基于NO的制作方法

基于no
x
浓度时域特征分析的脱硝喷氨均匀性检测方法
技术领域
1.本发明涉及燃煤发电机组选择性催化还原法脱硝技术领域，尤其涉及一种基于no
x
浓度时域特征分析的脱硝喷氨均匀性检测方法。


背景技术：

2.随着燃煤发电机组超低排放的全面普及，环保设施精细化运行要求也日趋严格。目前，燃煤发电机组scr(selective catalytic reduction)脱硝系统喷氨均匀性判断主要采用直接测量法进行：对于未配置出口矩阵式监测装置的传统脱硝系统，只能采用离线检测的方式开展，检测结果具有时间滞后性和局限性，不能及时指导后续喷氨调整，无法提升脱硝系统的运行效率。为了精确在线评估燃煤发电机组scr脱硝系统喷氨运行性能，避免离线测试产生的结果滞后性，有必要充分构建具有普遍适用性的脱硝系统喷氨均匀性在线评价方法，有效提升燃煤发电机组环保设施运行状态评估效率，服务国家节能减排大局。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可实现脱硝喷氨均匀性在线实时评估、服务脱硝系统的高效稳定运行的基于no
x
浓度时域特征分析的脱硝喷氨均匀性评价方法。
4.为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案。
5.一种基于no
x
浓度时域特征分析的脱硝喷氨均匀性检测方法，包括以下步骤：
6.计算发电机组负荷时间分布的均值偏差；
7.划分负荷分布，占比最大的负荷段作为高频负荷段并作为喷氨调整的目标负荷段；
8.当发电机组负荷时间分布的均值偏差达到设定区间且处于高频负荷段时，进行no
x
浓度时域特征分析，构建烟气在脱硝系统出口cems至脱硫系统出口cems的停留时间随机组负荷的变化关系，计算脱硝系统出口no
x
平均浓度与脱硫系统出口no
x
浓度的平均相对偏差，记为第一平均相对偏差，计算评估周期内相邻峰值时间内脱硝系统出口no
x
平均峰值浓度与脱硫系统出口no
x
峰值浓度的平均相对偏差，记为第二平均相对偏差；
9.根据所述第一平均相对偏差与所述第二平均相对偏差，判定脱硝喷氨的均匀性，以根据均匀性的判定结果进行喷氨控制。
10.上述的基于nox浓度时域特征分析的脱硝喷氨均匀性检测方法，优选的，计算发电机组负荷时间分布的均值偏差公式如下：
11.[0012][0013][0014]
其中，cv
l
为单台发电机组负荷时间分布的均值偏差，单位％，σ
l
为单台发电机组负荷时间分布的标准偏差，无量纲，t为考察时间周期，单位s，li为t周期内第i时段该机组的运行负荷，单位mw，为t周期内该机组负荷的平均值，单位mw，f为机组负荷数值采样频次，单位s/次。
[0015]
上述的基于nox浓度时域特征分析的脱硝喷氨均匀性检测方法，优选的，划分负荷分布按照三段制进行：高负荷段为75％《l≤100％，高负荷段占比设为p
lh
，单位％，中负荷段为50％《l≤75％，中负荷段占比设为p
lm
，单位％，低负荷段≤50％，低负荷段占比设为p
ll
，单位％，占比最大的负荷段认定为高频负荷段；
[0016]
分别比较月、年时间尺度下p
lh
、p
lm
、p
ll
的分布特征，即p
lh
、p
lm
、p
ll
的大小排序，当月、年的分布特征一致时，喷氨调整在年度时间尺度下的高频负荷段开展，当月、年的分布特征存在差异时，喷氨调整在月度时间尺度下的高频负荷段开展。
[0017]
上述的基于nox浓度时域特征分析的脱硝喷氨均匀性检测方法，优选的，当发电机组负荷时间分布的均值偏差《30％时，进行no
x
浓度时域特征分析。
[0018]
上述的基于nox浓度时域特征分析的脱硝喷氨均匀性检测方法，优选的，构建烟气在脱硝系统出口cems至脱硫系统出口cems的停留时间随机组负荷的变化关系公式如下：
[0019][0020]
其中，τ(l)为脱硝系统出口cems至脱硫系统出口cems的停留时间，单位s，q
