧化物、氧量摩尔浓度以及氨气逃逸浓度，并作为与原位式在线烟气分析测试点B相计算的效率计算显示，不再依据二者进行效率计算后的控制，同时将在线烟气分析测试点D纳入浓度控制反馈，作为以原位式在线烟气分析测试点B中氨气浓度与氮氧化物浓度进行比值控制的补充。进一步地，为使T1大于T2，，将原位式在线烟气分析测点A和烟气流速流量测试点移至省煤器换热装置上游，对原位式在线烟气分析测点A和烟气流速流量测试点测试出的浓度值及烟气量进行计算、比较处理，同时根据理想气体状态方程进行T1的换算。进一步地，在线烟气分析测试点D原位式在线测量方式采用常规抽取法测试方式代替。进一步地，原位式在线烟气分析测点A和烟气流速流量测试点、原位式在线烟气分析测试点B和在线烟气分析测试点D采取多点位原位实时在线测量。进一步地，原位式在线烟气分析测试点B采用激光法原位测量。进一步地，原位式在线烟气分析测点A和烟气流速流量测试点、原位式在线烟气分析测试点B和在线烟气分析测试点D测试点数据接入发电机组已有的分散控制系统DCS或PLC控制系统进行数据计算并进行调节控制。进一步地，一种基于时差匹配的脱硝还原剂加入控制方法的控制装置，包括烟气管道、省煤器换热装置和催化剂层，所述省煤器换热装置和催化剂层将烟气管道依次分为进气烟气管道、脱硝烟气管道和出气烟气管道，所述脱硝烟气管道内依次设置有原位式在线烟气分析测试点A、烟气流速流量测试点、喷氨格栅和原位式在线烟气分析测试点B，所述喷氨格栅与控制加入氨气量的调节阀相连接，所述出气烟气管道上设置有在线烟气分析测试点D。本专利技术有益效果：本专利技术增加少量测点借用原有控制系统，而通过改变控制方法实现污染物物质的量与还原剂喷入量的无时差匹配，同时依据测点同步测量脱硝反应前的氮氧化物与氨浓度，实现二者按一定摩尔量的设定氨/氮比控制。无时差匹配的前馈控制方法，大大消除了负荷变化、风量变化、浓度变化等各种可控可测或不可控因素带来的烟气量及烟气浓度带来的波动，使前馈信号更靠前，更能实时、真实地反映污染物物质的量的各种变化。氨、氮比控制中，消除了催化剂反应大延迟反应导致的还原剂氨的过喷或欠氨问题，以及测试滞后带来的匹配性低的问题。同时，因尽量采用原位测量，减少了采样带来的控制偏差，优选的多点对穿式激光测试方法可测试对穿区域内的平均值，更具有控制的代表性。本方法操作简单、易于实现，投资较低，控制灵活，可大大降低氨过喷对空气预热器及下游设备带来的不利影响，提高系统的安全性、可靠性及经济性，促进污染减排，具有较大的环保效益。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术实施例原位式在线烟气分析测试点的断面示意图。图3为本专利技术实施例原位式在线烟气分析测点、烟气流速流量测试点测得的数据分析图。图4为本专利技术实施例物质量综合值图。附图中，1-烟气管道、1-1-进气烟气管道、1-2-脱硝烟气管道、1-3-出气烟气管道、2-省煤器换热装置、3-原位式在线烟气分析测点A、4-烟气流速流量测试点、5-喷氨格栅、6-调节阀、7-原位式在线烟气分析本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于时差匹配的脱硝还原剂加入控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：锅炉来烟气经省煤器换热装置（2）降温至脱硝反应活化温度后，其分别流经原位式在线烟气分析测点A（3）、烟气流速流量测试点（4）；来自脱硝还原剂的氨气/空气混合气，经氨还原剂调节阀（6）调节加入量后喷入单组喷氨格栅（5）；烟气混合后流经下游原位式在线烟气分析测试点B（7），进入典型布置的三层催化剂层（8）脱硝主装置，发生催化还原反应的处理后净化烟气，经过在线烟气分析测试点D（9），烟气流出并进入下游方向；步骤二：计算锅炉烟气流经原位式在线烟气分析测点A（3）断面至喷氨格栅（5）断面沿烟气流方向距离之间形成的时间差T1，计算氨气和空气混合气从调节阀（6）到喷氨格栅（5）分支管距离之