小型scr煙氣脫硝噴氨控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種脫硝噴氨控制系統(tǒng)及方法，尤其適用于小型燃煤爐上使用的小型SCR煙氣脫硝噴氨控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國(guó)家對(duì)NOx (氮氧化物)排放的管理越來(lái)越嚴(yán)格，精確可控的脫硝技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中越來(lái)越重要。SCR(選擇性催化還原)脫硝技術(shù)是目前多種脫硝技術(shù)中，應(yīng)用最廣、成效較高的脫硝技術(shù)。在我國(guó)，目前發(fā)電廠(chǎng)的脫硝技術(shù)改造中，多采用SCR脫硝技術(shù)方法，其脫硝效率可以達(dá)到80%以上。SCR技術(shù)主要是利用還原劑順3與NO )(反應(yīng)生成無(wú)害的N 2和H2O0目前，國(guó)內(nèi)SCR脫硝主要采用的是固定摩爾比控制方式，這種方法是根據(jù)脫硝效率和催化劑脫硝能力來(lái)控制的方法，按照固定的氨氮摩爾比脫除煙氣中N0X。這種控制方法主要采用設(shè)定值可調(diào)的單回路控制系統(tǒng)，擁有控制回路簡(jiǎn)單易于調(diào)試和整定的優(yōu)點(diǎn)，但存在著過(guò)度脫氮，氨量過(guò)大、運(yùn)行成本過(guò)高的缺點(diǎn)。另外一種控制方法為固定出口 NOx含量控制方式。這種方法過(guò)控制煙氣出口的NOr^度在排放要求以?xún)?nèi)，同時(shí)可以控制NH3用量，減少或者不產(chǎn)生逃逸NH3排放，從而進(jìn)一步提高脫硝效果并且可以有效控制脫硝運(yùn)行成本。但是這種方需要檢測(cè)多個(gè)變量，控制邏輯較復(fù)雜，系統(tǒng)調(diào)試?yán)щy較大，目前應(yīng)用得很少。
[0003]現(xiàn)有的SCR脫硝技術(shù)主要不足包括以下幾個(gè)方面:
1、目前的SCR脫硝實(shí)際應(yīng)用中的控制方法還是主要以經(jīng)典的PID(比例積分微分)控制為主。而PID控制方法雖然在線(xiàn)性控制系統(tǒng)中有著很好的控制效果，但是對(duì)煙氣與冊(cè)13在催化劑作用下隨時(shí)間變化較大這種具有強(qiáng)非線(xiàn)性的脫硝系統(tǒng)，卻難以獲得很好的噴氨控制效果。需要采用更加先進(jìn)與自適應(yīng)能力更強(qiáng)的控制方法。
[0004]2、現(xiàn)有的煙氣出口的煙氣量的測(cè)量方法具有較大的誤差和延時(shí)，難以滿(mǎn)足實(shí)時(shí)與精確控制的要求。如對(duì)多個(gè)煙氣出口一般只采用一個(gè)傳感器，忽略區(qū)域NOx的分布不均勻性，很容易出現(xiàn)測(cè)量誤差，而影響最終的SCR的控制效果。需要對(duì)某個(gè)區(qū)域內(nèi)多個(gè)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，并進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，去掉傳感器誤差較大的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行平均化處理。
[0005]3、SCR脫硝系統(tǒng)一般都針對(duì)于大型燃煤電廠(chǎng)，在DCS基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和控制。而對(duì)于小型燃煤鍋爐，一般的DCS(分布式計(jì)算機(jī)控制)系統(tǒng)在復(fù)雜程度上、成本上都超過(guò)了預(yù)期。目前，還沒(méi)有十分成熟可靠的小型SCR脫硝控制系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)上述技術(shù)的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，脫硝效果好，成本低的小型SCR煙氣脫硝噴氨控制系統(tǒng)及方法。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的小型SCR煙氣脫硝噴氨控制系統(tǒng)，它包括與上位機(jī)相連接的主控單片機(jī)，主控單片機(jī)通過(guò)通信級(jí)聯(lián)模塊分別連接有多個(gè)功能單片機(jī)控制模塊；
