一种脱硝精细化喷氨双循环控制装置、方法及应用与流程

本发明属于环保设备，尤其是一种脱硝精细化喷氨双循环控制装置、方法及应用。

背景技术：

1、目前，在常规脱硝工艺中，当负荷变动时，脱硝入口nox浓度变化剧烈，为保证超低排放，过量喷氨情况严重，容易造成空预器堵塞和下游设备故障，包括机组安全性降低、风烟道系统阻力增加、恶化换热效果、检修维护量增加、布袋除尘器糊袋、氨逃逸超标、脱硫废水氨氮超标、物耗增加、电耗增加和排烟温度上升等一系列问题，同时大量氨逃逸，也会对大气环境产生二次污染。

2、另外，传统cmes(烟气连续监测系统)测量仪器通常采用单点取样测量方式，通常测量值不能反映准确的实际烟气流量和反应器出入口nox浓度，无法反馈烟道中烟气流量和nox浓度的真实分布情况。

3、第三、常用的精细化喷氨技术中强调脱硝对脱硝入口烟道的分区喷氨改造和脱硝出口网格取样测量仪表的改造，只对喷氨总阀具有一定的控制效果，喷氨分区阀门往往需要人工进行实验标定，无法有效实时在线的精准控制各分区喷入还原剂的量。

4、同时，scr喷氨量仅靠总量调节，传统分区手动阀门通常要求脱硝入口烟气分布均匀且稳定，根据scr入口nox浓度分布调节各手动调节阀开度，从而控制各分区喷入还原剂的量，无法实现在线实时调节功能。随着火电机组灵活性改造和深度调峰的技术要求，负荷波动大造成手动调节的方式已经无法满足scr脱硝装置稳定达标排放的要求。

5、因此亟需一种或多种相关的设备。

6、通过检索，尚未发现与本发明专利申请相关的专利公开文献。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足之处，提供一种脱硝精细化喷氨双循环控制装置、方法及应用。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种脱硝精细化喷氨双循环控制装置，所述装置能够与机组scr系统的scr反应器相连接设置，所述装置包括反应器喷氨总调节阀、氨/空气混合器、nox网格测量取样系统、矩阵式流量计、烟道分区隔板、分区的氨/空气混合器、空氨混合气流量计和调节型电动执行机构，所述矩阵式流量计与入口烟道相连接设置，矩阵式流量计包括多个流量计，所述scr反应器包括入口烟道和出口烟道，入口烟道的入口处依次相连接设置nox网格测量取样系统和多个流量计，所述出口烟道的出口处相连接设置nox网格测量取样系统；

4、所述入口烟道和出口烟道内均紧密相连接设置多个烟道分区隔板，分区隔板的设置方向与气流的方向相平行设置，多个烟道分区隔板将入口烟道分隔成多个独立设置的入口分区烟道，多个烟道分区隔板将出口烟道分隔成多个独立设置的出口分区烟道，矩阵式流量计也与每个入口分区烟道内均相连接设置；

5、所述nox网格测量取样系统也与每个入口分区烟道的入口处和每个出口分区烟道的出口处相连接设置；

6、所述氨/空气混合器的输入端包括氨气输入端和空气输入端，氨/空气混合器的空气输入端与空气输入设备相连接设置，该空气输入设备能够向氨/空气混合器输入空气，氨气输入设备依次通过开关阀、反应器喷氨总调节阀与氨/空气混合器的氨气输入端紧密相连接设置，该氨气输入设备能够向氨/空气混合器输入氨气；

7、所述氨/空气混合器的输出端依次通过分区的氨/空气混合器、空氨混合气流量计、调节型电动执行机构与每个入口烟道的分区烟道紧密相连接设置。

8、进一步地，所述矩阵式流量计能够对scr反应器的入口烟道的入口处烟气流量进行在线快速断面扫描测量，该矩阵式流量计能够同时测量入口烟道入口处截面烟气流量和每个入口分区烟道内的烟气流量；

