CN112807944A - 一种用于尾气脱硝的氨水流量调节***及调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于尾气脱硝的氨水流量调节***及调节方法，包括氨水主干路、第一氨水支干路、第二氨水支干路、第一流量调节阀、第二流量调节阀、第一氮氧化物传感器、第二氮氧化物传感器以及主控板，待锅炉改造完成后的入气口处烟气流量稳定后，首先通过对第一流量调节阀进行调节，以对氨水流量进行粗调，从而显著降低排气口处氮氧化物浓度，然后通过对第二流量调节阀进行调节，以对氨水流量进行细调，确保氮氧化物浓度低于排放标准，同时尽可能缩小与排放标准之间的差距，极大降低了氨水成本，在经济效益与环境效益之间取得平衡。

Description

一种用于尾气脱硝的氨水流量调节***及调节方法

技术领域

本发明涉及一种用于尾气脱硝的氨水流量调节***及调节方法，属于氮氧化物烟气处理领域。

背景技术

热电锅炉产生的烟气经SNCR+SCR耦合脱硝处理后残留的氮氧化物含量是烟气排放的重要指标，随着热电锅炉改造进而产能增加，烟气的流量普遍开始增加，相应的氨水流量也相应增加。较少的氨水导致处理后烟气中氮氧化物含量指标不合格，需要进行二次处理，进一步增加了处理成本。而过量的氨水虽然能够确保氮氧化物含量达标，但是氨水的成本显著增加。尤其氨水的生产过程也对环境造成相当大的影响，因此使用过量的氨水处理氮氧化物于环境保护而言得不偿失。因此如何确保氨水流量和烟气流量之间达到匹配，确保氮氧化物指标达标的基础上减少氨水浪费，降低处理成本，显得尤为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足而提供一种对氨水流量和烟气流量进行匹配调节，进而降低烟气处理成本的用于尾气脱硝的氨水流量调节***及调节方法。

解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种用于尾气脱硝的氨水流量调节***，其特征在于，包括氨水主干路、第一氨水支干路、第二氨水支干路、第一流量调节阀、第二流量调节阀、第一氮氧化物传感器、第二氮氧化物传感器以及主控板，第一氨水支干路和第二氨水支干路并联至氨水主干路，第一流量调节阀安装在第一氨水支干路上，第二流量调节阀安装在第二氨水支干路上，第一氮氧化物传感器设置在入气口处，第二氮氧化物传感器设置在排气口处，氨水主干路连通至入气口和排气口之间，第一流量调节阀、第二流量调节阀、第一氮氧化物传感器和第二氮氧化物传感器均电连接至主控板；

第一流量调节阀为等百分比特性阀门，第二流量调节阀为直线特性阀门，通过对第一流量调节阀和第二流量调节阀进行调节，以改变排气口处氮氧化物浓度。

本发明的有益效果为：

第一氮氧化物传感器测得入气口处氮氧化物浓度为a mg/L，第二氮氧化物传感器测得排气口处氮氧化物浓度为b mg/L，第一流量调节阀的最大流量为c kg/h，第二流量调节阀的最大流量为d kg/h，第一流量调节阀的单次开度调节量为n₁，第二流量调节阀的单次开度调节量为n₂，第一流量调节阀为等百分比特性阀门，第二流量调节阀为直线特性阀门。

第一氨水支干路和第二氨水支干路中的氨水在氨水主干路中汇流，进而对入气口和排气口之间的烟气进行处理。作为等百分比特性阀门的第一流量调节阀每次开度增加，对应的氨水流量增量逐渐增大，能够保障基础的氨水供给，第一流量调节阀内流量较大情况下进一步增加开度，能够使氨水流量的剧烈增加，从而能够使低浓度的氮氧化物浓度进一步有效下降，以使氮氧化物浓度满足排放标准。而作为直线特性阀门的第二流量调节阀能够通过开度的调节，使氨水流量等量变化，从而有助于缩小排放出氮氧化物浓度与排放标准之间的差距，以避免氨水的过量使用。第一流量调节阀和第二流量调节阀调节过程相互不会干涉，从而稳定第一流量调节阀和第二流量调节阀的调节效果。待锅炉改造完成后的入气口处烟气流量稳定后，首先通过对第一流量调节阀进行调节，以对氨水流量进行粗调，从而显著降低排气口处氮氧化物浓度，然后通过对第二流量调节阀进行调节，以对氨水流量进行细调，确保氮氧化物浓度低于排放标准，同时尽可能缩小与排放标准之间的差距，极大降低了氨水成本，在经济效益与环境效益之间取得平衡。

