1.本发明涉及尾气氮氧化物处理领域。
背景技术：
2.随着环保法律法规和限制标准的越来越严，为防止锅炉内煤气介质燃烧后产生过多的氮氧化物污染环境，应对锅炉尾气进行脱销处理。目前较为成熟的是scr脱硝技术，脱硝系统采取选择性催化还原（scr）法来达到去除烟气中氮氧化物的目的。
3.1、反应原理scr反应器布置在锅炉两组省煤器之间，利用尿素溶液热解后通过喷管格栅喷入炉内与设置两侧催化剂进行反应，进而实现烟气脱硝的目的。化学反应原理：co(nh2)2→
nh3+hcno(异氰氨)，在160摄氏度分解；4no+4nh3+o2→
4n2+6h2o；6no2+8nh3→
7n2+12h2o。
4.2、反应器本工程脱硝装置新装催化剂压降设计值为每层300pa，两层600pa，当压降超过720pa时，系统将发出差压高位报警信号。该报警设定值按初期安装2层催化剂设定。
5.3、氨注射系统一套氨注射栅格为一台scr反应器提供气态氨。来自热解系统的氨/空气混合气体经一个母管上的8个支管喷入上级省煤器前的入口烟道。每个支管上均配有一个手动调节阀，可以在初始运行阶段根据烟气实际分布情况对个支管的喷氨量进行手动调节，使每个喷嘴喷入的氨流量与其覆盖区域的nox浓度匹配。调整好后固定手动调节阀开度，以后不再调整。
6.dcs控制系统利用机组总排口nox浓度，去调节尿素溶液调节阀来控制喷氨量。
7.尿素溶液来自现有300mw机组设备的储存罐利用，新加2台尿素溶液循环泵为脱硝系统提供稳定的尿素溶液，一用一备。
8.4、存在的问题每当有转炉（或焦炉）煤气进入锅炉中燃烧时，锅炉尾气当中的氮氧化物浓度就会随之增大，且转炉（或焦炉）煤气的流量越大，锅炉尾气当中的氮氧化物浓度就会越大，经常出现超标排放。因为超标不得不采取降低锅炉负荷来达到合规排放的措施，给生产和环保都带来极大的影响。
技术实现要素：
9.本发明所要解决的技术问题是：如何在不进行大改的情况下，使用现有的设备和pid调节器实现对转炉和/或焦炉煤气进入锅炉中燃烧时的尾气氮氧化物处理。
10.本发明所采用的技术方案是：一种利用热值和流量预控煤气锅炉脱硝效率的控制系统，高炉煤气与转炉和/或焦炉煤气混合形成混合煤气在炉膛中燃烧后，产生的尾气顺序
通过scr脱销和脱硫塔脱硫通过烟囱排放到空气中，在烟囱口部安装有cems，高炉煤气管路上安装有高炉煤气流量计，在scr脱销过程中，通过热解炉热解尿素容易产生的氨气与尾气中的氮氧化物反应进行脱销，其中，高炉煤气为主燃料，转炉和/或焦炉煤气随时随机参入，转炉和/或焦炉煤气的参入量和时间不可预知，通过pid调节器根据cems检测结果对尿素进口调节阀的开度进行调整，从而控制尿素的流量大小，尿素溶液经过热解炉解热分解成氨水，由喷嘴喷入scr与尾气中的氮氧化物反应，达到使烟囱出口氮氧化物的含量满足排放要求，在转炉和/或焦炉煤气管道上安装流量计，在混合煤气的管道上安装热值仪，pid调节器根据cems、转炉和/或焦炉煤气流量、混合煤气热值调节对尿素进口调节阀的开度进行调整，从而控制尿素的流量大小。
11.在转炉和/或焦炉煤气流量为0时，尿素溶液流量q
尿素
满足公式，q
尿素
=f（q
高炉
，p），q
高炉
为高炉煤气流量，p为烟囱口部cems检测到的氮氧化物含量，f（）为pid调节器内部逻辑公式；在转炉和/或焦炉煤气流量不为0时，尿素溶液流量q
尿素
满足公式，q
