大唐安阳电力有限责任公司2号机组脱硝喷氨自动优化论文_王国朋

（大唐安阳电力有限责任公司设备管理部）

摘要：针对大唐安阳电力有限责任公司2号机组在脱硝系统喷氨自动调节品质差，主要靠运行人员手动调整，容易造成环保数据超标及喷氨过量造成空预器堵塞的现象对脱硝喷氨自动进行了优化调整，采用分散控制系统外挂PLC控制器的方法，控制器经过控制运算后将喷氨调阀开度传给DCS系统，通过DCS系统对喷氨调阀进行控制，以此实现脱硝喷氨的自动控制。目前2号机组脱硝喷氨自动已经能够正常投入，调节效果良好，有效的缓解了我厂空预器堵塞的情况。

关键词：脱硝；喷氨；自动控制；优化调整

前言：该研究工作有效的解决了我厂2号机组脱硝喷氨自动控制无法投入的难题，减轻了运行人员的工作压力，保证了脱硫出口NOx 数据的稳定，缓解了我厂2号机组因喷氨过量造成的空预器堵塞等，大大减少了设备维护运行费用。为我厂其他3台机组的喷氨自动优化提供了参考，也为别的电厂脱硝喷氨自动调节品质差解决方案提供了借鉴和参考。

一、系统改造方案

为了实现2号机组脱硝系统喷按自动调节的功能，减轻运行人员的工作负担，缓解我厂2号机组空预器堵塞的现状，对2号机组脱硝系统喷按自动控制进行了优化改造，新增一套西门子PLC控制系统和日立LYF820卡件，保留原机柜及就地线缆，采用MODBUS RTU通信协议，实现PLC与DCS控制系统之间的通信。在PLC中采用预测控制和专家控制策略对脱硝喷氨系统实现NOx浓度和氨逃逸自动控制。

图1

二、工作原理

2号机组脱硝喷氨控制优化，我们采用分散控制系统外挂控制器的方法来实现，将参与控制的控制量如出口氮氧化物设定值、喷氨量、调门开度反馈、脱硝进出口氮氧化物浓度、给煤机煤量、机组负荷、总风量等实时运行参数通过通讯协议传递给控制器，控制器经过控制运算后将喷氨调阀开度传给DCS系统，通过DCS系统对喷氨调阀进行控制，以此实现脱硝喷氨的自动控制。其中，未避免优化控制器出现异常故障现象，在DCS侧设定有优化调整自动投入、退出无扰切换逻辑，并在脱硝运行画面上增加有运行人员可操作的投入、退出按钮，以便于运行人员可根据实际情况进行投退。

三、喷氨控制系统优化

1.硬件部分

2号机组脱硝喷氨控制优化，增加了一套优化控制器，现场采用西门子S7系列控制器作为实现该控制策略算法编程硬件平台，其与原脱硝控制器采用MODBUS RTU通信协议通过网线传输方式实现数据交换。如图1所示：

2.DCS逻辑部分

新增 PLC控制器经过内部控制运算后将喷氨调阀开度传给DCS系统，通过DCS系统对喷氨调阀进行控制，为提高脱硝控制快速性、准确性、稳定性，喷氨调门逻辑设计采用先进控制策略，且为避免优化控制器出现异常故障现象，在DCS侧设定有优化调整自动投入、退出无扰切换逻辑。系统投入原理如下图所示。

3.操作画面部分

在脱硝系统“SCR计量分配模块”页面，画面上增加“优化控制系统”、“优化NOX设定”操作端和“投入允许”指示灯，以便于运行人员可根据实际情况进行投退。如下图所示：

四、喷氨优化控制系统操作

1.优化系统投自动运行

1.1在“SCR计量分配模块”页面，确定“投入允许”指示灯为绿色后，投入“优化控制系统”，如下图所示。

1.2在“SCR计量分配模块”页面投入1支或多支尿素调节阀自动，系统进入自动控制状态；

1.3在“SCR计量分配模块”页面“优化NOx设定”设定NOx目标值，该值为吸收塔NOx浓度值。

1.4通过修改每个尿素调节门的偏置值，调整尿素流量分配量。

2. 优化系统切手动运行

将所有尿素调节阀切手动状态，脱硝系统即手动运行，手动设置个调节阀开度。

3.优化系统投入注意事项

3.1将所有尿素调节阀切手动状态，脱硝系统才是手动运行；

如果只退出“优化控制系统”，调门仍在自动状态，则为原系统脱硝效率控制，并没有退出自动，此时要注意脱硝效率设定值是否为0，若为0 ，则会急速关门，严重影响系统运行。

3.2先投入“优化控制系统”，再投阀门自动。

六、喷氨优化控制系统目前存在的问题

1.投入自动时，尿素调节阀指令和反馈偏差过大（偏差0-14%），造成尿素流量波动，可能会造成尿素调节阀自动切手动。

2.CEMS吹扫时，DCS没有吹扫维护信号测点，可能会造成NOx控制波动。

七、喷氨自动优化后的效果

优化后的脱硝喷氨自动调节品质有了明显改善，基本满足机组各种参数运行工况的变化，自动调节可长期投入，出口NOx质量浓度基本能稳定在设定值的±10mg/m3范围以内，喷氨自动控制能满足运行要求，减轻了运行人员的操作强度，大大减小了脱硫出口NOx瞬时超标次数，使NOx排放浓度满足环保要求，缓解了空预器堵塞的情况。

八、结束语:

通过对现有喷氨自动控制系统的优化，自动调节品质虽然有了明显改善，但是随着环保标准的日趋严格，空预器堵塞的情况日益严重，对脱硝喷氨这种大延迟自动控制系统，传统的PID控制将很难满足现场控制要求，因此探索结合模糊控制、神经网络、史密斯预估等先进控制算法进行优化，是今后学习工作的一个方向，以期找到合理的控制策略，提高控制品质，满足脱硝自动控制的要求，为脱硝系统的安全、稳定和经济运行提供保障。

参考文献：

[1] 张小强.基于现代控制的脱硝喷氨自动优化.电力设备

[2] 刘宇鑫等.SCR烟气脱硝自动控制分析及优化.吉林电力..

论文作者:王国朋

论文发表刊物:《电力设备》2020年第2期

论文发表时间:2020/5/8