gas
(l)为机组负荷l时的烟气流量，单位m3/h，l为机组负荷，单位mw，v
s-f
为脱硝系统出口至脱硫系统出口烟道容积，单位m3。
[0021]
上述的基于nox浓度时域特征分析的脱硝喷氨均匀性检测方法，优选的，计算脱硝系统出口no
x
平均浓度与脱硫系统出口no
x
浓度的相对偏差的过程如下：
[0022]
脱硝系统出口设有a侧出口与b侧出口，计算脱硝系统a侧出口与b侧出口的no
x
平均浓度：
[0023][0024]
其中，c
nox,scr
为脱硝系统出口no
x
平均浓度，单位mg/m3，c
nox,a
为脱硝系统a侧出口no
x
浓度，单位mg/m3，c
nox,b
为脱硝系统b侧出口no
x
浓度，单位mg/m3，qa、qb为脱硝系统a侧、b侧烟气流量，单位m3/h；
[0025]
计算脱硝系统a、b侧出口no
x
平均浓度与脱硫系统出口no
x
浓度的平均相对偏差：
[0026][0027][0028]
其中，rd
nox,平均
为脱硝系统a、b侧出口no
x
平均浓度与脱硫系统出口no
x
浓度的平均相对偏差，单位％，rd
nox
(t)为t时刻脱硝系统a、b侧出口no
x
平均浓度与脱硫系统出口no
x
浓度的实时相对偏差，单位％，c
nox,scr
(t)为t时刻脱硝系统a、b侧出口的no
x
平均浓度，单位mg/m3，c
nox,fgd
(t)为t时刻脱硫系统出口no
x
平均浓度，单位mg/m3，t为数据采集周期，单位s，f为数据采集频次，单位s/次。
[0029]
上述的基于nox浓度时域特征分析的脱硝喷氨均匀性检测方法，优选的，计算评估周期内相邻的出峰时间内脱硝系统出口no
x
平均峰值浓度与脱硫系统出口no
x
峰值浓度的平均相对偏差过程如下：
[0030][0031]
其中，rd
nox，peak
(t)为t周期内脱硝系统出口no
x
平均峰值浓度与脱硫系统出口no
x
峰值浓度的平均相对偏差，单位％，c
nox,scr,peak
(k)为t周期内脱硝系统出口第k个no
x
平均峰值浓度，单位mg/m3，c
nox,fgd,peak
(k)为t周期内脱硫系统出口第k个no
x
峰值浓度，单位mg/m3，n为t周期内峰值数量，单位个。
[0032]
上述的基于nox浓度时域特征分析的脱硝喷氨均匀性检测方法，优选的，当同时满足以下两项判据时：
[0033]
判据1：rd
nox,平均
》20％，
[0034]
判据2：rd
nox，peak
(t)》15％，
[0035]
则判定脱硝系统a、b侧出口no
x
浓度cems监测数值与a、b侧出口烟道断面no
x
实际浓度存在较大偏差，已不能有效反映脱硝系统a、b侧真实no
x
排放浓度水平，说明脱硝系统a、b侧喷氨均匀性不佳，需要进行喷氨控制。
[0036]
与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0037]
本发明是基于脱硫/脱硝系统出口no
x
关联分析，在线评价脱硝系统喷氨均匀性，为后续喷氨调整提供技术依据。脱硝系统运行时，由于积灰堵塞、催化剂磨损/中毒/失活、a/b侧流量偏差大、a/b侧no
x
浓度偏差大等原因，导致脱硝出口cems测点监测的no
x
浓度不能有效反映脱硝系统出口真实no
x
浓度水平。因此，本发明采用基于脱硫/脱硝系统出口no
x
关联分析和峰值比对，可有效反映脱硝系统喷氨均匀性。
[0038]
本发明是基于脱硫/脱硝系统出口no
x
关联分析的脱硝系统喷氨均匀性的在线评价方法，用于评估scr脱硝系统喷氨均匀性，该评价方法可及时识别喷氨不均异常，保障机
组尾端设备的高效稳定运行。本发明关联分析脱硫/脱硝出口同一来源烟气中no
x
浓度，可实现脱硝出口no
x
浓度代表性的实时评估，基于脱硫/脱硝出口no
x
浓度周期性峰值比对，可实现脱硝出口no
x