一种的用于尾气脱硝的氨水流量调节***的调节方法，第一流量调节阀的单次开度调节量为n₁，第二流量调节阀的单次开度调节量为n₂，第一流量调节阀的开度为pn₁，p为不大于x的自然数，xn₁=1，第二流量调节阀的开度为qn₂，q为不大于y的自然数，yn₂=1。

本发明设定排放标准R mg/L，待第一氮氧化物传感器的检测值a mg/L稳定后，首先调节第一流量调节阀的开度为0，第二流量调节阀的开度为1，然后逐步增加第一流量调节阀的开度，当第二氮氧化物传感器的检测值b mg/L低于R mg/L时，停止对第一流量调节阀调节并开始调节第二流量调节阀，以缩小b和R之间差值。

本发明第二流量调节阀的调节方法如下：

步骤S1:将第二流量调节阀的开度调节至（y-1）n₂，若b＞R，则将第二流量调节阀的开度调回1,调节结束,若b＜R，进入步骤S2；

步骤S2：将第二流量调节阀的开度调节至0，若b＜R，则调节结束，若b＞R，则进入步骤S3;

步骤S3：逐步增加第二流量调节阀开度，直至b＜R，调节结束。

本发明第一流量调节阀开度为1时的流量和开度为（x-1）n₁时的流量之间的差值小于d。

本发明n₁＞n₂。

本发明n₁=0.25，n₂=0.1。

本发明步骤S3中，若对第二流量调节阀的调节次数为z且z不小于3，则对第二流量调节阀第η-1次调节和第η次调节之间时间间隔为t_η-1，η为不小于2且不大于z的自然数，t_η-1＜t_η。

本发明所述主控板电连接有报警器和电子通断阀，电子通断阀位于入气口处，若第一流量调节阀的开度为1时b＞R,则主控板控制报警器发出警报，同时控制电子通断阀断开。

本发明a稳定时a₀-a₁≤a≤a₀+a₁，a₁=0.05a₀。

本发明的其他特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为本发明实施例的氨水流量调节***的拓扑结构示意图；

图2为本发明实施例的氨水流量调节***的控制流程图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。

在下文描述中，出现诸如术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或者位置关系仅是为了方便描述实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例：

参见图1-2，本实施例提供了一种用于尾气脱硝的氨水流量调节***，包括氨水主干路1、第一氨水支干路2、第二氨水支干路3、第一流量调节阀4、第二流量调节阀5、第一氮氧化物传感器6、第二氮氧化物传感器7以及主控板8。

其中第一氨水支干路2和第二氨水支干路3并联至氨水主干路1，氨水主干路1连通至烟气反应室13，第一氨水支干路2和第二氨水支干路3中的氨水在氨水主干路1中汇流，继而流入烟气反应室13中，富含氮氧化物的烟气从烟气反应室13的入气口11流入烟气反应室13内。烟气中的氮氧化物与烟气反应室13中的氨水反应，以降低烟气中氮氧化物含量，然后从排气口12处排出。烟气在氨水烟气反应室13中移动速度较快，因此为了保证氮氧化物的清除效果，氨水流量需要维持在较高水平。

第一流量调节阀4安装在第一氨水支干路2上，第一流量调节阀4对第一氨水支干路2中氨水流量进行控制，第二流量调节阀5安装在第二氨水支干路3上，第二流量调节阀5对第二氨水支干路3中氨水流量进行控制。第一氮氧化物传感器6设置在入气口11处，第一氮氧化物传感器6对入气口11处的氮氧化物浓度进行监测，第二氮氧化物传感器7设置在排气口12处，第二氮氧化物传感器7对排气口12处的氮氧化物浓度进行监测。

