火电机组脱硝自动控制系统优化研究

黄明明

摘 要：随着全球环境的压力不断增加，国家对生态环境建设工作引起了重视，火电厂中大气污染区的排放标准不断提高，相关企业必须要进行全面改革，基于此社会背景下，本文针对火电机组脱硝自动控制系统优化展开全面的研究。首先简单了解了火力发电厂脱硝自动控制中存在的问题，然后从脱硝工艺的具体流程和特点进行分析，提出火力发电厂脱硝自动控制的优化对策，继而以实际的应用案例进行全面分析。

关键词：脱硝自动控制系统；故障处理；效应效率；喷氨流量调节阀

中图分类号：X773；TM621 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）19-0163-02

现阶段，国民环境保护意识不断增加，传统以煤炭发电为主的火力发电厂逐渐引起人们的关注，这种火力发电厂本身会释放一定的有害气体，进而对空气造成一定的污染，还会影响到人们的生存环境。因此从SCR尿素脱硝工艺的流程特点入手对火力发电厂脱硝自动控制系统优化进行全面研究，以此从根本上提高燃煤发电机组综合脱硫效率，从根本上减少烟气中二氧化硫的排放，满足国家环境保护部门的要求。

1 火力发电厂脱硝自动控制中存在的问题

1.1 影响火力发电厂脱硝自动控制系统的因素

在实际的调查中发现，新时期，影响火力发电厂脱硝自动控制的因素有很多，主要可以分为三个方面，分别为：测量仪表、锅炉系统、操作人员。首先，测量仪表对火力发电厂脱硝自动控制的影响最为严重，无论是SCR的出入口，还是氮氧化物分析仪，如果这些测量仪表发生故障，就会导致火力发电厂脱硝自动控制系统出现故障。其次，锅炉系统是火力发电厂中的核心，但是还有很多火电厂内部的锅炉，燃煤质量较差、机械设备经常会出现故障，燃烧情况和燃烧质量无法保证。最后，如果火电厂内部的研究人员对脱硝工艺不够了解，在日常工组中没有认识到火力发电厂脱硝自动控制系统的重要性，导致系统故障没有及时处理，系统异常被忽视，都会导致火力发电厂脱硝自动控制系统出现严重的故障，继而对火力发电厂的整体工作效率造成严重阻碍。

1.2 影响火力发电厂脱硝自动控制方式的问题

在对影响火力发电厂脱硝自动控制系统故障因素进行简单分析后，还需要了解影响火力发电厂脱硝自动控制方式的问题，在SCR脱硝工艺中，固定摩尔比是一种较为常见的控制方式，此外对SCR出口氮氧化物浓度值的控制也是一种控制方式，其中后者是在前者的基础上，展开的控制工作。但是两种控制方式在实际应用中均存在着不同程度的问题，在这种控制方式下，控制目标会脱离环保考核目标，而且控制效果也不够限制，两种控制系统只考虑到了机组负荷和烟气量变化的情况，而忽略了机组之间的静态关系，并不符合过国家对火力发电厂的排放控制要求。

2 SCR尿素脱硝工艺的具体流程以及特点

在对火力发电厂脱硝自动控制存在的问题进行了全面的分析后，还需要进一步明确火力发电厂脱硝自动控制，基于此，才能够科学合理的制定火力发电厂脱硝自动控制系统的优化对策。

2.1 SCR尿素脱硝工艺的具体流程

SCR尿素脱硝工艺是火电机组的脱硝自动控制系统中的核心工艺，主要采用水解法和热解法两种溶解尿素，其中热解法较为常见的，在火电机组的脱硝自动控制系统中脱硝工艺以尿素作为吸收剂，整体工艺流程就是让固体尿素溶解成为尿素溶液，再将尿素溶液和加热后的稀释空气进行充分混合，以此生成出氨气和二氧化碳，在经过氨喷射系统，将氨气和烟气进行全面的结合，继而促使氨气和氮氧化物发生反应，最终实现烟气脱硝的目的。