尿素
=f（q
高炉
+k*q
转焦
，p），其中，k为常数，取值0.1-10，q
转焦
为转炉和焦炉煤气的流量和。
12.在转炉和/或焦炉煤气流量不为0时，尿素溶液流量q
尿素
的修正值满足公式，q
尿素
=f（q
高炉
+d*k*q
转焦
，p），d为修正系数，d=j总/（j
高炉
+j
转焦
），其中，j总为混合煤气的管道上热值仪测量的热值，j
高炉
为高炉煤气流量q
高炉
折算的数值，j
转焦
为转炉和焦炉煤气流量和q
转焦
折算的数值。
13.当转炉和焦炉煤气流量和q
转焦
大于等于转炉和焦炉煤气流量和设定最大值时，报警提示操作人员进行重点观察，发现异常及时处理；当混合煤气的管道上热值仪测量的热值j总大于等于混合煤气热值最大设定值时，报警提示操作人员进行重点观察，发现异常及时处理。
14.所述发现异常是指，cems检测结果不能满足排放要求，所述及时处理是指，降低高炉煤气的流量，降低降低高炉煤气的流量5%后，5分钟后观察cems检测结果是的满足排放要求，如果不满足继续降低降低高炉煤气的流量5%，直至5分钟后观察cems检测结果满足排放要求。
15.本发明的有益效果是：利用混合煤气的热值和转炉和/或焦炉煤气流量预控煤气锅炉脱硝效率的控制系统，是在原来脱硝控制回路中进行改造，意在解决煤气锅炉因为高炉（或转炉）工况变化使得燃气成份极其不稳定，而现有控制系统不能及时调节喷氨量，影响脱硝效率，经常造成氮氧化物超标排放的隐患。该系统增加了混合煤气热值和转炉和焦炉煤气流量流量检测装置作为前馈控制信号，能够及时依据转炉和/或焦炉煤气流量（或混合煤气热值）的增加而及时调节喷氨量，使得脱硝效率得到很大保障；设置热值和流量变化逻辑判断，对操作人员和控制系统起到超前提醒作用，避免参数超标。
附图说明
16.图1是本发明的流程示意图；图2是现有技术的流程示意图。
具体实施方式
17.如图2所示，80mw机组原有脱销控制系统工作原理如下：
正常情况下，大量而稳定的高炉煤气进入锅炉燃烧，尾气首先经过脱硝装置（scr）对氮氧化物进行吸收，再经过脱硫装置对so2进行吸收，最后通过烟囱排放到大气。在此过程中，脱销控制系统通过尾端cems系统对氮氧化物浓度的检测数据与人工设定值进行比较，然后经过pid调节器对调节阀的开度进行调整，从而控制尿素的流量大小，尿素溶液经过热解炉解热分解成氨水，由喷嘴喷入scr装置与尾气当中的氮氧化物反应吸收，达到氮氧化物的合规排放。
18.然而在实际工艺当中转炉（或焦炉）煤气会随时通过管道参入到高炉煤气当中进入锅炉燃烧，造成炉膛和尾气温度大幅上升，而此时由于炉膛到cems监测点的空间距离较远，氮氧化物浓度检测存在5—7分钟的滞后，等到cems将氮氧化物浓度测量出来，操作人员才能依据该数据修改pid调节器的设定值，同时改变调节阀的开度和尿素的流量，这种滞后的控制方式必然会导致nox浓度增大或超标排放。
19.针对某厂2021年新投用的80mw机组，其锅炉脱硝系统近一年运行当中，因为高炉（或转炉）工况的随机变化使得燃气成份极其不稳定，现有控制系统（由于介质传输和工艺的惯性）来不及及时调节喷氨量，从而影响脱硝效果，经常造成nox指标超标排放的环保事件，因此对现有控制系统进行改造是非常必要的，特提出这种利用热值和流量预控煤气锅炉脱硝效率的控制系统改造建议。下表为20220327cems系统记录的超标数据。