第一流量调节阀4、第二流量调节阀5、第一氮氧化物传感器6和第二氮氧化物传感器7均电连接至主控板8，主控板8依据第二氮氧化物传感器7的监测数据对第一流量调节阀4和第二流量调节阀5进行调节控制。此外，主控板8还电连接有报警器9和电子通断阀10，电子通断阀10位于入气口11处，电子通断阀10对入气口11的通断进行控制。

具体的，第一氮氧化物传感器6测得入气口11处氮氧化物浓度为a mg/L，第二氮氧化物传感器7测得排气口12处氮氧化物浓度为b mg/L，氮氧化物浓度的排放标准R mg/L，通过第一流量调节阀4和第二流量调节阀5对氨水流量控制，以控制b＜R。举例而言，a=1且R=0.4的情况下，由于氨水和氮氧化物之间并非完全反应，因此b=0.3时，20%浓度的氨水所需流量约为35-40kg/h，等效于氮氧化物浓度每下降0.1 mg/L对应氨水流量需要提升约5-5.7kg/h，但是当b=0.2时，20%浓度的氨水所需流量为50-70kg/h，等效于氮氧化物浓度每下降0.1 mg/L对应氨水流量需要提升约6.25-8.75kg/h，考虑到氨水本身生产成本以及生产过程中对环境造成的影响，氨水的使用性价比显著下降。因此本实施例的目的在于控制b＜R的情况下，尽可能缩小b和R之间的差值，从而尽可能提升氨水的性价比。

具体的，第一流量调节阀4为等百分比特性阀门，第一流量调节阀4的最大流量为ckg/h，第一流量调节阀4的单次开度调节量为n₁。第二流量调节阀5为直线特性阀门，第二流量调节阀5的最大流量为d kg/h，第二流量调节阀5的单次开度调节量为n₂。为了保证能够对第一流量调节阀4和第二流量调节阀5充分进行利用，第一流量调节阀4和第二流量调节阀5的开度需要能够达到1。同时为了能够保证紧急状态下氨水流量能够调节至0，第一流量调节阀4和第二流量调节阀5的开度需要能够达到0。

基于此：

第一流量调节阀4的开度为pn₁，p为不大于x的自然数，即第一流量调节阀4的开度为0、n₁、2n₁、3n₁、4n₁...（x-1）n₁或xn₁，xn₁=1。对应的第一流量调节阀4的流量为0、λ₁、λ₂、λ₃、λ₄、...λ_x-1或ckg/h。相应的λ₁-0＜λ₂-λ₁＜λ₃-λ₂...＜c-λ_x-1。

第二流量调节阀5的开度为qn₂，q为不大于y的自然数，即第二流量调节阀5的开度为0、n₂、2n₂、3n₂、4n₂...（y-1）n₂或yn₂，yn₂=1。对应的第二流量调节阀5的流量为0、γ₁、γ₂、γ₃、γ₄、...γ_y-1或d kg/h。相应的γ₁-0=γ₂-γ₁=γ₃-γ₂...=d-γ_y-1。

例如当a=1.2，R=0.3的情况下，当b=1时，氨水流量大约需要ω₁kg/h，当b=0.8时，氨水流量大约需要ω₂kg/h，当b=0.6时，氨水流量大约需要ω₃kg/h，当b=0.4时，氨水流量大约需要ω₄kg/h，ω₂-ω₁＜ω₃-ω₂＜ω₄-ω₃。由此可见，每次b值的降低，氨水流量的增量都有所提升，与第一流量调节阀4的调节特性相匹配。因此，每次增加第一流量调节阀4的开度，b值产生的变化量较为恒定，通过增加第一流量调节阀4的开度，能够保障基础的氨水供给，有助于使b值快速下降至R值附近。当b和R较为接近的时候，第一流量调节阀4已经具有一定的开度，氨水流量较大，且d＜＜c，因此第二流量调节阀5的流量在氨水整体流量中占比不大，但是通过对第二流量调节阀5进行调节，可以使氨水流量发生线性微变，从而寻找到氨水的一个特定流量值或流量值范围，保证b＜R的情况下尽可能缩减b和R之间的差值。