分布均匀性(即喷氨均匀性)在线检测与评价，为后续喷氨调整提供技术指导。
附图说明
[0039]
图1为本发明实施例1的基于no
x
浓度时域特征分析的脱硝喷氨均匀性检测方法的流程示意图。
[0040]
图2为本发明实施例1的脱硝系统出口与脱硫系统出口no
x
浓度随时间变化的典型分布示意图。
具体实施方式
[0041]
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。
[0042]
实施例1：
[0043]
一种本发明的基于no
x
浓度时域特征分析的脱硝喷氨均匀性检测方法，在单台燃煤发电机组正常运行时，开展脱硫系统出口no
x
与脱硝系统出口no
x
的关联分析，在线评估脱硝系统喷氨均匀性，如图1所示，包括以下步骤：
[0044]
步骤s1、首先开展发电机组负荷时间分布特征。计算周期(t，日/月/年)考察单台机组负荷时间分布的均值偏差cv
l
：
[0045][0046][0047][0048]
其中，cv
l
为单台发电机组负荷时间分布的均值偏差，单位％；σ
l
为单台发电机组负荷时间分布的标准偏差，无量纲；t为考察时间周期，单位s；li为t周期内第i时段该机组的运行负荷，单位mw；为t周期内该机组负荷的平均值，单位mw；f为机组负荷数值采样频次，单位s/次。
[0049]
机组负荷时间分布特征分析的目的在于分析负荷变化波动的情况，后续no
x
浓度时域特征分析需在负荷相对稳定的前提下，才能保证分析结果的准确性。
[0050]
步骤s2、开展高频负荷段分析。按照“三段制”划分负荷分布：高负荷段(75％《l≤100％)占比p
lh
(％)、中负荷段(50％《l≤75％)占比p
lm
(％)、低负荷段(≤50％)占比p
ll
(％)。占比最大的负荷段可认定为高频负荷段，也即开展喷氨调整的目标负荷段。
[0051]
分别比较月、年时间尺度下各负荷段占比分布特征，即p
lh
、p
lm
、p
ll
的大小排序。当月、年的分布特征趋于一致时(例如均为p
lh
》p
lm
》p
ll
)，喷氨调整建议在年度时间尺度下的高频负荷段开展；当月、年的分布特征存在差异(例如月度以高负荷为主，p
lh
》p
lm
》p
ll
，年度以中负荷为主，p
lm
》p
lh
》p
ll
)，则喷氨调整建议在月度时间尺度下的高频负荷段开展。
[0052]
步骤s3、当机组负荷分布较为稳定时，即均值偏差cv
l
《30％时，则开展no
x
浓度时域特征分析。烟气中no
x
浓度的核心关键测点主要为脱硝系统出口cems(烟气排放连续监测系统)和脱硫系统出口(总排口)cems，因此，在保证cems测点准确性的前提下，通过分析脱硝出口no
x
浓度与脱硫出口no
x
浓度的匹配性(步骤s4-s5)，在线判别脱硝系统喷氨均匀性，为是否需要开展喷氨调整提供技术依据。
[0053]
燃煤烟气从脱硝系统出口流出后，依次经过除尘系统和脱硫系统，最终通过脱硫系统出口进入烟囱总排口排入大气环境。由于除尘系统和脱硫系统对no
x
气体无明显吸收或去除效果，理论上脱硝系统出口烟气经过除尘、脱硫系统后，烟气中no
x
浓度应该维持不变。同时，由于烟气经过除尘、脱硫系统到达烟囱总排口需要一定的停留时间，因此，在相同时间下，脱硝系统cems与脱硫系统cems存在一定差异。
[0054]
采用烟气示踪法或其他方法分析烟气在脱硝系统出口cems至脱硫系统出口cems的停留时间τ(s)随机组负荷l(mw)的变化关系τ(l)，为后续分析提供基础参考数据。典型计算式如下所示：
[0055][0056]
其中，τ(l)为脱硝系统出口cems至脱硫系统出口cems的停留时间，单位s；q
gas
(l)为机组负荷l时的烟气流量，单位m3/h；l为机组负荷，单位mw；v
s-f
为脱硝系统出口至脱硫系统出口烟道容积，单位m3。
[0057]