20.根据2022年3月27日超标数据和同一时间转炉煤气的变化量分析，80mw机组超标时转炉煤气用量在逐渐加大（即锅炉燃烧煤气成份在波动），同时锅炉尾气当中的氮氧化物含量随之上升，最后超标。
21.下表是高炉煤气和转炉煤气成份变化的比对表。
22.从上述表格当中可以看出焦炉煤气和转炉煤气当中的co和h2的占比较大，且含量远高于高炉煤气，所以在高炉煤气燃烧时，若突然加入大量的焦炉煤气（或转炉煤气）后会产生极高的热量，造成烟气温度急速上升，氮氧化物浓度也随之快速增长，直至超标。
23.依据山西省环保厅晋环函【2015】856号文件要求：燃气锅炉超低排放在基准氧含量3%的情况下，氮氧化物排放浓度＜50mg/m3。
24.针对工艺特点和环保要求，发明一种利用热值和流量预控煤气锅炉脱硝效率的控制系统，意在解决控制系统能够因煤气成份随机变化而及时调节喷氨量，消除控制滞后现象，保证脱硝效率，使得氮氧化物达标排放。
25.如图1所示，为切底解决现有控制滞后和超标问题，对脱硝和煤气成份的生产工艺求进行了全面的了解和掌握：第一、高炉煤气是锅炉的主要燃料，转炉和/或焦炉煤气可依据转炉和/或焦炉的生产工况随时随机参入；第二、转炉和/或焦炉煤气随时随机参入的时间和大小不可预知；第三、炉膛到cems监测点的空间距离较远，氮氧化物浓度检测存在5—7分钟的滞后；从多次超标事件当中总结出：燃气成份随时随机变化及超标时氮氧化物浓度检测存在5—7分钟的滞后，必须考虑提前预知或预警燃气成份的变化趋势及其变化幅度，方可提前改变喷氨量的大小，才能确保氮氧化物浓度不会超标。
26.基于上述考虑，我们对新型控制系统的设计思路如下：一种利用热值和流量预控煤气锅炉脱硝效率的控制系统，高炉煤气与转炉和/或焦炉煤气混合形成混合煤气在炉膛中燃烧后，产生的尾气顺序通过scr脱销和脱硫塔脱硫通过烟囱排放到空气中，在烟囱口部安装有cems，高炉煤气管路上安装有高炉煤气流量计，在scr脱销过程中，通过热解炉热解尿素容易产生的氨气与尾气中的氮氧化物反应进行脱销，其中，高炉煤气为主燃料，转炉和/或焦炉煤气随时随机参入，转炉和/或焦炉煤气的参入量和时间不可预知，通过pid调节器根据cems检测结果对尿素进口调节阀的开度进行调整，从而控制尿素的流量大小，尿素溶液经过热解炉解热分解成氨水，由喷嘴喷入scr与尾气中的氮氧化物反应，达到使烟囱出口氮氧化物的含量满足排放要求，在转炉和/或焦炉煤气管道上安装流量计（只要转炉和/或焦炉煤气参入，就会有流量信号显示，这样就可以预测到燃气成份的变化），在混合煤气的管道上安装热值仪（依据热值的大小就会知道氮氧化物浓度的变化趋势：热值变大，nox浓度的趋势就会变大，反之亦然），pid调节器根据cems、
转炉和/或焦炉煤气流量、混合煤气热值调节对尿素进口调节阀的开度进行调整，从而控制尿素的流量大小。
27.当转炉煤气流量变大时，尿素调节阀开大，增加scr的喷氨量，从而降低氮氧化物浓度；当转炉和/或焦炉流量信号变小时，尿素调节阀关小，减少scr的喷氨量，从而增大氮氧化物浓度。
28.在转炉和/或焦炉煤气流量为0时，尿素溶液流量q
尿素
满足公式，q
尿素
=f（q
高炉
，p），q
高炉
为高炉煤气流量，p为烟囱口部cems检测到的氮氧化物含量，f（）为pid调节器内部逻辑公式（现有技术）；在转炉和/或焦炉煤气流量不为0时，尿素溶液流量q
尿素
满足公式，q