氨水流量调节***具体的流量调节方法如下：

步骤S0，首先调节第一流量调节阀4的开度为0，第二流量调节阀5的开度为1，待a和b稳定后，逐步增加第一流量调节阀4的开度，直至b＜R，停止对第一流量调节阀4调节，此时第一流量调节阀4的开度为p₁n₁，第一流量调节阀4的流量为λ_p1，进入步骤S1开始调节第二流量调节阀5；若第一流量调节阀4的开度为1时b仍然大于R,则说明第一流量调节阀4和第二流量调节阀5不能满足锅炉烟气处理需求，主控板8控制报警器9发出警报，同时控制电子通断阀10、第一流量调节阀4和第二流量调节阀5断开，以便于对第一流量调节阀4和第二流量调节阀5进行更换；

考虑到锅炉实际使用工况，本步骤中a稳定时以a₀为中心值上下浮动，浮动比例为5%，即a₀-a₁≤a≤a₀+a₁，a₁=0.05a₀，若a长时间无法使满足该条件，则说明锅炉运行存在异常，需要检修。为便于说明，本实施例中将a视为定值a₀。

步骤S1:将第二流量调节阀5的开度调节至（y-1）n₂，若b＞R，则将第二流量调节阀5的开度调回1,相应特定流量值为（λ_p1+d）kg/h，调节结束,若b＜R，进入步骤S2。

步骤S2：将第二流量调节阀5的开度调节至0，若b＜R，相应特定流量值为λ_p1 kg/h，则调节结束，若b＞R，则说明特定流量值在（λ_p1+d）kg/h和λp₁ kg/h之间，进入步骤S3。

步骤S3：逐步增加第二流量调节阀5开度，直至b＜R，此时第二流量调节阀5的开度为q₁n₂，流量为γ_q1，特定流量值为（λ_p1+γ_q1）kg/h，调节结束。

基于上述操作过程，在步骤S0中，n₁数值不能过小，从而确保b能够快速下降至R以下，减少对第一流量调节阀4的调节次数，步骤S3中，n₂数值不能过大，从而确实地缩减b和R之间的差值，因此n₁＞n₂。

优选的，n₁=0.25，n₂=0.1。

步骤S3中，若对第二流量调节阀5的调节次数为z且z不小于3，则对第二流量调节阀第η-1次调节和第η次调节之间时间间隔为t_η-1，η为不小于2且不大于z的自然数，t_η-1＜t_η。

以本实施例为例，步骤S3中，对第二流量调节阀5总共进行三次增加开度操作，使得第二流量调节阀5的开度从0依次变为n₂、2n₂、3n₂，对应的第二流量调节阀5流量从0依次变为γ₁、γ₂、γ₃，其中第一次操作和第二次操作之间的时间间隔为t₁，第二次操作和第三次操作之间的时间间隔为t₂。由于第二流量调节阀5为直线特性阀门，因此当第二流量调节阀5的流量从γ₁提升至γ₂的过程中会产生较为剧烈的震荡，t₁需要较大以获得较为稳定的b值，当第二流量调节阀5的流量从γ₂提升至γ₃的过程震荡相对平缓，因此t₂可以较小，相应的对应t₁＞t₂。

第一流量调节阀4和第二流量调节阀5由于分别在第一氨水支干路2和第二氨水支干路3上，因此第一流量调节阀4和第二流量调节阀5调节过程相互不会干涉，从而稳定第一流量调节阀4和第二流量调节阀5的调节效果。

进一步的，第一流量调节阀4开度为1时的流量和开度为（x-1）n₁时的流量之间的差值小于d，即c-λ_x-1＜d。

步骤S0中，第一流量调节阀4的开度为p₁n₁时b＜R，对应的氨水总流量为（λ_p1+d）kg/h，因此当第一流量调节阀4的开度为（p₁-1）n₁时b＞R，对应的氨水总流量为（λ_p1-1+d）kg/h。