间形成的时间差T2，T1不小于T2；步骤三：原位式在线烟气分析测点A（3）和烟气流速流量测试点（4）二者在线实时同步测量，其中原位式在线烟气分析测点A（3）同时进行氮氧化物浓度和氧量摩尔浓度测试，并根据测得的氮氧化物及氧量摩尔浓度值，折算至与原位式在线烟气分析测试点B（7）、在线烟气分析测试点D（9）同一个设定氧量基准水平下的氮氧化物摩尔浓度，同时在烟气流速流量测试点（4）位置测试烟气流速并依据脱硝烟气管道（1‑2）截面积计算烟气流量，将折算后烟气中氮氧化物浓度与烟气流量相乘后的积即为脱硝反应前的锅炉烟气中氮氧化物污染物总量，依据脱硝入口总污染物量的实时变化，烟气中的污染物流至单组喷氨格栅（5）时与氨气和空气混合气经调节阀（6）调节后喷入烟道断面上二者无时差相遇后进行混和控制；步骤四：原位式在线烟气分析测试点B（7）测试过程不经烟气抽取，经原位测量同时测定烟气混合后的氮氧化物浓度和还原剂氨气浓度，可得到氨气和氮氧化物二者摩尔浓度比值，二者摩尔浓度比值为脱硝效率值；步骤五：在线烟气分析测试点D（9）为原位式在线测量，同时监测氮氧化物、氧量摩尔浓度以及氨气逃逸浓度，并作为与原位式在线烟气分析测试点B（7）相计算的效率计算显示，不再依据二者进行效率计算后的控制，同时将在线烟气分析测试点D（9）纳入浓度控制反馈，作为以原位式在线烟气分析测试点B（7）中氨气浓度与氮氧化物浓度进行比值控制的补充。...
【技术特征摘要】
1.一种基于时差匹配的脱硝还原剂加入控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：锅炉来烟气经省煤器换热装置（2）降温至脱硝反应活化温度后，其分别流经原位式在线烟气分析测点A（3）、烟气流速流量测试点（4）；来自脱硝还原剂的氨气/空气混合气，经氨还原剂调节阀（6）调节加入量后喷入单组喷氨格栅（5）；烟气混合后流经下游原位式在线烟气分析测试点B（7），进入典型布置的三层催化剂层（8）脱硝主装置，发生催化还原反应的处理后净化烟气，经过在线烟气分析测试点D（9），烟气流出并进入下游方向；
步骤二：计算锅炉烟气流经原位式在线烟气分析测点A（3）断面至喷氨格栅（5）断面沿烟气流方向距离之间形成的时间差T1，计算氨气和空气混合气从调节阀（6）到喷氨格栅（5）分支管距离之间形成的时间差T2，T1不小于T2；
步骤三：原位式在线烟气分析测点A（3）和烟气流速流量测试点（4）二者在线实时同步测量，其中原位式在线烟气分析测点A（3）同时进行氮氧化物浓度和氧量摩尔浓度测试，并根据测得的氮氧化物及氧量摩尔浓度值，折算至与原位式在线烟气分析测试点B（7）、在线烟气分析测试点D（9）同一个设定氧量基准水平下的氮氧化物摩尔浓度，同时在烟气流速流量测试点（4）位置测试烟气流速并依据脱硝烟气管道（1-2）截面积计算烟气流量，将折算后烟气中氮氧化物浓度与烟气流量相乘后的积即为脱硝反应前的锅炉烟气中氮氧化物污染物总量，依据脱硝入口总污染物量的实时变化，烟气中的污染物流至单组喷氨格栅（5）时与氨气和空气混合气经调节阀（6）调节后喷入烟道断面上二者无时差相遇后进行混和控制；
步骤四：原位式在线烟气分析测试点B（7）测试过程不经烟气抽取，经原位测量同时测定烟气混合后的氮氧化物浓度和还原剂氨气浓度，可得到氨气和氮氧化物二者摩尔浓度比值，二者摩尔浓度比值为脱硝效率值；
步骤五：在线烟气分析测试点D（9）为原位式在线测量，同时监测氮氧化物、氧量摩尔浓度以及氨气逃逸浓度，并作为与原位式在线烟气分析测试点B（7）相计算的效率计算显示，不再依据二者进行效率计算后的控制，同时将在线烟气分析测试点D（9）纳入浓度控制...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋国升，陈崇明，候海萍，李振海，韩忠阁，郁金星，车凯，焦阳，
申请(专利权)人：河北省电力建设调整试验所，
类型：发明
国别省市：河北;13
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