所述多功能單片機(jī)控制模塊包括單片機(jī)，單片機(jī)的輸入端通過(guò)電壓電流調(diào)理電路連接有多路煙氣檢測(cè)傳感器，單片機(jī)的輸入端還連接有觸摸屏顯示輸入模塊和通信級(jí)聯(lián)模塊，單片機(jī)的輸出端分別通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路連接有設(shè)置在燃煤鍋爐的蒸汽輸入管道上的蒸汽調(diào)節(jié)閥和設(shè)置在液氨儲(chǔ)氣罐上的液氮調(diào)節(jié)閥，單片機(jī)上還連接有多組用于輸出燃煤鍋爐各閥門(mén)的狀態(tài)信號(hào)繼電器輸入模塊和繼電器輸出模塊。
[0008]所述的主控單片機(jī)和單片機(jī)的型號(hào)均為STC15F2K60S2 ;所述的多功能單片機(jī)控制模塊種煙氣檢測(cè)傳感器共有3種，包括型號(hào)為NB1500的NO5^f感器，型號(hào)為RBl 10-NH 3的NH3傳感器，型號(hào)為YY-Q6212的插入式熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)作為負(fù)荷信號(hào)傳感器，所述的電壓電流調(diào)理電路為繼電器開(kāi)關(guān)輸出器ADAM-40698，可擴(kuò)展連接8路信號(hào)輸入，電壓電流調(diào)理電路上連接有多個(gè)NO5^f感器；所述的觸摸屏顯示輸入模塊型號(hào)為T(mén)K6070IP，通信級(jí)聯(lián)模塊型號(hào)為MAX485。
[0009]一種小型SCR煙氣脫硝噴氨控制方法，其步驟如下:
a.將多功能單片機(jī)控制模塊中的多路煙氣檢測(cè)傳感器設(shè)置在小型燃煤爐的省煤器出口的脫硝反應(yīng)器內(nèi)，上位機(jī)控制主控單片機(jī)通過(guò)通信級(jí)聯(lián)模塊向各個(gè)多功能單片機(jī)控制模塊發(fā)送預(yù)設(shè)放含量數(shù)值，多功能單片機(jī)控制模塊中的多個(gè)煙氣檢測(cè)傳感采集到相應(yīng)的勵(lì))(氣體數(shù)據(jù)、NH 3氣體數(shù)據(jù)和氣體流量數(shù)據(jù)后，將采集數(shù)據(jù)通過(guò)電壓電流調(diào)理電路傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)中；
b.NOx傳感器和負(fù)荷傳感器將檢測(cè)到的信息通過(guò)電壓電流調(diào)整電路，輸入到單片機(jī)的AD轉(zhuǎn)換接口為前饋信號(hào)，NO5^f感器和NH 3傳感器的信號(hào)經(jīng)過(guò)電壓電流調(diào)整電路，輸入到單片機(jī)的AD轉(zhuǎn)換接口為反饋信號(hào)，單片機(jī)將多個(gè)NO5^f感器檢測(cè)到的NO x含量取平均值；單片機(jī)采用模糊控制方法對(duì)前饋信號(hào)和反饋信號(hào)進(jìn)行處理，從而獲取被測(cè)區(qū)域?qū)嶋HNOx含量，單片機(jī)將獲取的實(shí)際NOx含量、氣體流量以及NH3逃逸含量通過(guò)觸摸屏顯示輸入模塊顯示出來(lái)；
c.單片機(jī)將測(cè)量區(qū)域煙氣排放的實(shí)際NOx含量與預(yù)設(shè)NOX#量進(jìn)行比較，單片機(jī)將測(cè)量區(qū)域煙氣排放的NOx含量與預(yù)設(shè)NO x含量相減，得到多功能單片機(jī)控制模塊需要調(diào)節(jié)的NOx^量差值；
d.當(dāng)多功能單片機(jī)控制模塊需要調(diào)節(jié)的NOx含量差值為正值時(shí)，多功能單片機(jī)控制模塊的單片機(jī)啟動(dòng)報(bào)警指示模塊進(jìn)行報(bào)警，并采用模糊自適應(yīng)控制算法，輸出脈沖寬度調(diào)制(PWM)占空比信號(hào)；PWM信號(hào)通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制蒸汽調(diào)節(jié)閥和液氨調(diào)節(jié)閥，增加輸出氨氣的濃度和輸出量；
e.當(dāng)多功能單片機(jī)控制模塊需要調(diào)節(jié)的NOx含量差值為負(fù)值時(shí)，多功能單片機(jī)控制模塊的單片機(jī)關(guān)閉報(bào)警指示模塊，并采用數(shù)字比例積分微分(PID)算法，輸出脈沖寬度調(diào)制(PWM)占空比信號(hào)；PWM信號(hào)通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制蒸汽調(diào)節(jié)閥和液氨調(diào)節(jié)閥，減少液氨的輸出；