9、所述nox网格测量取样系统能够对入口烟道的入口处、出口烟道的出口处、每个入口分区烟道的入口处、每个出口分区烟道的出口处的nox浓度均进行测量；

10、所述分区的氨/空气混合器能够将烟气成分混合均匀；

11、所述空氨混合气流量计能够测量空氨混合气的流量，所述调节型电动执行机构能够调节每个入口分区烟道脱硝还原剂的流量。

12、进一步地，所述调节型电动执行机构为调节阀。

13、进一步地，所述调节型电动执行机构为电动调节阀。

14、进一步地，所述nox网格测量取样系统能够对各个分区的nox浓度进行巡回分区取样测量和混合综合取样测量两种测量模式进行切换。

15、进一步地，所述机组scr系统的scr反应器设置为2个。

16、利用如上所述的脱硝精细化喷氨双循环控制装置进行脱硝精细化喷氨的方法，所述方法基于分区流量测量+出入口nox网格取样测量双重精准测量模式来实现喷氨总量控制+分区精调双循环实时在线精细化控制策略，具体包括如下步骤：

17、(1)每台机组scr系统的每个反应器烟道分为n个区域，首先每个分区加装分区的氨/空气混合器，通过分区的氨/空气混合器将烟气成分基本混合均匀；

18、(2)在scr系统每个反应器入口各安装一套矩阵式流量计，该矩阵式流量计对scr入口烟气流量进行在线快速断面扫描测量，该矩阵式流量计也能够同时测量出每个反应器入口烟道截面烟气流量和每个入口分区烟道各自区域的烟气流量；

19、(3)在scr系统每个反应器的入口烟道和出口烟道各安装一套nox网格测量取样系统，用于对入口烟道的入口处、出口烟道的出口处、每个入口分区烟道的入口处、每个出口分区烟道的出口处的nox浓度进行测量；

20、(4)每个入口分区烟道设1套空氨混合气流量计用于空氨混合气流量测量，并设1套调节型电动执行机构用于每个入口分区烟道脱硝还原剂流量调节；

21、(5)应用矩阵式流量计能够同时测量出每个反应器入口烟道截面烟气流量，结合脱硝出入口nox网格取样测量系统对每个反应器出入口nox浓度进行测量，根据公式nox流量＝烟气流量x(出口nox浓度-入口nox浓度)，计算出每个反应器分别所需喷入的还原剂量，从而实现对每个反应器分别对应的喷氨总量的控制，以此为依据来实时在线控制每个反应器喷氨总调节阀的调节开度，能够避免scr系统过量喷氨；

22、(6)应用矩阵式流量计分别测量出反应器每个入口分区烟道内烟气流量，结合脱硝入口nox网格取样测量系统对每个入口分区烟道的nox浓度进行测量，根据公式nox流量＝烟气流量x(出口nox浓度-入口nox浓度)，计算出每个入口分区烟道分别所需喷入的还原剂量，在喷氨总量控制的基础上，进一步通过每个分区所对应的调节型电动执行机构实现对各个分区还原剂量的精准控制，以此为依据来实时在线控制各个分区阀门即调节型电动执行机构的调节开度，能够进一步提高scr出口nox浓度及氨逃逸分布均匀性。

23、利用如上所述的脱硝精细化喷氨双循环控制装置进行脱硝精细化喷氨的方法，当每台机组scr系统设为2个反应器时，所述方法包括如下步骤：

24、(1)每台机组scr系统分为2个反应器，将每个反应器烟道分为n个区域，共计2n个分区，首先每个分区加装分区混合器，通过分区混合器将烟气成分基本混合均匀；

25、(2)在scr系统2个反应器入口各安装一套矩阵式流量计，该测量系统对scr入口烟气流量进行在线快速断面扫描测量，该矩阵式流量计能够同时测量出2个反应器入口烟道截面烟气流量和2n个分区各自区域的烟气流量；

26、(3)在scr系统2个反应器出入口各安装一套nox网格取样测量系统网格测量取样系统，用于对各个分区的nox浓度进行巡回分区取样测量和混合综合取样测量两种测量模式进行切换；

27、(4)每个分区设1套空氨混合气流量计用于空氨混合气流量测量，并设1套调节型电动执行机构用于每个分区脱硝还原剂流量调节；

28、(5)应用矩阵式流量计能够同时测量出2个反应器入口烟道截面烟气流量，结合脱硝出入口nox网格取样测量系统通过混合综合取样测量模式对2个反应器出入口分区nox浓度进行测量，根据公式nox流量＝烟气流量x(出口nox浓度-入口nox浓度)，计算出2个反应器分别所需喷入的还原剂量，从而实现对2个反应器分别对应的喷氨总量的控制，以此为依据来实时在线控制2个反应器喷氨阀门调节开度，能够避免scr系统过量喷氨；