步骤S2中，氨水总流量为λ_p1 kg/h。

λ_p1-1+d-λ_p1=d-（λ_p1-λ_p1-1）≥d-（c-λ_x-1）＞0，因此步骤S2中氨水流量小于（λ_p1-1+d）kg/h，相应的步骤S2中b＞R，从而避免了步骤S2中b＜R的情况，从而规避了由于第二流量调节阀5的量程限制导致无法使b进一步向R靠近情况的发生。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (10)

1.一种用于尾气脱硝的氨水流量调节***，其特征在于，包括氨水主干路、第一氨水支干路、第二氨水支干路、第一流量调节阀、第二流量调节阀、第一氮氧化物传感器、第二氮氧化物传感器以及主控板，第一氨水支干路和第二氨水支干路并联至氨水主干路，第一流量调节阀安装在第一氨水支干路上，第二流量调节阀安装在第二氨水支干路上，第一氮氧化物传感器设置在入气口处，第二氮氧化物传感器设置在排气口处，氨水主干路连通至入气口和排气口之间，第一流量调节阀、第二流量调节阀、第一氮氧化物传感器和第二氮氧化物传感器均电连接至主控板；

第一流量调节阀为等百分比特性阀门，第二流量调节阀为直线特性阀门，通过对第一流量调节阀和第二流量调节阀进行调节，以改变排气口处氮氧化物浓度。

2.一种如权利要求1所述的用于尾气脱硝的氨水流量调节***的调节方法，其特征在于，第一流量调节阀的单次开度调节量为n₁，第二流量调节阀的单次开度调节量为n₂，第一流量调节阀的开度为pn₁，p为不大于x的自然数，xn₁=1，第二流量调节阀的开度为qn₂，q为不大于y的自然数，yn₂=1。

3.根据权利要求2所述的用于尾气脱硝的氨水流量调节***的调节方法，其特征在于，设定排放标准R mg/L，待第一氮氧化物传感器的检测值a mg/L稳定后，首先调节第一流量调节阀的开度为0，第二流量调节阀的开度为1，然后逐步增加第一流量调节阀的开度，当第二氮氧化物传感器的检测值b mg/L低于R mg/L时，停止对第一流量调节阀调节并开始调节第二流量调节阀，以缩小b和R之间差值。

4.根据权利要求3所述的用于尾气脱硝的氨水流量调节***的调节方法，其特征在于，第二流量调节阀的调节方法如下：

步骤S1:将第二流量调节阀的开度调节至（y-1）n₂，若b＞R，则将第二流量调节阀的开度调回1,调节结束,若b＜R，进入步骤S2；

步骤S2：将第二流量调节阀的开度调节至0，若b＜R，则调节结束，若b＞R，则进入步骤S3;

步骤S3：逐步增加第二流量调节阀开度，直至b＜R，调节结束。

5.根据权利要求4所述的用于尾气脱硝的氨水流量调节***的调节方法，其特征在于，第一流量调节阀开度为1时的流量和开度为（x-1）n₁时的流量之间的差值小于d。

6.根据权利要求5所述的用于尾气脱硝的氨水流量调节***的调节方法，其特征在于，n₁＞n₂。

7.根据权利要求6所述的用于尾气脱硝的氨水流量调节***的调节方法，其特征在于，n₁=0.25，n₂=0.1。

8.根据权利要求4所述的用于尾气脱硝的氨水流量调节***的调节方法，其特征在于，步骤S3中，若对第二流量调节阀的调节次数为z且z不小于3，则对第二流量调节阀第η-1次调节和第η次调节之间时间间隔为t_η-1，η为不小于2且不大于z的自然数，t_η-1＜t_η。

9.根据权利要求3所述的用于尾气脱硝的氨水流量调节***的调节方法，其特征在于，所述主控板电连接有报警器和电子通断阀，电子通断阀位于入气口处，若第一流量调节阀的开度为1时b＞R,则主控板控制报警器发出警报，同时控制电子通断阀断开。

10.根据权利要求3所述的用于尾气脱硝的氨水流量调节***的调节方法，其特征在于，a稳定时a₀-a₁≤a≤a₀+a₁，a₁=0.05a₀。

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