火电厂脱硝SCR区喷氨的几种优化方案

针对测量仪表时间滞后问题，可采取预测控制方式，设置外挂智能PLC控制器，利用智能算法来实现预测控制。对脱硝控制系统的各种扰动因素进行动态补偿，从反应源头及时消除系统波动。此方案首先要分析脱硝系统控制的影响因素，作为智能算法的输入量。
3.1氧量
NOX主要由燃料中氮化合物在燃烧中氧化而成，NOX的产生与过量空气系数有关，当过量空气系数接近1时，NOX产生浓度最大；过量空气系数小于1时，由于氧气浓度较低，燃烧过程缓慢，可抑制NOX的生成；当过量空气系数大于1.5时，由于燃烧温度低下，也能抑制NOX的生产。氧量的波动必然会导致NOX随之波动。因此可以通过氧量的变化趋势来预测氮氧化物的变化趋势，从而为提前控制氮氧化物争取一定的时间。
3.2给煤量
火力发电厂要快速响应电网的负荷波动，运行人员会根据负荷实时改变炉膛的给煤量。给煤量的改变必定会引起脱硝入口NOX变化，也会导致炉膛温度的改变。

3.3风量
为了保持炉膛燃烧的稳定，必须保持合适的风煤配比。由于煤量通常跟随机组负荷变化，因此系统会对风量进行调整，从而保证炉膛稳定燃烧。由于炉膛和烟道的体积是一定的，风量改变时烟气流过反应区的速率发生变化，从而导致烟气在反应器中的停留时间发生变化。停留时间越长，NOX的转化效率就越高。
3.4喷氨量
根据脱硝反应化学方程，NH3与NOX物质量的比值理论上应该为1。在脱除效率达到85%之前，NH3和脱除的NOX量之间有1:1的线性关系，但在效率为85%以上时，脱除效率开始稳定，要得到更高的效率需要比理论更多的氨量。这归因于NOX中以NO2形式存在的部分以及反应率的限度。PLC读取了锅炉给煤量、风量、负荷、入口NOX、出口NOX等参数，提前推测锅炉燃烧变化，预先给出一个烟气NOX数值，并通过算法对该数值作进一步修正。该方案做出了正确预判，从而提前调节供氨总阀，调节供氨总量。
4.设置单独的服务器，采用大数据计算方法来实现其对于复杂工况的适应能力。通过长期数据积累，可以实时实现对于外挂PLC中预测算法的缺陷（不能利用大量的历史数据实现对于预测算法中的控制系数的自优化）的解决。此方案目前还处于现场调试、验证阶段，效果有待进一步观察。通过上述方案的优化，在脱硝系统正常投入的情况下，负荷稳定时出口NOX浓度波动在±10mg/m3以内，变负荷时NOX浓度波动在±15mg/m3以内，满足锅炉不同运行工况的要求。初步估算脱硝还原剂的消耗降低8～10%,每年约减少液氨耗量40t，节省原料费用约12万元（按液氨3000元/t）。