29、(6)应用矩阵式流量计分别测量出的反应器入口2n个分区内烟气流量，结合脱硝入口nox网格取样测量系统通过巡回分区取样测量模式对2n个入口分区nox浓度进行测量，根据公式nox流量＝烟气流量x(出口nox浓度-入口nox浓度)，计算出2n个分区分别所需喷入的还原剂量，在喷氨总量控制的基础上，进一步通过每个分区所对应的调节型电动执行机构实现对各个分区还原剂量的精准控制，以此为依据来实时在线控制各个分区阀门即调节型电动执行机构的调节开度，能够进一步提高scr出口nox浓度及氨逃逸分布均匀性。

30、如上所述的脱硝精细化喷氨双循环控制装置在脱硝方面中的应用。

31、本发明取得的优点和效果是：

32、1、本发明装置通过每个分区设矩阵式流量计，用于测量反应器入口分区内烟气流量，结合脱硝入口nox浓度测量，计算出每个分区所需喷入的还原剂量，在喷氨总量控制的基础上，进一步实现对分区还原剂量的精准控制，以此为依据来实时在线控制各个分区阀门调节开度，可以进一步提高scr出口nox浓度及氨逃逸分布均匀性。

33、2、本发明装置针对脱硝工艺中普遍存在的一些问题进行优化改进，以此来提高scr出口nox浓度及氨逃逸分布均匀性，减少局部的氨逃逸浓度，减轻空预器的abs堵塞，提升scr脱硝系统精细化控制水平。

34、3、本发明装置处理后的脱硝出口(scr出口)与排放口(净烟气)氮氧化物测量数据偏差控制在5mg/m3内，不出现“数据倒挂”的情况，不出现堵灰现象。

35、4、本发明装置能够节省大量液氨，减少氨逃逸，延长催化剂使用寿命，改善周边环境，增强系统热效率，防止空预器堵塞，降低引风机电耗。净烟气的nox值的控制将更加平稳，可有效减少环保考核的发生。

36、5、利用本发明装置，脱硝装置入口nox不高于500mg/nm3条件下，保证脱硝系统的脱硝效率不低于90％，scr出口nox<50mg/nm3(6％氧量，干态)，氨逃逸<2.5ppm。

37、5、利用本发明装置，机组稳定负荷下，净烟气的nox控制误差(实际值与设定值之差)不大于6mg/nm3。

38、6、利用本发明装置，机组变负荷工况下，净烟气的nox控制误差(实际值与设定值之差)不大于15mg/nm3。

39、7、利用本发明装置，启、停磨过程，烟气的nox控制误差(实际值与设定值之差)不大于20mg/nm3。

40、8、常规的烟气流量测点只有一个cems自带的温压流一体化仪表测量流量，由于是单点式测量，通常测量值不能反映准确的实际烟气流量，另外常规cmes中nox的测量也是单点测量，不能准确反应出scr反应器出入口烟道截面上nox浓度的分布情况，根据公式nox流量＝烟气流量x(出口nox浓度-入口nox浓度)可知，当烟气流量和nox浓度都不能准确进行测量时，必然无法实现scr系统的精准控制。基于以上原因，本发明装置首先对scr反应器的烟道进行分区，并加装分区的氨/空气混合器，保证各个分区流场和nox浓度场混合均匀，其次分别在scr系统反应器(如2个反应器)的入口烟道安装矩阵式流量计，在scr系统反应器的出入口烟道均安装nox网格取样测量系统，实现各个分区的烟气流量和出入口nox浓度的精准测量，通过计算首先对反应器喷氨总调节阀进行控制，然后通过在每个分区分别设置空氨混合气流量计和调节型电动执行机构，用于各个分区脱硝还原剂流量的精细控制调节，从而避免scr系统过量喷氨，提高scr出口nox浓度及氨逃逸分布均匀性，提升scr脱硝系统精细化控制水平。