一种循环流化床锅炉SNCR与SCR寻优运行控制系统及方法与流程

本发明涉及循环流化床锅炉脱硝，特别是涉及一种循环流化床锅炉sncr与scr寻优运行控制系统及方法。

背景技术：

1、循环流化床锅炉烟气脱硝通常采用sncr脱硝工艺，为实现nox的超低排放，需在竖井烟道处加装scr脱硝装置，以实现sncr和scr的联合脱硝，其中分离筒区域为sncr反应区域，竖井烟道处加装scr脱硝装置的区域为scr反应区域，sncr和scr联合脱硝技术同时具备了两者的技术优势，即结合了sncr的经济性和scr的脱硝效率，并且还能使得sncr脱硝反应后逃逸的还原剂得到利用。

2、目前sncr和scr联合脱硝技术研究主要集中在两方面，一是通过改变烟气混合程度来提高联合脱硝效率；二是通过优化还原剂注射位置来提高联合脱硝效率。但是实际协同运行中sncr和scr脱硝过程中还原剂的消耗总量并未加以有效控制，从而会存在流场不均、氨逃逸增大、空预器堵塞、nox排放指标波动较大等问题；例如，由于sncr反应区域的脱硝效果与温度有直接关系，温度不在850～1100℃区域时，喷入的还原剂会有部分浪费；scr反应区域的脱硝效果与催化剂量有直接关系，当进口nox浓度过高时，喷入相应还原剂后无法有效的消耗，也将造成部分浪费，从而会造成还原剂消耗总量的增加，从而氨逃逸的量增加，增加脱销成本，且后续会造成空预器堵塞腐蚀；所以综上所述，sncr与scr脱硝在实际协同运行过程中，实现还原剂总耗量最小化具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明要提供了一种循环流化床锅炉sncr与scr寻优运行控制系统及方法，实现循环流化床锅炉运行过程中还原剂实时耗量最小化，从而降低还原剂耗量，进而减少空预器堵塞腐蚀，以及尾部设备的腐蚀问题，最终降低nox的控制成本。

2、为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种循环流化床锅炉sncr与scr寻优运行控制方法，涉及循环流化床，所述循环流化床具有sncr反应区域和scr反应区域，包括：

4、获取历史各工况下循环流化床运行过程中sncr反应区域和scr反应区域所消耗的还原剂总量最小时的运行数据，并建立数据库，其中，各工况下对应的运行数据包括：sncr反应区域进出口nox平均浓度、sncr反应区域进出口平均烟气温度及scr反应区域出口nox平均浓度；

5、获取循环流化床实时运行工况下的各运行数据，并通过上述运行数据计算实时sncr反应区域消耗的还原剂量和实时scr反应区域消耗的还原剂量，并得出总量，并将实时sncr反应区域和scr反应区域消耗的还原剂总量与数据库对应相同工况下的还原剂总量相比较；

6、如果实时消耗的还原剂总量不高于数据库对应相同工况下的还原剂总量，则将数据库中此工况下对应的各运行数据更新迭代为实时值，并按照实时工况各运行数据继续运行；

7、如果实时消耗的还原剂总量高于数据库对应相同工况下的还原剂总量，则保持该数据库中此工况下的各运行数据，并将实时工况下运行状态调整至上述数据库中对应相同工况下的各运行数据达到的运行状态，继续运行。

8、优选地，sncr反应区域包括多个sncr反应子区域，当实时消耗的还原剂总量高于数据库对应相同工况下的还原剂总量时，将实时工况下运行状态调整至上述数据库中对应相同工况下的各运行数据达到的运行状态，调整过程如下：

9、实时获取各sncr反应子区域的运行数据，包括进出口处的nox浓度、进出口烟气温度及各sncr反应子区域烟气流量；

10、根据上述数据得出各sncr反应子区域的实时还原剂喷射量，并得出每个sncr反应子区域所需要还原剂喷射量的占比，并根据数据库中对应相同工况下的sncr反应区域的还原剂消耗量按照上述占比重新分配各sncr反应子区域进口处的实时还原剂喷射量，再实时获取分配后的各sncr反应子区域出口处的nox浓度，通过比较各sncr反应子区域出口处的实时nox浓度与数据库中相同工况下出口nox平均浓度，根据比较结果，调节各sncr反应子区域进口处的实时还原剂喷射量，使得sncr反应区域出口处的实时nox平均浓度等于数据库中相同工况下出口nox平均浓度。

11、优选地，在sncr反应区域的还原剂消耗量一定的基础上，调节sncr反应子区域入口处实时还原剂喷射量，比较各sncr反应子区域出口处的实时nox浓度与数据库中相同工况下出口nox平均浓度，根据比较结果，调节各sncr反应子区域进口处的实时还原剂喷射量，具体调节步骤如下：

12、调节各sncr反应子区域入口处实时还原剂喷射量，获取各sncr反应子区域出口处实时的nox浓度得出出口处实时nox平均浓度，比较出口处实时nox平均浓度与数据库中相同工况下的sncr反应区域出口处的nox平均浓度；

13、当出口处实时nox平均浓度不等于数据库中的nox平均浓度，且sncr反应子区域出口处实时nox浓度高于数据库中的nox平均浓度时，增大此sncr反应子区域进口处的实时还原剂喷射量，sncr反应子区域出口处实时nox浓度低于数据库中的nox平均浓度，降低此sncr反应子区域进口处的实时还原剂喷射量，继续比较各sncr反应区域出口处实时的nox平均浓度与数据库中相同工况下的sncr反应区域出口处的nox平均浓度，重复上述步骤进行调节，至sncr反应区域出口处实时nox平均浓度与数据库中的nox平均浓度相同。

