信阳电厂脱硝计量分配模块自动控制优化研究

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1.前言

目前，我国火力发电厂脱硝系统大多采用SCR技术，即选择性催化还原技术，在催化还原剂方面有液氨和尿素溶液两种选择，信阳电厂采用的是后者，无论采用哪种还原剂都可能会遇到喷氨自动控制投入率低的问题，只有选择合适调节系统，合理的参数整定，脱硝计量分配模块的自动控制才能正常投入运行。

2.SCR技术介绍

SCR法是一种燃烧后NOx控制工艺，关键技术是将氨气喷入锅炉燃煤产生的烟气中，把含有NH3的烟气通过一个含有专用催化剂的反应器，在催化剂的作用下，NH3同NOx发生反应，将烟气中的NOx转化成H2O和N2等过程，脱硝效率可以大于90%。

3.信阳电厂脱硝喷氨系统现状

信阳电厂660WM机组采用尿素溶液作为还原剂的SCR脱硝技术，设置有A/B/C/D/E/F/G 7支喷枪，4号机组自2014年10月脱硝改造投入运行以来，脱硝喷枪自动控制投入率较低，在升降负荷或燃烧变化和脱硝入口NOx变化的时候，尿素溶液调节阀跟踪迟缓，调节器参数整定不当，调节缓慢，不能有效的控制脱硝出口NOx。

本文主要研究热工逻辑方面存在的问题：逻辑中未考虑喷枪投入数量，未考虑锅炉负荷变化情况，未考虑入口NOx变化情况，控制逻辑过于简单，无法满足自动控制要求。

4.逻辑方面的优化方案

4.1逻辑优化说明

修改后的控制逻辑，采用串级调节控制逻辑，主调节器控制出口NOx，副调节器控制喷枪出口尿素溶液流量，主调节器的输出及尿素溶液流量SP值作为副调的设定值，将实际给煤量和入口NOx作为前馈，以便快速反应变工况，当NOx设定值与实际偏差在±0.1时PID切跟踪，跟踪值为当前尿素溶液流量。修改后逻辑如下：

图1 优化后的喷枪流量SP值生成逻辑

4.2副调节器参数整定

单支喷枪自动逐个进行整定。对于串级调节系统的整定，将调节系统孤立成两个单回路。把主、副调隔离开来，先让主调迟钝，观察副调。这个副调节器参数确定后，再设置主调参数。

主调的输出就是副调的给定值，所以通过强制主调的输出即喷氨流量SP值来对副调节器进行整定，以B喷枪为例，先将积分放大到1000，强制喷枪尿素溶液流量SP值为60-100，不断增加比例带，让系统震荡，记录下比例作用和震荡周期，然后这个比例作用乘以0.6，积分作用适当延长，通过不断试验得到合适的数据。

收集以下数据：1、设定值。作为比较判断依据；2、被调量波动曲线。3、PID输出。

直到喷枪出口尿素溶液流量实际值PV稳定在设定值SP附近。

调试经过：当设定值SP第一次改变时，阀门指令立即改变，但是由于阀门存在死区，阀门实际未动，当阀门动作后，流量开始上升，指令又迅速回调，为了减少阀门死区带来的影响，使阀门动作加快，适当增大了PID的比例带，当设定值SP再次改变时，实际流量已经可以很好的跟踪设定值了。

其他六个调门A/C/D/E/F/G均按照此方法进行了整定调试。

4.3主调节器参数整定

7支喷枪均已满足投入自动条件，做好安措后将7支喷枪均投入自动，对脱硝出口NOx设定值PID进行整定。

需要收集的数据有：出口NOx设定值，出口NOx实际值，主调输出即尿素溶液流量SP，喷枪出口尿素溶液实际流量，副调输出即喷枪调节阀指令。

整定方法也是先比例后积分，不在赘述，整定结果见下图：

图2 调试结果图

上图中：棕线为喷枪PID输出，即调门指令。

黑线为喷枪尿素溶液流量设定值SP生成

蓝线为喷枪尿素溶液流量实际测量值

绿线为出口NOx均值

黄线为出口NOx设定值

由最后的调试结果可以看出，出口NOx设定值阶跃扰动下，喷氨流量设定值SP增加，实际喷氨量能及时跟踪，稳定后出口NOx均值稳定在设定值附近，说明在7支喷枪同时投自动时，能够满足自动控制要求。

5.结语

本文对信阳电厂脱销计量分配模块自动控制进行了分析和研究，针对喷枪控制逻辑设计中存在的缺陷进行了优化和参数整定，目前，信阳电厂脱销喷氨自动投入率低的问题已经解决，脱硝计量分配模块已经能够投入自动，自动控投入后，增强了脱硝系统运行的经济性，提高了自动控制投入率，减轻了运行人员的工作量。本文对采用同类控制系统的电厂具有很大的借鉴意义。

（作者单位：大唐信阳发电有限责任公司）

作者简介

付高见（1986.01），男（汉族），华北水利水电大学自动化专业，本科学士，助理工程师，信阳市，大唐信阳发电有限责任公司，从事热工控制专业。