尿素
=f（q
高炉
+k*q
转焦
，p），其中，k为常数，取值0.1-10，q
转焦
为转炉和焦炉煤气的流量和。
29.在转炉和/或焦炉煤气流量不为0时，尿素溶液流量q
尿素
的修正值满足公式，q
尿素
=f（q
高炉
+d*k*q
转焦
，p），d为修正系数，d=j总/（j
高炉
+j
转焦
），其中，j总为混合煤气的管道上热值仪测量的热值，j
高炉
为高炉煤气流量q
高炉
折算的数值，j
转焦
为转炉和焦炉煤气流量和q
转焦
折算的数值。
30.当转炉和焦炉煤气流量和q
转焦
大于等于转炉和焦炉煤气流量和设定最大值时，报警提示操作人员进行重点观察，发现异常及时处理；当混合煤气的管道上热值仪测量的热值j总大于等于混合煤气热值最大设定值时，报警提示操作人员进行重点观察，发现异常及时处理。增加逻辑判断和报警功能：当转炉煤气流量信号大于等于3000m3/h时，或者当热值大于等于3700kj/m3时，画面进行报警提示操作人员进行重点观察，发现异常及时处理。
31.所述发现异常是指，cems检测结果不能满足排放要求，所述及时处理是指，降低高炉煤气的流量，降低降低高炉煤气的流量5%后，5分钟后观察cems检测结果是的满足排放要求，如果不满足继续降低降低高炉煤气的流量5%，直至5分钟后观察cems检测结果满足排放要求。
32.一个实施例如下：1） 2021年12月底申报流量检测装置（文丘里）备件计划；2022年4月备件调回，在远离锅炉的转炉煤气管道（本实施例中不考虑焦炉煤气）上安装文丘里节流装置，以便尽可能早的检测到煤气成分变化的信号。
33.2）热值仪使用原有备件，安装到转炉煤气和高炉煤气混合后的管道上，以便于准确测量介质热值变化；在文丘里处安装压差变送器。
34.3）敷设从文丘里到dcs控制柜和从热值仪到dcs控制柜的电缆桥架及信号、电源电缆。
35.4）校验第3）项所列电缆，并在就地和dcs柜内接线。
36.5）显示转炉煤气流量和混合煤气热值。建立相关变量与画面显示一一对应并编写它们即将发生变化的逻辑判断：转炉煤气流量≥3000m3/h（混合煤气热值≥3700kj/m3）开始报警，并伴有数字变红、闪烁、声音等，对操作人员起到警示作用。
37.6）编写主副pid调节器的控制程序并制作调节器操作画面。主调节器采用偏差调节，副调节器采用正值调节。将转炉煤气流量和混合煤气热值作为前馈信号。调节器输出信号可以控制尿素流量调节阀。
38.7）打点及静态调试。对新增压差变送器进行差压量程、测量单位、引压方式、信号输出方式等参数一一设置；对热值仪进行严密性检测、上电预热、点火时间及信号输出等参
数设置。就地仪表设置完成后，在dcs画面上对其进行一一打点。对热值仪进行点火试运行，直至热值仪稳定工作。
39.8）添加相关监测参数的历史数据库。对转炉煤气流量、尿素流量、热值、nox浓度等相关变量建立历史数据库。
40.9）动态调试及控制系统投用。在锅炉运行期间进行新的控制系统的试投用，分别调试主副pid调节器的pi值，使控制系统能够及时跟随前馈信号的变化，并保证nox浓度不会超标。
41.这种新型控制系统增加了混合煤气热值和转炉煤气流量检测装置作为前馈控制信号，能够及时依据转炉煤气量（或混合煤气热值）的增加而及时调节喷氨量，使得脱硝效率得到很大保障；设置热值和流量变化逻辑判断，对操作人员和控制系统起到超前提醒作用，避免参数超标。