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图中NOx1,NOx2分别为反应器进、出口NOx的浓度;O2为反应器进口氧气浓度;NH3为喷氨流量;N为锅炉负荷。由图3-3可知,该控制系统为串级比值控制系统,烟气中的NOx流量为主动流量,NH3为从动流量,反应器出口NOx浓度为被调量,氨气流量调节阀开度为调节量。

根据入口NOx实际测量值以及出口NOx设定值计算出预置摩尔比,预置摩尔比作为摩尔比控制器的基准来输出,出口NOx实际测量值与出口NOx设定值进行比较后通过PID调节器的输出作为修正,最终确定控制系统当前需要的摩尔比值。

自动时,经过反应器进口氧气浓度计算后的反应器进口NOx浓度和烟气流量的乘积产生NOx流量信号,此信号乘上所需NH3/NOx摩尔比就是基本氨气流量信号,该信号作为主动流量送到氨气流量调

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节器(副调),与喷氨流量测量值进行比值调节(粗调),调节过程结束后,若反应器出口NOx浓度与其设定值不相等,则反应器出口NOx浓度调节器(主调)根据其入口偏差进一步修正NH3/NOx摩尔比(细调),改变喷氨流量,使反应器出口NOx浓度等于给定值,保证脱硝效率。

手动时,运行人员通过操作器直接控制氨气流量调节阀开度,改变喷氨流量,使反应器出口NOx浓度等于给定值,保证脱硝效率,此时自动系统处于跟踪状态,氨气流量调节器(副调)的输出跟踪自动/手动切换器的输出,反应器出口NOx浓度调节器(主调)的输出跟踪氨气流量测量值与基本氨气流量信号的差。

因为烟气流量随锅炉负荷变化,所以该系统采用函数发生器f1(x)实现烟气流量与锅炉负荷之间的变化关系。研究结果表明,NH3/NOx摩尔比也随脱氮率的变化而变化,为此该系统采用函数发生器f2(x)实现脱氮率与NH3/NOx摩尔比之间的变化关系。 当反应器进口NOx浓度测量值失效时,切换器T自动切换到预设NOx浓度。 当反应器出口NOx浓度测量值失效或反应器进口NOx浓度测量值与给定值偏差超过允许值时,系统自动切为手动。当氨逃逸率高或稀释风流量低或反应器进口烟气温度低时,通过设置自动/手动切换器的输出限幅值,自动关闭氨气流量调节阀,停止喷氨。

3.3.2固定摩尔比控制(典型控制)方式

SCR烟气脱硝系统利用固定的NH3/NOx摩尔比来提供所需要的氨气流量,见图3-4。SCR反应器进口的NOx浓度乘以烟气流量得

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到NOx信号,该信号乘以所需NH3/NOx摩尔比就是基本氨气流量信号,此信号作为给定值送入PID控制器与实测氨气的流量信号比较,由PID控制器经运算后发出调节信号控制SCR入口氨气流量调节阀的开度以调节氨气流量[26]。

(1)由于烟气流量不易于直接准确测量,因此烟气流量通常是通过锅炉空气流量和锅炉燃烧等数据计算得到的(数据由机组DCS提供)。由于测量信号存在滞后性的问题,锅炉空气流量被用来快速检测负荷变化。

(2)计算出的NOx流量乘以摩尔比是所需的氨气流量。摩尔比是根据系统设计的脱硝效率计算得出的,在固定摩尔比控制方法中为预设常数。

(3)净氨气的质量流量由在氨气喷射母管测得的体积流量通过温

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度和压力修正后取得。

(4)由于脱硝系统存在明显的NOx反应器催化剂反馈滞后和NOx分析仪响应滞后的问题,因此,在控制回路中加入大负荷变化预喷氨措施。其原理是将烟气流量信号用作预示负荷变化的超前信号(对于负荷变化信号有必要的采用一个尽可能迅速的预测NOx变化的信号,在某些情况下,发电量需求信号、主蒸汽流量信号等能比烟气流量信号更迅速地预测NOx的变化)。氨喷入量与锅炉负荷关系见图3-5

如果由于脱硝催化剂反应缓慢等原因导致控制效果不能很好满足调节要求时,除根据系统特点调整调节系统从而改变调节品质外,还应从以下几方面进行处理:缩短NOx分析仪采样管以保证即时的检测响应;采用能够灵敏地预测NOx变化的信号;催化剂在NOx变化前提前吸收足量的氨气来弥补反应滞后。

3.4 稀释空气流量控制

稀释空气流量的控制目的是要保证氨气在满足一定稀释比的条件

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