火電廠脫硝SCR區噴氨的幾種優化方案

針對測量儀表時間滯后問題，可采取預測控制方式，設置外掛智能PLC控制器，利用智能算法來實現預測控制。對脫硝控制系統的各種擾動因素進行動態補償，從反應源頭及時消除系統波動。此方案首先要分析脫硝系統控制的影響因素，作為智能算法的輸入量。
3.1氧量
NOX主要由燃料中氮化合物在燃燒中氧化而成，NOX的產生與過量空氣系數有關，當過量空氣系數接近1時，NOX產生濃度最大；過量空氣系數小于1時，由于氧氣濃度較低，燃燒過程緩慢，可抑制NOX的生成；當過量空氣系數大于1.5時，由于燃燒溫度低下，也能抑制NOX的生產。氧量的波動必然會導致NOX隨之波動。因此可以通過氧量的變化趨勢來預測氮氧化物的變化趨勢，從而為提前控制氮氧化物爭取一定的時間。
3.2給煤量
火力發電廠要快速響應電網的負荷波動，運行人員會根據負荷實時改變爐膛的給煤量。給煤量的改變必定會引起脫硝入口NOX變化，也會導致爐膛溫度的改變。

3.3風量
為了保持爐膛燃燒的穩定，必須保持合適的風煤配比。由于煤量通常跟隨機組負荷變化，因此系統會對風量進行調整，從而保證爐膛穩定燃燒。由于爐膛和煙道的體積是一定的，風量改變時煙氣流過反應區的速率發生變化，從而導致煙氣在反應器中的停留時間發生變化。停留時間越長，NOX的轉化效率就越高。
3.4噴氨量
根據脫硝反應化學方程，NH3與NOX物質量的比值理論上應該為1。在脫除效率達到85%之前，NH3和脫除的NOX量之間有1:1的線性關系，但在效率為85%以上時，脫除效率開始穩定，要得到更高的效率需要比理論更多的氨量。這歸因于NOX中以NO2形式存在的部分以及反應率的限度。PLC讀取了鍋爐給煤量、風量、負荷、入口NOX、出口NOX等參數，提前推測鍋爐燃燒變化，預先給出一個煙氣NOX數值，并通過算法對該數值作進一步修正。該方案做出了正確預判，從而提前調節供氨總閥，調節供氨總量。
4.設置單獨的服務器，采用大數據計算方法來實現其對于復雜工況的適應能力。通過長期數據積累，可以實時實現對于外掛PLC中預測算法的缺陷（不能利用大量的歷史數據實現對于預測算法中的控制系數的自優化）的解決。此方案目前還處于現場調試、驗證階段，效果有待進一步觀察。通過上述方案的優化，在脫硝系統正常投入的情況下，負荷穩定時出口NOX濃度波動在±10mg/m3以內，變負荷時NOX濃度波動在±15mg/m3以內，滿足鍋爐不同運行工況的要求。初步估算脫硝還原劑的消耗降低8～10%,每年約減少液氨耗量40t，節省原料費用約12萬元（按液氨3000元/t）。