2.2 SCR尿素脱硝工艺的流程特点

在火电机组的脱硝自动控制系统中SCR尿素脱硝工艺得到了广泛应用，是因为SCR尿素脱硝工艺的操作便捷，资源需求较低，维护方面也较为简单，而且其本身的跟踪机组具有着较强的负荷变化能力，整体的响应时间较短，也不需要高压容器，同时也不会产生聚合物，氨气泄漏问题也就从根本上得到避免，安全隐患也随之消除，实用性和安全系全面增强。

3 火力发电厂脱硝自动控制系统的优化对策

通过上文对火力发电厂脱硝自动控制中存在的问题和SCR尿素脱硝工艺的具体流程以及特点的分析可知，当前社会背景下，必须要对火力发电厂脱硝自动控制系统进行全面的优化。

3.1 脱硝自动控制系统进行优化设计

基于SCR脱硝自动控制系统的实际情况，综合考虑系统所处的运行环境，和国家的考核标准，提出对模糊控制、预测控制以及自适应控制等多个方面的优化解决方案，并且对不同的方案进行模拟，确保优化方案的可行性。比如，某公司在对火力发电厂脱硝自动控制进行优化，将氮氧化物浓度值作为实际的调节目标，不够根据机组指令的变化规律，对氮氧化物浓度波动情况进行预测，以此有效降低了氨气消耗量，也避免了叠加震荡问题[1]。

3.2 加强现场设备的故障处理和改进

不仅要对火力发电厂脱硝自动控制系统进行优化之外，还要加强现场设备的故障处理能力和改进能力，比如当SCR出入口的氮氧化物分析仪出现故障后，仪器前段负责取样的胶管就会出现破裂情况，进而导致胶管漏气，最终造成测量数据出现错误，在这样的情况下，相关人员可以取消不必要的部件，或者对仪器前段的预处理部件进行优化。

3.3 保证脱硝自动控制系统正常运行

除了以上两种火力发电厂脱硝自动控制系统的优化对策以外，保证脱硝自动控制系统正常运行也是一种优化对策，首先加强公司内部工作人员的技能培訓，其次要加强尿素区域的检查。在上文中明确指出，工作人员的操作能力是影响脱硝自动控制系统正常运行的因素之一，因此提高工作人员的操作能力和环保意识，就能够有效解决设备问题，保证脱硝自动控制系统正常运行[2]。

4 脱硝自动控制优化后取得的具体成果作用

4.1 公司内脱硝自动控制系统的基本情况

由上可知，在燃煤火电厂排放的气体中包含了多种不同的气体污染物，其中最为主要的就是二氧化硫、氮氧化物这两种，其中氮氧化物在一定的条件下会生成二氧化氮，继而对周围人群的身体健康造成影响，也会对周围的环境造成严重的影响，还会形成酸雨、光化学烟雾等物质，因此必须要控制燃煤火电厂的气体排放量，以此对氮氧化物的排放量进行全面的控制。经过上文的具体分析后，本文以实际案例入手，对内蒙古国华准格尔发电有限责任公司的脱硝自动控制系统进行研究。首先简单了解的内蒙古国华准格尔发电有限责任公司中的脱硝系统组成情况，该公司中的脱硝系统选择了选择性催化换元法，还原剂为氨。公司是尿素热解，流程是尿素先配制成尿素溶液，然后由高流量循环泵供到单元机组。到达单元机组的尿素溶液经过计量分配模块之后进入热解炉，同时由主机过来的一次风经过电加热器加热后也进入热解炉，热解后的氨气分别进入A＼B侧喷氨格栅，其中来自脱硝氨剂制备，氨气和一次风机中的空气，进行充分的整合，其中最为重要的是，氨气的注入量会得到SCR脱硝设备进行监测，不仅如此，在SCR周边区域中的监测分析仪也会对烟气温度、烟气流量等进行检测，以此更好的控制氨气不会发生外泄[3]。

