一种scr脱硝催化剂在线检测和喷氨优化控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及SCR烟气脱硝催化剂检测和自动控制技术领域，具体涉及一种SCR脱硝催化剂性能在线检测和喷氨自动控制优化方法。
【背景技术】
[0002]选择性催化还原法(SCR)脱硝工艺是烟气中的NOx与喷入烟道的NH3混合后进入反应器，在催化剂的作用下生成无害的队和H2O,从而降低烟气中含量。
[0003]在实际应用中，对催化剂通用的检测方法是将部分催化剂从反应器中拆下，采用检测装置对催化剂的表观活性、微观结构以及表面沉积物进行检测，以评估催化剂的性能。这种方法虽然具备检测项目全面、结果比较准确的优点，但由于拆除催化剂需停运整个脱硝系统，因此，不可能经常实施，一般利用锅炉停机检修时进行。
[0004]在现有技术中，对SCR脱硝反应系统出口烟气NOx的浓度值进行监视，通过自动调控系统调整喷入反应器的NH3量使反应器出口烟气中NO x的含量达目标值。部分脱硝喷氨自动调控系统采用锅炉负荷或烟气流量等参数经计算转换为喷氨自动调控系统的前馈调节指令，但此指令由于没有考虑催化剂的性能变化的影响，调节效果存在不足。
[0005]现有技术中未对脱硝催化剂的性能进行在线检测，因而存在以下问题:
[0006]1、对运行中的催化剂性能变化情况没有在线监视手段，不便于确定离线检测催化剂的时机；
[0007]2、催化剂的性能变化对喷氨自动调控系统调节性能指标及脱硝效率影响较大，现有技术无法根据催化剂的性能变化情况计算对应工况的理论需求喷氨量，无法根据理论需求喷氨量优化喷氨自动调控系统、实现喷氨量过大报警等功能。
[0008]如何提供一种SCR脱硝催化剂在线检测和喷氨优化控制方法，实现催化剂性能的在线连续检测并根据检测结果指导工厂管理者适时对催化剂进行离线检测或更换、优化喷氨自动调控系统是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0009]为解决现有技术存在的不足，本发明公开了一种SCR脱硝催化剂在线检测和喷氨优化控制方法，实现对SCR脱硝催化剂性能的在线连续检测、根据在线检测结果指导工厂管理者适时对催化剂进行离线检测或更换、优化喷氨自动调控系统、对过量喷氨进行报警和保护。
[0010]为实现上述目的，本发明的具体方案如下:
[0011]一种SCR脱硝催化剂在线检测和喷氨优化控制方法，包括以下步骤:
[0012]步骤一:现场调整锅炉燃烧工况，获取符合条件的实验数据，由实验数据绘制分段拟合直线；
[0013]步骤二:利用分段拟合直线计算对应工况的理论喷氨量，计算欲反应的NOx质量;
[0014]步骤三:在预设条件下分别累加理论喷氨量和实际喷氨量，根据欲反应的NOx质量计算获取理论需求喷氨量；
[0015]步骤四:定期分析累加的理论喷氨量和实际喷氨量的比值，由比值及其减小的趋势，间接得到催化剂的脱硝性能及其下降的趋势，根据获取的理论需求喷氨量得到喷氨自动调控前馈指令、过量喷氨报警值、过量喷氨保护值。
[0016]所述步骤一中，获取符合条件的实验数据包括多个数据组，每个数据组包括在SCR脱硝反应系统处于某一运行状态时得到的一段时间内反应器入口烟气的平均含氧量、已反应的^,质量、喷入反应器的NH 3质量。
[0017]所述步骤一中，由实验数据绘制分段拟合直线，以实验数据中的一段时间内反应器入口烟气的平均含氧量为横坐标，以喷入反应器的順3质量与已反应的NOx质量的比值为纵坐标，绘制分段拟合直线，已反应的NOx质量为SCR反应器入口 NO^农度值减去出口 NO,浓度值得到的差值与烟气流量的乘积；计算得到分段拟合直线每一段的斜率和偏移量。
[0018]所述步骤二中，SCR脱硝反应系统运行期间，根据反应器入口烟气含氧量值对应的分段拟合直线的横坐标值，查找对应的直线段的斜率和偏移量，计算得到对应的纵坐标值，将此纵坐标值与已反应的NOJM量相乘，得到该工况下应喷入的NH3质量，即理论喷氨量；