14、优选地，scr反应区域出口有多个与多个sncr反应子区域出口一一对应的nox浓度测量区域；

15、当实时运行工况下的sncr反应区域和scr反应区域消耗的还原剂总量为最小值时，调整scr反应区域的还原剂消耗量至上述数据库中对应相同工况下的scr反应区域的还原剂消耗量，在此还原剂消耗量一定的基础上，通过调节各sncr反应子区域出口处实时还原剂喷入量来调节scr反应区域出口处各nox浓度测量区域的nox浓度，使各nox浓度测量区域的nox浓度值等于数据库中所记录的scr反应区域出口nox平均浓度。

16、优选地，在scr反应区域的还原剂消耗量一定的基础上，通过调节各sncr反应子区域出口处实时还原剂喷射量，来调节scr反应区域出口处各nox浓度测量区域的nox浓度，步骤如下：

17、调节各sncr反应子区域出口处实时还原剂喷射量，获取scr反应区域出口处各nox浓度测量区域的nox浓度，比较各nox浓度测量区域内的nox浓度与数据库中相同工况下scr反应区域出口处nox平均浓度；

18、当nox浓度测量区域内的nox浓度大于数据库中相同工况下scr反应区域出口处nox平均浓度时，增大此nox浓度测量区域对应的sncr反应子区域出口处的还原剂喷射量，当nox浓度测量区域内的nox浓度小于数据库中相同工况下scr反应区域出口处nox平均浓度时，降低此nox浓度测量区域对应的sncr反应子区域出口处的还原剂喷射量，继续比较各nox浓度测量区域内的nox浓度与数据库中相同工况下scr反应区域出口处nox平均浓度，如果不同，重复以上调节步骤，直至各nox浓度测量区域内的nox浓度均等于数据库中相同工况下scr反应区域出口处nox平均浓度。

19、优选地，sncr反应区域还原剂消耗量的计算模型如下：

20、

21、式中：q1为sncr反应区域还原剂消耗量，kg/h；w烟气总为烟气总量，106m3/h；δcsncrnox平均为sncr反应区域进口和出口的nox平均浓度的差值，mg/m3；α是sncr反应中氨氮摩尔比调整系数，无量纲；

22、sncr反应子区域还原剂喷入量的计算模型如下：

23、q11＝w烟气×δcsncrnox×α

24、式中：q11为sncr反应子区域还原剂消耗量，kg/h；w烟气为sncr反应子区域内烟气量，106m3/h；δcsncrnox为sncr反应子区域进口和出口的nox浓度的差值，mg/m3；α是sncr反应子区域中氨氮摩尔比调整系数，无量纲。

25、优选地，scr反应区域还原剂消耗量的计算模型如下：

26、

27、式中：q2为scr反应区域还原剂消耗量，kg/h；w烟气总为流经scr反应区域的烟气总量，106m3/h；δcsncrnox平均为scr反应区域进口和出口的nox平均浓度的差值，mg/m3；β是scr反应中氨氮摩尔比调整系数，无量纲。

28、优选地，根据sncr反应区域进口处烟气温度确定sncr氨氮摩尔比调整系数α值，α取值为1.2-2.5；根据sncr反应区域进口处烟气温度确定scr氨氮摩尔比调整系数β值，β取值为1.0-2.0。

29、一种循环流化床锅炉sncr与scr寻优运行控制系统，包括依次连接的锅炉、分离筒和竖直烟道，所述分离筒有多个，所述竖直烟道内沿烟气流通方向依次设有一级省煤器、scr脱硝装置、二级省煤器和空预器,所述每个分离筒的进口和出口均设有喷氨组件、测温装置和第一分时轮测装置，所述scr脱硝装置和所述二级省煤器之间设置有第二分时轮测装置，多个所述分离筒形成sncr反应区域，所述竖直烟道和scr脱硝装置形成scr反应区域；还包括还原剂供给系统，所述还原剂供给系统与所述喷氨组件连接；

30、所述还原剂供给系统、测温装置、第一分时轮测装置和第二分时轮测装置均与外部控制器电连接。

31、相比现有技术，本发明的有益效果在于：

32、通过建立各实时工况下sncr反应区域和scr反应区域消耗的还原剂总量的数据库，作为各工况下sncr反应区域与scr反应区域所消耗的还原剂量最小时的参考值，然后在此数据库的基础上与循环流化床锅炉内sncr反应区域与scr反应区域实时运行所消耗的还原剂总量相比较，并根据比较结果，如果实时运行还原剂总量消耗小于数据库内还原剂数量数值，更新数据库，并继续运行，如果实时运行还原剂总量消耗大于数据库内还原剂数量数值，调整实时运行数据至数据库内所记录的运行数据所达到的运行状态，使得sncr反应区域与scr反应区域实时运行所消耗的还原剂总量最小，从而使得循环流化床锅炉实时运行过程中的sncr反应区域与scr反应区域所消耗的还原剂总量最小，实现还原剂实时耗量最小化，从而降低还原剂耗量，进而减少空预器堵塞腐蚀，以及尾部设备的腐蚀问题，最终降低nox的控制成本。