4.2 公司脱硝自动控制系统中存在的问题

在内蒙古国华准格尔发电有限责任公司中，该公司的脱硝自动控制系统曾经出现无法正常投入使用的情况，进而导致公司内部工作人员的工作质量大幅度提升，在人口控制的出口排放出来的氮氧化物浓度较高，效果较差。这是因为脱硝系统需要参考的测量数值较多的，工作人员不仅需要关注出入口上两个氮氧化物的浓度值变化，还要利用自身经验具体判断出入口喷氨量，确定测量数值的准确性，因此对工作人员的要求较高，如果在工作情况较为复杂时，就会导致氮氧化物的浓度值不稳定，氨逃逸率的概率较大，继而导致氮氧化物的浓度值超标，因此必须要提高公司内部该火电机组的脱硝自动控制系统，以此有效提升内蒙古国华准格尔发电有限责任公司的工作效率，保证工作得到全面的落实。

4.3 公司对脱硝自动控制系统的优化对策

针对上文中公司火电机组的脱硝自动控制系统存在的问题进行全面分析后，该公司的有关工作人员提出了提高火电机组的脱硝自动控制系统工作效率的具体解决方法。由上文可知，造成该脱硝自动控制系统运行效率较低，计算值和实际值之间相差较大的主要原因就是烟气流量值没有得到准确计算。因此，相关维修人员，首先针对喷氨流量计算不当这一问题进行优化，考虑到系统所需要的喷氨流量是利用总风量则算出来的，而且这种计算方式也较为准确，因此，该公司改变了传统的计算手段，按照由总风量则算出来的烟气流量进行计算，以此充分满足火电机组的脱硝自动控制系统运行的实际需求。此外，在对该公司进行实际调查的过程中发现，该火电机组的脱硝自动控制系统中缺少前馈环节，现阶段依然采用的多要素串级控制系统，这种控制系统的响应时间较长，已经无法满足，新时期火电厂运行需求，因此要在实际运行的过程中加入前馈环节，并且将入口处的氮氧化物浓度变化情况作为前馈信号，以此在利用副调控制器控制氨气流量。最后，公司还额外增加几个分析仪探头，采样探头是分析仪中的核心部件，通过采样探头收集相应的数据，能够最大程度保证系统的可靠性，因此通过增加采样探头。

4.4 公司在优化后取得的系统成效和作用

在内蒙古国华准格尔发电有限责任公司对内部的火电机组的脱硝自动控制系统进行全面的优化后，氮氧化物测量值波动的情况明显降低，氮氧化物的浓度被有效控制在了设定值范围内，此外，当火电机组的脱硝自动控制系统得到全面的优化后，脱硝系统入口处的氮氧化物浓度下降，自动控制系统可以自行关闭氨气阀，氨气的用量也有所降低，经过实际的测量对比后发现，火电机组的脱硝自动控制系统在优化后，氨气用量降低了20%。氮氧化物浓度下降的同時，排放量也明显降低。

5 结语

综上所述，随着火力发电厂脱硝自动控制系统优化工作不断深入，有效提高了脱硝控制的效应效率，喷氨流量调节阀的响应速度也随之提高，带动整体工作效率的提升，脱硝自动控制系统的策略实施效果显著。在实际的优化过程中，火力发电厂企业要认识到脱硝自动控制系统的优化，不仅可以提高火力发电厂的经济效益，也会给发电厂带来一定社会效益，只有从根本上降低氮氧化物的排放，满足人们需求。

参考文献

[1]贺军.火力发电厂脱硝自动控制系统优化研究[J].现代制造，2017，（21）：64-65.

[2]吕巍，刘洋.火力发电厂脱硝自动控制系统的优化与改进探讨[J].中国高新技术企业，2016，（5）：31-32.

[3]张钧玮.火电机组脱硝自动控制系统优化[J].设备管理与维修，2018，（6）：108-019.

[4]梁华.火力发电厂脱硝自动控制系统的优化与改进探讨[J].工程技术：文摘版，2016，（6）：00246-00246.