某一时刻t烟气从脱硝系统出口出发，到达脱硫系统出口时经过了τ(l)s秒，由于烟气从脱硝系统出口至脱硫出口无no
x
净化设施，因此可以认为no
x
浓度无显著变化；同时，烟气从脱硝系统流动至脱硫出口时，烟气中no
x
已经经过充分混合，因此脱硫系统出口no
x
浓度可以反映烟气中no
x
真实浓度水平，通过比较高频负荷段(步骤s2中识别)t时刻脱硝系统出口no
x
平均浓度c
nox,scr
和t+τ(l)时刻脱硫系统出口no
x
浓度c
nox,fgd
(t+τ(l))(步骤s4)，结合no
x
平均峰值浓度与脱硫系统出口no
x
峰值浓度的相对偏差分析(步骤s5)，可以有效识别脱硝系统出口no
x
浓度分布均匀性情况。
[0058]
某典型300mw机组负荷与烟气停留时间关系示例如表1所示：
[0059]
表1典型机组负荷与烟气停留时间关系(以某300mw机组为例)
[0060]
机组负荷率(％)50％75％100％烟气停留时间(s)624730
[0061]
步骤s4、当机组处于高频负荷段时，启动脱硝系统a、b侧出口no
x
平均浓度与脱硫系统出口no
x
浓度的相对偏差分析。
[0062]
现有的脱硝系统出口通常设有a侧出口和b侧出口，计算脱硝系统a侧出口与b侧出
口的no
x
平均浓度：
[0063][0064]
其中，c
nox,scr
为脱硝系统出口no
x
平均浓度，单位mg/m3；c
nox,a
为脱硝系统a侧出口no
x
浓度，单位mg/m3；c
nox,b
为脱硝系统b侧出口no
x
浓度，单位mg/m3；qa、qb为脱硝系统a侧、b侧烟气流量，单位m3/h。
[0065]
计算脱硝系统a、b侧出口no
x
平均浓度与脱硫系统出口no
x
浓度的平均相对偏差：
[0066][0067][0068]
其中，rd
nox,平均
为脱硝系统a、b侧出口no
x
平均浓度与脱硫系统出口no
x
浓度的平均相对偏差，单位％；rd
nox
(t)为t时刻脱硝系统a、b侧出口no
x
平均浓度与脱硫系统出口no
x
浓度的实时相对偏差，单位％；c
nox,scr
(t)为t时刻脱硝系统a、b侧出口的no
x
平均浓度，单位mg/m3；c
nox,fgd
(t)为t时刻脱硫系统出口no
x
平均浓度，单位mg/m3；t为数据采集周期，单位s；f为数据采集频次，单位s/次。
[0069]
步骤s5、当机组处于高频负荷段时，同步启动脱硝系统出口no
x
平均峰值浓度与脱硫系统出口no
x
峰值浓度的相对偏差分析。
[0070]
在一段评估周期t内，对比相邻峰值时间内脱硝系统出口no
x
平均峰值浓度与脱硫系统出口no
x
峰值浓度的平均相对偏差分布情况，如图2所示，决策是否需要开展脱硝系统喷氨优化调整。
[0071][0072]
其中，rd
nox，peak
(t)为t周期内脱硝系统出口no
x
平均峰值浓度与脱硫系统出口no
x
峰值浓度的平均相对偏差，单位％；c
nox,scr,peak
(k)为t周期内脱硝系统出口第k个no
x
平均峰值浓度，单位mg/m3；c
nox,fgd,peak
(k)为t周期内脱硫系统出口第k个no
x
峰值浓度，单位mg/m3；n为t周期内峰值数量，单位个。
[0073]
步骤s6、脱硝系统喷氨均匀性检测：
[0074]
判据1：rd
nox,平均
》20％
[0075]
判据2：rd
nox，peak
(t)》15％
[0076]
同时满足上述2项判据时，证明脱硝系统a、b侧出口no
x
浓度cems监测数值与a、b侧
出口烟道断面no
x
实际浓度存在较大偏差，已不能有效反映脱硝系统a、b侧真实no
x
排放浓度水平，说明脱硝系统a、b侧喷氨均匀性不佳，容易造成总排口烟气no
x
超标排放，不利于发电机组的环保高效运行，因此机组需要开展喷氨优化调整。
[0077]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。