抑制启、停磨煤机对火电厂氮氧化物排放影响的控制方法与流程

本发明属于氮氧化物排放控制技术领域，具体涉及一种抑制启、停磨煤机对火电厂氮氧化物排放影响的控制方法。

背景技术：

火电厂是氮氧化物排放的主要来源之一，氮氧化物是形成硝酸型酸雨基础，具有很强的毒性，对人体健康和生态环境的破坏性很大。目前，烟气脱硝是最重要的氮氧化物治理方法。一般的脱硝控制系统首先测量出实际的烟气量、烟气入口和出口的NOx(氮氧化物)含量等，接着再结合预先设定的脱硝效率计算出需要的喷氨量，计算出的喷氨量与实际氨流量进行比较后作为喷氨调节阀的控制指令，以合理的阀门开度维持合适的氨流量。

现有的脱硝控制策略大多以总风煤比作为前馈信号，忽视了各磨煤机启磨、停磨时对出口氮氧化物的影响。通过机理分析和现场数据调研，发现启、停磨煤机时，火电厂烟气出口NOx实时含量有着较明显的升高。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有控制策略之弊端，提供一种抑制启、停磨煤机对火电厂烟气出口NO_x含量影响的控制方法。本发明所述控制方法能有效地抑制启、停磨煤机时对火电厂烟气出口NO_x含量的增加，防止在工况变化时烟气出口NO_x实时含量的突变，保证整体NO_x含量的稳定，有效减少相关氮氧化物的排放量。

本发明解决问题的技术方案是：提供一种抑制启、停磨煤机对火电厂氮氧化物排放影响的控制方法，所述磨煤机为若干台，脱硝反应器设有第一侧入口和第二侧入口，对脱硝反应器的第一侧入口和第二侧入口分别进行前馈控制，将脱硝反应器的每侧入口的NO_x浓度进行整合后分别作为前馈加入到喷氨量的计算中，对每侧入口的前馈控制均包括如下步骤：

步骤1：对每台磨煤机的一次风流量、给煤量分别做定量分析，计算每台磨煤机的风煤比，在所述风煤比的计算中，给煤量加1，以防止除数为0；

步骤2：判定是启磨操作还是停磨操作：给煤量大于给煤量设定值时为启磨操作，低于所述给煤量设定值时为停磨操作；

步骤3：确定起磨、停磨的选择信号：当不需要对磨煤机进行提前暖磨操作时，将一次风流量作为选择信号；当需要对磨煤机进行提前暖磨操作时，将给煤量作为选择信号；针对有电厂在冬季需要启磨时，提前暖磨的操作，即一次风提前了很长时间就开始动作，导致风量维持在一定高量值而磨却没有开启，需要以给煤量作为前馈使能信号。选择信号是为了区分停磨状态的高风煤比与启停磨过程中的高风煤比；

步骤4：通过选择信号确定是否进行前馈：

当选择信号为一次风流量时，若一次风流量小于一次风流量设定值，则前馈不作用；若一次风流量大于一次风流量设定值，则前馈开始作用，且风煤比越高，前馈作用越大；

当选择信号为给煤量时，若风煤比大于风煤比设定值，则前馈开始作用，且风煤比越高，前馈作用越大；

步骤5：对前馈值进行修正：根据机组负荷将前馈值乘以第一折线函数，然后通过第一限副模块进行限副；

步骤6：对修正后的前馈值进行整合：若进行启磨前馈，将全部磨煤机在脱硝反应器进行前馈控制的一侧入口的启磨前馈值求和，将求和后的启磨前馈值通过第二限副模块进行限副，然后通过一个惯性模块进行滤波；所述惯性模块是起到迟延时间的作用，因为启磨动作影响到入口NOx浓度需要一个过渡时间，如果直接加到入口NOx浓度前馈去，将会引起喷氨阀门提前动作，赋予一个延迟时间，能够实时精确的控制喷氨阀门动作；

