ＣＦＢ 锅炉 ＳＮＣＲ 烟气脱硝系统 控制策略研究

２　控制策略及分析

发电有限责任公司 ５、６ 号机组 ＳＮＣＲ 烟气脱硝控制系统采用 ＸＤＰＳ４００ＤＣＳ。通过调节尿素溶液的喷入量控制 ＮＯｘ排放量，同时使 ＮＨ３逃逸率低 于 设 计 值 （７．５ ｍｇ／ｍ３，标 准 状 态，下 同）。ＮＯｘ 排放量与总风量、机组负荷、炉膛烟气出口温度、省煤器后氧量等运行参数相关，这样可将相关系

数引入控制系统，对控制量进行修正。此外，尿素溶液制备系统可采用程序顺序控制方式，压缩空气压力由主机控制系统控制。ＳＮＣＲ 烟气脱硝系统喷射区具有４

组尿素溶液喷枪，喷枪流量采用单回路控制方式或者比例控制模式。当喷枪流量处于比例控制方式时，系统通过锅炉主蒸汽流量计算所需的尿素溶液总流量 Ｆ，再

按照一定 的 比 例 系 数 分 为 ４ 组 流 量，并 分 别 作 为４组喷枪流量控制的设定值。此外，烟气脱硝所需的尿素溶液流量还可通过引入烟气 ＮＯｘ含量、省煤器后氧量等运行参数进行调节。

（１）主蒸汽流量调节模式　ＮＯｘ排放量与机组负荷、炉膛出口温度、省煤器后氧量等参数相关。考虑到锅炉负荷控制系统为高阶惯性延迟系统，经过试验分析，

为了较及时、有效地控制 ＮＯｘ排放量，根据主蒸汽流量计算得到尿素溶液需求总量 Ｆ，并按照一定的比例系数分配给４组喷枪，其计算公式为：

Ｆ ＝Ｑｈ／Ｃｘ（３）式中：Ｃｘ为稀释后尿素溶液浓度；Ｑｈ为纯尿素需求量，其由以下公式得到：Ｑｈ ＝ （（Ｑｔ×１２６．９／１　０２５）×２４０×２×０．９６）／１０　０００ （４）式中，Ｑｔ为主蒸汽流量。由尿素溶液总量可计算得到浓尿素溶液（浓度为４０％～５０％）流量 Ｆ１和凝结水流量Ｆ２

Ｆ ＝Ｆ１ ＋Ｆ２Ｃｘ ＝Ｆ１ ×ＣＮ／Ｆ式中，ＣＮ为浓尿素溶液浓。

通过 Ｆ１、Ｆ２的值 调节相应喷枪调节阀开度及管道压力等。同时，为了补偿系统的惯性延迟，引入前馈控制参数ε，以修正最终的尿素溶液需求量 ＦＺ，即 ＦＺ

＝Ｆ＋ε。图２为机组在１６８ｈ试运行期间某个时段 ＮＯｘ排放量变化趋势。在主蒸汽流量变化趋势较为平稳时，ＮＯｘ排放量变化较平稳，主蒸汽流量均值约为

５５０ｔ／ｈ，所测得的烟气 ＮＯｘ排量均值约为５０ｍｇ／ｍ３，波动范围约为４０～６５ｍｇ／ｍ３。

（２）氧量反馈调节模式　ＮＯｘ在线排放量与烟气含氧量有关，因此基于主蒸汽流量调节模式，系统引入了烟气含氧量反馈控制模式。

即：当烟气含氧量在１．５％～２．５％之间（正常工况）时，控制系统进行反馈调节；当氧量小于１．５％时，控制系统以比例调节模式减小Ｑｈ；当氧量在２．５％～３．５％之间或者３．５％ ～６．５％ 之间 时，在不 同 比 较 系 数 下 增 加Ｑｈ。图３为某时段内ＮＯｘ排放量随烟气含氧量变化趋势。由图３可见，ＮＯ

ｘ在线排放量受烟气含氧量的影响很大。引入烟气含氧量反馈调节模式，可在一定程度上及时抑制 ＮＯｘ排放量。

（３）ＮＯｘ排放量反馈调节 模式　 

当 ＮＯｘ排放量在６０～８０ｍｇ／ｍ３范围内时，控制系统不进行反馈调节；当 ＮＯｘ排放量低于６０ ｍｇ／ｍ３时，控制系统以 ＰＩ控制模式减小 Ｑｈ；当 

ＮＯｘ排放 量 在 ８０～１００ｍｇ／ｍ３范围内或者大于１００ｍｇ／ｍ３时，控制系统以不同的比例、积分系数增加 Ｑｈ。当 ＮＯｘ排放量变化频率较快，

甚至变化幅度较大时，在该控制模式下计算得到的尿素溶液需求量波动较大，从而使控制系统调节较频繁，易引起系统震荡（图４），因此其较少被使用。

发电有限责任公司 ＳＮＣＲ烟气脱硝系统，基于系统原理研究开发了其控制策略，以适用于大型 ＣＦＢ 锅炉的 ＳＮＣＲ 烟气脱硝系统控制。将该控制系统应用于热发电有限责任公司２×３００ ＭＷ 机组锅炉，结果表明该控制系统运行稳定，满足控制要求，脱硝效率平均超过８０％。此外，为进一步提高 ＳＮＣＲ烟气脱硝系统运行经济性，将进一步优化相关系统控制策略。