特钢烧结还原剂智能输送喷射系统的制作方法

1.本发明属于喷射系统技术领域，具体为特钢烧结还原剂智能输送喷射系统。


背景技术：

2.目前烟气脱硝的主流工艺为sncr和scr脱硝，两种脱硝工艺还原剂均采用尿素或者氨水，在脱硝系统中尿素和氨水输送量主要通过两种方式调节，第一种是通过变频泵变频调节，尿素或者氨水的输送量需要手动输入频率才能实现流量的调节，此种调节方式虽然能满足现场的使用，但是因为手动输入参数导致尿素或者氨水的输送量仅能通过人的经验进行调节，因为烟气中的氮氧化物波动比较大所以需要人工经常性的进行修改变频参数进行调节，而且此过程中为了环保数据的达标经常性的进行过量喷尿素或者过量喷氨水，因此造成了过量喷尿素或者过量喷氨，导致了能源的浪费。其次因为过量喷尿素或者过量喷氨导致了脱硝废气中氨逃逸超标(目前国家环保要求sncr工艺氨逃逸不超过8mg/nm3，scr工艺不超过2.5mg/nm3)，再次就是因为人工调节需要投入更多的人力去维护；第二种是pid调节(调节阀进行调节，调节阀也称为比例阀)，尿素或者氨水通过工频水泵进行输送，输送过程中也需要手动输入参数也就是需要手动输入调节阀的调节比例来实现尿素或氨水的输送量，导致尿素或者氨水的输送量仅能通过人的经验进行调节，因为烟气中的氮氧化物波动比较大所以需要人工经常性的进行修改调节阀的比例参数进行调节，而且此过程中为了环保数据的达标也是经常性的进行过量喷尿素或者过量喷氨，因此造成了过量喷尿素或者过量喷氨，导致了能源的浪费。其次因为过量喷尿素或者过量喷氨导致了脱硝废气中氨逃逸超标，再次就是因为人工调节需要投入更多的人力去维护；综上两种调节方式都存在以下几个缺陷：
3.1、尿素或者氨水的输送量主要依靠人工经验进行调节，为了保证环保数据的达标，经常性的过量喷尿素或者氨水，不但造成了能源浪费，而且造成了氨逃逸的超标。
4.2、因为需要经常性的手动输入参数调节，人员配置就更多，人力资源的浪费很明显。
5.过量喷尿素或者氨水在sncr工艺中会导致烟气湿度加大，烟道积灰更多，在scr工艺中过量喷尿素或者氨水除了会使烟气湿度加大，烟道积灰更多，同时会降低scr催化剂的活性，使催化剂寿命大幅减低，这样用户在使用此工艺时在更换催化剂的投资成本会大幅上升。例如正常情况下的中低温或中高温催化剂，在合理使用尿素或者氨水的情况下，催化剂使用寿命在3-5年，如经常性过量喷尿素或者氨水后的使用寿命在2-3年(说明：不同品牌的催化剂使用寿命也有所不同)，目前催化剂价格在12000元/m3‑‑
34000元/m3，以180m2烧结机脱硝系统为例，脱硝催化剂使用量为92m3，更换费用在230万左右(烧结机脱硝系统催化剂使用中低温催化剂，价格在26000元/m3)，如果是更大的脱硝系统催化剂的使用量也更大，费用也就越高。