f.重復(fù)上述步驟，直到燃煤鍋爐停止工作。
[0010]當(dāng)通過(guò)NH3傳感器檢測(cè)到的含量過(guò)高時(shí)可以通過(guò)觸摸屏顯示輸入模塊控制蒸汽調(diào)節(jié)閥和液氨調(diào)節(jié)閥，減少氨氣的濃度和輸出量，或者通過(guò)在多功能單片機(jī)控制模塊的單片機(jī)中預(yù)設(shè)順3逃逸量的閥值，當(dāng)NH3傳感器檢測(cè)到NH 3逃逸量超過(guò)閥值時(shí)降控制蒸汽調(diào)節(jié)閥和液氨調(diào)節(jié)閥，減少氨氣的濃度和輸出量直至將順3逃逸量降到閥值以下。
[0011]有益效果:本發(fā)明的通過(guò)在設(shè)置小型燃煤爐的省煤器出口的脫硝反應(yīng)器內(nèi)的多路煙氣檢測(cè)傳感器檢測(cè)小型燃煤爐的NOx排放含量，并通過(guò)單片機(jī)對(duì)檢測(cè)到的NOx排放含量進(jìn)行綜合對(duì)比，并根據(jù)判斷后的結(jié)果調(diào)整蒸汽閥門(mén)和液氨閥門(mén)，從而對(duì)小型燃煤爐的NOx排放含量進(jìn)行控制，保證放含量不超過(guò)預(yù)設(shè)值范圍，同時(shí)當(dāng)NH3逃逸量過(guò)高時(shí)可以調(diào)小蒸汽閥門(mén)和液氨閥門(mén)，從而降低NH3含量，通過(guò)單片機(jī)上的顯示輸入模塊顯示當(dāng)前工作情況，多功能單片機(jī)控制模塊的單片機(jī)工作信息通過(guò)通信級(jí)聯(lián)模塊發(fā)送到主控單片機(jī)中匯總，最后發(fā)送給上位機(jī)顯示和儲(chǔ)存，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，脫硝效果好，成本低。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為小型SCR煙氣脫硝噴氨控制系統(tǒng)主控單片機(jī)結(jié)構(gòu)圖；
圖2為小型SCR煙氣脫硝噴氨控制系統(tǒng)的多功能單片機(jī)結(jié)構(gòu)圖；
圖3為小型SCR煙氣脫硝噴氨控制方法的噴氨控制流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0014]如圖1所示，本發(fā)明的小型SCR煙氣脫硝噴氨控制系統(tǒng)包括與上位機(jī)相連接的主控單片機(jī)，主控單片機(jī)通過(guò)通信級(jí)聯(lián)模塊分別連接有多個(gè)功能單片機(jī)控制模塊；主控單片機(jī)的型號(hào)為STC15F2K60S2
如圖2所示，所述多功能單片機(jī)控制模塊包括單片機(jī)，單片機(jī)的型號(hào)為STC15F2K60S2，單片機(jī)的輸入端通過(guò)電壓電流調(diào)理電路連接有多路煙氣檢測(cè)傳感器，所述電壓電流調(diào)理電路為繼電器開(kāi)關(guān)輸出器ADAM-40698，可擴(kuò)展連接8路信號(hào)輸入，所述的多路煙氣檢測(cè)傳感器包括NO5^f感器、NH3傳感器和負(fù)荷信號(hào)傳感器，根據(jù)需要在繼電器開(kāi)關(guān)輸出器上同時(shí)連接不超過(guò)輸入總數(shù)的多個(gè)NO5^f感器和NH3傳感器，提高采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，NOx傳感器型號(hào)為NB1500，NH3傳感器型號(hào)為1?110-見(jiàn)13，負(fù)荷信號(hào)傳感器型號(hào)為￥￥-06212的插入式熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)；單片機(jī)的輸入端還連接有觸摸屏顯示輸入模塊和通信級(jí)聯(lián)模塊，觸摸屏顯示輸入模塊型號(hào)為T(mén)K6070IP，通信級(jí)聯(lián)模塊型號(hào)為MAX485 ;單片機(jī)的輸出端分別通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路連接有設(shè)置在燃煤鍋爐的蒸汽輸入管道上的蒸汽調(diào)節(jié)閥和設(shè)置在液氨儲(chǔ)氣罐上的液氮調(diào)節(jié)閥，單片機(jī)上還連接有多組便于擴(kuò)展的繼電器輸入模塊和繼電器輸出模塊，根據(jù)具體需要可以檢測(cè)燃煤鍋爐各閥門(mén)的狀態(tài)信號(hào)，包括到位信號(hào)、保護(hù)信號(hào)。
[0015]多路煙氣檢測(cè)傳感器