若进行停磨前馈，将全部磨煤机在脱硝反应器进行前馈控制的一侧入口的停磨前馈值求和，将求和后的停磨前馈值通过第二限副模块进行限副，然后通过一个惯性模块进行滤波；

步骤7：将整合后的前馈值加入到喷氨量计算中，并调节喷氨阀门开度。

进一步地，步骤5中，所述第一折线函数为：

其中，f(x)表示第一折线函数的输出数值，x表示风煤比。

进一步地，在对脱硝反应器的第一侧入口进行前馈控制时，将脱硝反应器的第二侧入口的第一限副模块的限副值设置为0，在对脱硝反应器的第二侧入口进行前馈控制时，将脱硝反应器的第一侧入口的第一限副模块的限副值设置为0。

进一步地，所述步骤7中的喷氨量的计算包括如下步骤：

7.1，计算脱硝反应器进行前馈控制的一侧入口的烟气流量V，计算公式为：

其中，W为通入脱硝反应器的烟气总风量，W的单位为t/h，t/h表示吨/小时；

7.2，计算脱硝反应器进行前馈控制的一侧入口的烟气流量V中的NO_x质量流量计算公式为：

其中，C₁表示脱硝反应器进行前馈控制的一侧入口的整合后的NO_x浓度，C₂表示脱硝反应器的出口的NO_x浓度设定值；

7.3，计算氨气的质量流量计算公式为：

7.4，对喷氨量进行修正，修正公式为：

其中，表示修正后的喷氨量，F(a)表示第二折线函数，a表示脱硝反应器的机组负荷。

本发明所述抑制启、停磨煤机对火电厂氮氧化物排放影响的控制方法的基本原理为：通过对磨煤机一次风流量和给煤量的定量分析，确定启磨、停磨的选择信号，通过选择信号决定此控制方案是否作为前馈加入到喷氨量计算中，从而调节喷氨阀门开度，减少烟气出口NOx含量。

本发明的有益效果为：

1、本发明克服了现有技术的缺陷，能将各磨煤机启磨、停磨时对出口氮氧化物的影响纳入控制过程中，通过本发明所述方法能够精确地调整喷氨调门的动作，有效地抑制了启、停磨煤机时对火电厂烟气出口NOx含量的增加，保证了整体NOx含量的稳定，减少了相关氮氧化物的排放量；

2、本发明所述控制方法易于实现，控制效果好，方法参数便于调整；

3、本发明所述控制方法能在各类分散控制系统中通过组态方式实现，应用范围广，本发明所述控制方法已在某电厂#1、#2机组(660MW)上成功运用；采用本发明所述控制方法后，启、停磨煤机时烟气出口氮氧化物没有明显的突变，抑制了因启、停磨造成的氮氧化物含量升高，减少了污染物的排放。

附图说明

图1是本发明所述抑制启、停磨煤机对火电厂氮氧化物排放影响的控制方法中第一磨煤机在以一次风流量作为选择信号时的前馈产生的流程示意图；

图2是本发明所述控制方法中第一磨煤机在以给煤量作为选择信号时的前馈产生的流程示意图；

图3是本发明所述控制方法的步骤6中对脱硝反应器的第一侧入口进行启磨前馈时的整合过程示意图；

图4是本发明所述控制方法的步骤6中对脱硝反应器的第一侧入口进行停磨前馈时的整合过程示意图；

图中：H/表示高低限模块，ADD表示加法模块，DIV表示除法模块，Switch表示选择模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步的说明。

实施例一

在本实施例中，以一次风流量作为选择信号，如图1、图3和图4所示，抑制启、停磨煤机对火电厂氮氧化物排放影响的控制方法，所述磨煤机为6台，即：第一磨煤机、第二磨煤机、第三磨煤机、第四磨煤机、第五磨煤机和第六磨煤机，脱硝反应器设有第一侧入口和第二侧入口，对脱硝反应器的第一侧入口和第二侧入口分别进行前馈控制，将脱硝反应器的每侧入口的NO_x浓度进行整合后分别作为前馈加入到喷氨量的计算中，下面以对脱硝反应器的第一侧入口进行前馈控制为例，在对脱硝反应器的第一侧入口进行前馈控制时，将脱硝反应器的第二侧入口的第一限副模块的限副值设置为0，对第一侧入口的前馈控制包括如下步骤：