技术实现要素：

6.针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供特钢烧结还原剂智能输送喷射系统，有效的解决了、、、的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：特钢烧结还原剂智能输送喷射系统，特钢烧结还原剂智能输送喷射系统，包括烟气监测模块、控制模块、算法模块、还原剂储存模块、还原剂输送模块、还原剂计量模块以及还原剂喷射模块；烟气监测模块与算法模块连接，算法模块与控制模块连接，还原剂储存模块与还原剂输送模块连接，还原剂输送模块与还原剂计量模块连接，还原剂计量模块与还原剂喷射模块连接，还原剂输送模块、还原剂计量模块与还原剂喷射模块均分别与控制模块连接。
8.优选的，所述烟气监测模块包括烟气在线监测仪表，提供烟气中的污染物及有害物质含量。
9.优选的，所述控制模块包括工控机或上位机组成，用于对系统整体的运行进行控制。
10.优选的，所述算法模块为系统提供理论计算依据，同时将计算依据与编程相结合。
11.优选的，所述还原剂储存模块包括储罐，为净化液体提供一个储存空间。
12.优选的，所述还原剂输送模块包括输送泵，为净化液体提供输送动力。
13.优选的，所述还原剂计量模块通过算法模块的计算后反馈到此装置，起到控制输送量的作用。
14.优选的，所述还原剂喷射模块包括喷枪组，用于对净化液体的喷射，使净化液体与烟气反应。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
16.1、尿素或者氨水的输送量依靠系统自动计算算法进行调节，既保证环保数据的达标，也避免了的过量喷尿素或者氨水，节约了能源，而且满足了氨逃逸的标准。
17.2、自动参数调节，人员配置减少，人力资源得到了节省。
18.3、在还原剂智能输送喷射系统实际运行过程中，以180m2烧结机脱硝系统为例，原系统平均每小时尿素或者氨水的消耗量为350kg，智能系统投入后系统平均每小时尿素或者氨水的消耗量为240kg，按照系统年运行300天计算，共为用户节约792000kg的尿素或者氨水(折合为792吨)，按目前氨水市场价(30％浓度)为2000元/吨，共计为用户节省1584000的运行费用。(备注：此智能系统已在某钢厂投入使用半年，费用计算过程以是保守计算)。同时此智能系统的投入也科学的解决了sncr工艺中烟道积灰严重的问题，其次也科学有效的维护了scr工艺中催化剂的使用寿命。
附图说明
19.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
20.图1为本发明中的流程结构示意图；
21.图2为本发明中的框图结构示意图；
22.图3为本发明中的控制系统结构示意图；
23.图中：1、烟气监测模块；2、控制模块；3、算法模块；4、还原剂储存模块；5、还原剂输
送模块；6、还原剂计量模块；7、还原剂喷射模块。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.1喷氨调节的方式
26.脱硝系统的喷氨量控制，通常有手动、自动控制两种方式。
27.1.1手动喷氨
28.手动喷氨一般以人工调整喷氨流量来实现nox的出口控制。根据出口nox数值，一般控制出口nox在排放标准以下，实际应用过程中，为防止出口参数因烟气波动超标，手动控制流量一般会保留一定裕量，即实际控制参数比出口排放要求低。手动控制方式的特点是，一、需人工监控手动调整还原剂的用量，响应速度及频率较慢二、对烟气负荷变动适应性较差，调整时间长三、以出口cems监测参数为调整依据，因监测系统存在延迟，氨用量调整存在迟滞。
29.1.2自动喷氨
30.自动喷氨方式，可分为反馈控制及前馈+反馈联合控制两种方式。
31.1.2.1反馈控制方式
32.反馈控制方式主要是以出口nox排放参数为调整依据，出口nox目标浓度为系统设定值，nox出口的实际值为调节变量，通过控制目标值和测量值的偏差，采用pid算法进行闭环控制，计算得出系统的喷氨用量，实现对氨调节阀的控制。
33.pid算法
34.pid_3step是一种具有抗积分饱和功能并且能够对比例作用和微分作用进行加权的pidt1控制器。
35.pid算法根据以下等式工作：
[0036][0037]
δy
ꢀꢀꢀ
pid算法的输出值
[0038]
kp
ꢀꢀꢀꢀ
比例增益
[0039]sꢀꢀꢀꢀꢀ
拉普拉斯运算符
[0040]bꢀꢀꢀꢀꢀ
比例作用权重
[0041]wꢀꢀꢀꢀꢀ
设定值
[0042]
x
ꢀꢀꢀꢀꢀ
过程值
[0043]
ti
ꢀꢀꢀꢀ
积分作用时间
[0044]
td
ꢀꢀꢀꢀ
微分作用时间
[0045]aꢀꢀꢀꢀꢀ
微分延迟系数(微分延迟t1＝a
×
td)
[0046]cꢀꢀꢀꢀꢀ
微分作用权重
[0047]
该调节系统的特点是：一、相比于人工调整用量，系统响应调整频率高，可根据偏
差实时调整。二、系统回路较长调节系统存在较大的滞后。三、出口浓度波动较大时，闭环系统不能正常运行。
[0048]
1.2.2前馈+反馈控制方式
[0049]
前馈是指在控制系统中，引入scr反应器入口nox相关参数(nox、流量、o2等)。通过入口nox参数及出口nox设定值，计算烟气所需理论喷氨量。