[0019]SCR脱硝反应系统运行期间，将反应器入口 NOx浓度值减去出口 NOx浓度设定目标值得到的差值与烟气流量相乘，得到当前时刻欲反应的NOx质量；
[0020]所述步骤三中，SCR脱硝反应系统运行期间，在预设条件下，分别累加理论喷氨量和实际喷氨量，并计算二者在一个时间段内所累加的值的比值；
[0021]SCR脱硝反应系统运行期间，根据当前时刻反应器入口烟气含氧量值对应的分段拟合直线的横坐标值，查找对应的直线段的斜率和偏移量，计算得到对应的纵坐标值，将此纵坐标值与当前时刻欲反应的NOJM量相乘，得到与反应器入口烟气含氧量、烟气流量、烟气中NOx浓度值及反应器出口烟气NO ,浓度目标设定值相匹配的理论需求喷氨量。
[0022]所述在预设条件下，分别累加理论喷氨量和实际喷氨量，预设条件为下述条件:
[0023]喷氨自动调控系统处于自动模式；反应器入口和出口烟气NOx、氧量、烟气流量测量仪表及册13流量仪表处于正常检测状态。
[0024]所述步骤四中，将新催化剂刚投入运行时的比值定义为初始值1?，将后续得到的比值定义为k，将k偏离1?的程度作为催化剂性能下降的指标进行统计分析；将理论需求喷氨量除以最近一次计算得到的理论喷氨量累加值和实际喷氨量累加值的比值k，商作为喷氨自动调控系统的前馈调节指令；将理论需求喷氨量乘以系数匕作为实际喷氨量过大的报警值；将理论需求喷氨量乘以系数k2作为实际喷氨量过大的保护定值，k i大于l，k2大于
Ii1 O
[0025]所述多个数据组获取时，反应器入口和出口烟气NOdP氧量测量仪表、反应器烟气流量测量仪表及NH3流量测量仪表处于正常检测状态；确定反应器入口烟气含氧量在正常运行中的变化范围及预设值的个数，选择其中的一个预设值，按下述步骤进行试验得到的数据组:
[0026]A、调整锅炉燃料量及送风量，使反应器入口烟气含氧量达预设值；
[0027]B、手动或自动调整喷氨量使反应器出口 NOx浓度值满足正常运行的要求；
[0028]C、持续运行不少于20分钟，记录这一段时间内反应器入口烟气含氧量平均值、已反应的NOx质量、喷入反应器的NH3质量；
[0029]重复步骤A、B、C，直到完成所有预设值的实验及数据的记录。
[0030]所述步骤一中获取符合条件的实验数据，获取方式为通过实验获取或者通过检索历史数据记录中满足预设条件的数据获取。
[0031]本发明的有益效果:
[0032]本发明对SCR脱硝反应系统进行实验，根据实验获取的反应器入口烟气氧量值、耗NH3量累加值与脱除的NO x量累加值的比值，获取分段拟合直线，利用此直线获取SCR反应器不同工况下的理论喷氨量，将一定时间内理论喷氨量累加值和实际喷氨量累加值的比值k，与新催化剂刚投入运行时的比值h进行比较，将k偏离k C1的程度作为催化剂性能下降的指标进行统计分析，从而达到在线连续检测催化剂性能的目的，为工厂管理者决定适时对催化剂离线检测提供了依据。依据催化剂的当前性能值和烟气参数，计算得到当前理论需求喷氨量，作为喷氨自动调控系统的前馈调节指令，使喷氨量与实际需要相匹配，可减小自动喷氨调节系统动态调控时间和调控过程，从而优化喷氨自动调控系统；依据理论需求喷氨量，计算得到当前喷氨量过大的报警值，当发生报警时，提示运行操作人员查找故障原因，可避免因脱硝反应器出口烟气N0x检测仪表、喷氨自动调控系统等设备出现缺陷而导致的长时间过量喷氨现象；依据理论需求喷氨量，计算得到当前喷氨量过大的保护值，用于与实际喷氨量进行比较，当实际喷氨量因故障导致过大时，限制喷氨流量调节阀继续开大，避免氨逃逸过多等异常情况的发生。
【附图说明】
[0033]图1为实施例公开的一种SCR脱硝催化剂在线检测和喷氨优化控制方法流程图；
[0034]图2为实施例公开的一种SCR脱硝催化剂在线检测和喷氨优化控制装置结构图；
[0035]图中，1、DCS控制器，2、烟气流量检测仪表，3、催化剂原烟侧NOx检测仪表，4、催化