步骤1：对每台磨煤机的一次风流量、给煤量分别做定量分析，计算每台磨煤机的风煤比，在所述风煤比的计算中，给煤量加1，以防止除数为0；

步骤2：判定是启磨操作还是停磨操作：给煤量大于给煤量设定值时为启磨操作，低于所述给煤量设定值时为停磨操作；

步骤3：确定起磨、停磨的选择信号：在本实施例中，不需要对磨煤机进行提前暖磨操作，将一次风流量作为选择信号；

步骤4：通过选择信号确定是否进行前馈：

若一次风流量小于一次风流量设定值，则前馈不作用，前馈为0，即无动作；若一次风流量大于一次风流量设定值，高低限模块H/输出1，则前馈开始作用，且风煤比越高，前馈作用越大；

步骤5：对前馈值进行修正：根据机组负荷将前馈值乘以第一折线函数，然后通过第一限副模块进行限副，第一限幅模块是为了保证前馈值在预定范围内，避免过操作；所述第一折线函数能根据实际负荷情况作出调整，不同负荷阶段对应不同的前馈值，在本实施例中，所述第一折线函数为：

其中，f(x)表示第一折线函数的输出数值，x表示风煤比。

步骤6：对修正后的前馈值进行整合：若进行启磨前馈，如图3所示，将全部磨煤机在脱硝反应器进行前馈控制的第一侧入口的启磨前馈值求和，将求和后的启磨前馈值通过第二限副模块进行限副，然后通过一个惯性模块进行滤波；所述惯性模块是起到迟延时间的作用，鉴于启磨动作影响到入口NOx浓度需要时间，如果直接加到入口NOx浓度前馈去，将导致喷氨阀门提前动作，赋予延迟时间，能实时精确的控制喷氨阀门动作；

若进行停磨前馈，如图4所示，将全部磨煤机在脱硝反应器进行前馈控制的第一侧入口的停磨前馈值求和，将求和后的停磨前馈值通过第二限副模块进行限副，然后通过一个惯性模块进行滤波。

步骤7：将整合后的前馈值加入到喷氨量计算中，并调节喷氨阀门开度。

所述步骤7中的喷氨量的计算包括如下步骤：

7.1，计算脱硝反应器进行前馈控制的第一侧入口的烟气流量V，计算公式为：

其中，W为通入脱硝反应器的烟气总风量，W的单位为t/h，t/h表示吨/小时；

7.2，计算脱硝反应器的第一侧入口的烟气流量V中的NO_x质量流量计算公式为：

其中，C₁表示脱硝反应器的第一侧入口的整合后的NO_x浓度，C₂表示脱硝反应器的出口的NO_x浓度设定值；

7.3，计算氨气的质量流量计算公式为：

7.4，对喷氨量进行修正，修正公式为：

其中，表示修正后的喷氨量，F(a)表示第二折线函数，a表示脱硝反应器的机组负荷。

在对脱硝反应器的第二侧入口进行前馈控制时，将脱硝反应器的第一侧入口的第一限副模块的限副值设置为0，具体方法步骤与对脱硝反应器的第一侧入口进行前馈控制时相同。

实施例二

在本实施例中，需要对磨煤机进行提前暖磨操作时，将给煤量作为选择信号，如图2、图3和图4所示，这是针对有电厂在冬季需要启磨时提前暖磨的操作，即一次风提前了很长时间就开始动作，导致风量维持在高量值而磨却没有启，因此要以给煤量作为选择信号，即作为前馈使能信号。

在步骤4中，若风煤比大于风煤比设定值，则前馈开始作用，且风煤比越高，前馈作用越大。除此之外，其它步骤与实施例一相同。

本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的保护范围。