[0050]
理论喷氨量计算公式：
[0051][0052][0053]
式中：g
nh3
——还原剂耗量，kg/h；q——scr入口烟气流量(标态，干基，基准o2)，m3/h；c
nox
——scr入口no
x
浓度(标态，干基，基准o2，以no2计)，mg/m3；m
no2
——no2摩尔质量，g/mol；m
nh3
——nh3摩尔质量，g/mol；n——氨氮摩尔比nh3/no
x
；c
slipnh3
——氨逃逸浓度(标态，干基，基准o2)，mg/m3；7
nox
——脱硝效率，％。
[0054][0055]
式中：7
nox
——脱硝效率，％；c
noxin
——scr反应器入口烟气no
x
浓度(标态，干基，基准o2)，mg/m3；c
noxout
——scr反应器出口烟气no
x
浓度(标态，干基，基准o2),mg/m3。
[0056]
通过以上公式，计算出前馈理论喷氨量g1；同时，根据出口nox实际值与设定值的偏差，计算出所需补充/减少喷氨量a1；出口氨逃逸实际监测数值与设定值偏差，计算得出喷氨量a2；
[0057]
控制系统最终所需控制的目标喷氨量g目标＝g1+a1+a2，根据目标数值，闭环控制氨调节阀门，实现氨流量的精准调节。
[0058]
实施例一，由图1给出，本实施例的特钢烧结还原剂智能输送喷射系统，包括烟气监测模块1、控制模块2、算法模块3、还原剂储存模块4、还原剂输送模块5、还原剂计量模块6以及还原剂喷射模块7；烟气监测模块1与算法模块2连接，算法模块2与控制模块3连接，还原剂储存模块4与还原剂输送模块5连接，还原剂输送模块5与还原剂计量模块6连接，还原剂计量模块6与还原剂喷射模块7连接，还原剂输送模块5、还原剂计量模块6与还原剂喷射模块7均分别与控制模块3连接。
[0059]
通过烟气监测模块1实时监测烟气中的污染物及有害物质含量，然后通过算法模块2计算出所需的净化液体的用量，接着通过控制模块3控制还原剂输送模块5动作，通过还原剂输送模块5将还原剂储存模块4内的净化液体输送到还原剂计量模块6后通过还原剂喷射模块7喷出。
[0060]
其中还原剂喷射模块7的喷射方式有两种，
[0061]
在脱硝系统中尿素和氨水输送量通过智能自动调节来实现，第一种是通过烟气在线监测仪表与变频器进行连锁，系统自动调节频率，实现原理如下：
[0062]
尿素或者氨水的输送量通过在线监测仪表与脱硝系统还原剂智能输送喷射系统的算法相结合，系统自动追踪烟气中氮氧化物的含量系统算法经自主修正后自动调节频率实现流量的调节，此种调节方式既能满足用户的使用要求，同时达到了尿素和氨水输送量
的精确控制，避免了人工操作导致的过量喷尿素或者氨水，此种脱硝系统还原剂智能输送喷射系统能够良好的适应烟气中氮氧化物波动大、烟气流场不稳定、烟温变化大等多种烟气复杂因素。此智能自动调节过程中既满足了环保数据的达标也避免了过量喷尿素或者氨水，因此为用户节约了能源，同时也节省的运行成本。其次也满足了脱硝废气中氨逃逸标准(目前国家环保要求sncr工艺氨逃逸不超过8mg/nm3，scr工艺不超过2.5mg/nm3)，再次就是节约了人工资源；
[0063]
第二种是通过烟气在线监测仪表与pid调节(调节阀)进行连锁，系统自动调节调节阀的开度比例，实现原理如下：
[0064]
尿素或者氨水的输送量通过在线监测仪表与脱硝系统还原剂智能输送喷射系统的算法相结合，系统自动追踪烟气中氮氧化物的含量系统算法经自主修正后自动调节调节阀比例开度实现流量的调节控制，此种调节方式既能满足用户的使用要求，同时达到了尿素和氨水输送量的精确控制，避免了人工操作导致的过量喷尿素或者氨水，此种脱硝系统还原剂智能输送喷射系统能够良好的适应烟气中氮氧化物波动大、烟气流场不稳定、烟温变化大等多种烟气复杂因素。此自动调节过程中既满足了环保数据的达标也避免了过量喷尿素或者氨水，因此为用户节约了能源，同时也节省的运行成本。其次也满足了脱硝废气中氨逃逸标准(目前国家环保要求sncr工艺氨逃逸不超过8mg/nm3，scr工艺不超过2.5mg/nm3)，再次就是节约了人工资源。
[0065]
由图2给出，所述烟气监测模块1包括烟气在线监测仪表，提供烟气中的污染物及有害物质含量。
[0066]
具体的，所述控制模块2包括工控机或上位机组成，用于对系统整体的运行进行控制。
[0067]
由图3给出，所述算法模块3为系统提供理论计算依据，同时将计算依据与编程相结合，通过理论喷氨量计算公式计算出控制系统最终所需控制的目标喷氨量g目标。
[0068]
由图2给出，所述还原剂储存模块4包括储罐，为净化液体提供一个储存空间。
[0069]
由图2给出，所述还原剂输送模块5包括输送泵，为净化液体提供输送动力。
[0070]
由图2给出，所述还原剂计量模块6通过算法模块3的计算后反馈到此装置，起到控制输送量的作用。
[0071]
由图2给出，所述还原剂喷射模块7包括喷枪组，用于对净化液体的喷射，使净化液体与烟气反应，净化液体为尿素或氨水。
[0072]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0073]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。