SNCR脱硝精准喷氨控制系统
技术领域
本发明涉及锅炉测温技术领域，尤其涉及一种SNCR脱硝精准喷氨控制系统。
背景技术
SNCR脱硝技术作为一种技术成熟、经济实用的脱硝技术，近年来在垃圾焚烧电站等锅炉中得到了推广和应用。SNCR烟气脱硝是利用喷枪将氨基还原剂(如氨水、尿素)溶液雾化喷入炉膛温度850～1100℃的区域内，热解生成气态NH3，并在没有催化剂的条件下，NH3与NOx进行选择性非催化还原反应，将NOx还原成N2与H2O。近年来SNCR运行中存在的问题，主要表现为氨耗量大、氨逃逸高、SNCR脱硝效率低等问题。究其原因，主要受以下因素影响：
SNCR运行受窗口温度影响明显。SNCR工艺中技术关键是炉内喷氨位置的选取，即窗口温度的选择。理想的温度范围在850～1100℃时，NH3与NOx的还原反应为主。温度超过1100℃时，NH3易被氧化成NOx，氧化反应起主导，烟气中NOx含量不减少反而增加。随着温度降低，还原反应速率降低，反应不充分，造成还原剂流失，对下游设备产生不利的影响甚至造成新的污染。实际运行中，受锅炉负荷变化和燃烧影响，SNCR烟温区温度分布不均匀并存在迁移变化，在没有温度测量手段及时反映温度场变化的情况下，不能对在高温区或低温区的尿素喷枪及时调整喷氨量。因此，针对上述问题，有必要提出进一步地解决方案。
发明内容
本发明旨在提供一种SNCR脱硝精准喷氨控制系统，以克服现有技术中存在的不足。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种SNCR脱硝精准喷氨控制系统，其包括：氨源、喷氨模块、测温模块以及分析模块；
所述测温模块分布于目标区域，所述测温模块包括：至少两个红外测温仪以及若干热电偶，所述目标区域的上游段分布有若干热电偶中的部分，所述目标区域的的中游段分布有所述至少两个红外测温仪，所述目标区域的下游段分布有若干热电偶中的剩余部分，所述分析模块基于所述测温模块采集的温度数据控制所述喷氨模块将来自氨源的氨喷射至所述目标区域。
作为本发明的SNCR脱硝精准喷氨控制系统的改进，所述喷氨模块包括喷枪，所述喷枪通过管路与所述氨源相连接，所述氨源为存放氨的容器。
作为本发明的SNCR脱硝精准喷氨控制系统的改进，所述喷枪的数量为一个或者多个，当喷枪为多个时，多个喷枪的喷射角度相同或者不同。
作为本发明的SNCR脱硝精准喷氨控制系统的改进，所述红外测温仪为两个，所述中游段的左右两侧各自设置有一个所述红外测温仪。
作为本发明的SNCR脱硝精准喷氨控制系统的改进，所述热电偶为12个，所述目标区域的上游段分布有6个热电偶，所述目标区域的下游段分布有其余6个热电偶。
作为本发明的SNCR脱硝精准喷氨控制系统的改进，所述目标区域的上游段的上方、左右两侧各自设置有两个热电偶，所述目标区域的下游段的上方、左右两侧各自设置有两个热电偶。
作为本发明的SNCR脱硝精准喷氨控制系统的改进，所述上游段的各热电偶分布于所述目标区域的一个截面上，所述下游段的各热电偶分布于所述目标区域的另一个截面上。
作为本发明的SNCR脱硝精准喷氨控制系统的改进，所述测温模块反馈给所述分析模块的温度数据通过公式计算：
式中：
Tn——温度场某点n的温度值，单位℃；
Thn——温度场某点n的红外测温仪的测量取值，单位℃；
式中：
作为本发明的SNCR脱硝精准喷氨控制系统的改进，所述分析模块包括控制器和存储器；
所述存储器中存储有基于喷氨量与温度数值建立的标准曲线数据，所述控制器根据有所述测温模块反馈的实时温度数值在标准曲线中的对应关系，控制所述喷氨模块按照对应的喷氨量，将来自氨源的氨喷射至所述目标区域。
作为本发明的SNCR脱硝精准喷氨控制系统的改进，所述建立的标准曲线数据为在对应工作负荷和入口NOX浓度条件下建立的。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明SNCR脱硝精准喷氨控制系统通过设置至少两个红外测温仪以及若干热电偶，并将上述红外测温仪以及热电偶的分布方式进行优化配置，实现了从点测量升级到了线、面测量，不仅提高了测量结果的准确性，而且形成温度场空间分布，直观实时显示喷枪区域温度变化。
同时，温度场的实时测量数据作为SNCR喷氨控制逻辑中的重要参数，通过对比温度分布变化自动控制喷氨量。改善了原有SNCR的粗放控制方式，避免出现低温区的过量喷氨和高温区的无效喷氨，提高了喷氨控制的精准性，提高了SNCR脱硝的高效性，使其达到最佳脱硝效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明SNCR脱硝精准喷氨控制系统一实施例的模块图；
图2为本发明SNCR脱硝精准喷氨控制系统一实施例中红外测温仪和热电偶分布方式的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1、2所示，本发明一实施例提供一种SNCR脱硝精准喷氨控制系统，其包括：氨源、喷氨模块1、测温模块2以及分析模块3。本实施例中，SNCR脱硝精准喷氨控制系统的应用环境为锅炉。
测温模块2分布于目标区域，测温模块2包括：至少两个红外测温仪21以及若干热电偶22。本实施例将上述红外测温仪21以及热电偶22的分布方式进行优化配置，实现了从点测量升级到了线、面测量，不仅提高了测量结果的准确性，而且形成温度场空间分布，直观实时显示喷枪区域温度变化。
具体地，目标区域的上游段分布有若干热电偶22中的部分，目标区域的的中游段分布有至少两个红外测温仪21，目标区域的下游段分布有若干热电偶22中的剩余部分。
一个实施方式中，如图2所示，红外测温仪21为两个，中游段的左右两侧各自设置有一个红外测温仪21。热电偶22为12个，目标区域的上游段分布有6个热电偶22，目标区域的下游段分布有其余6个热电偶22。
此时，目标区域的上游段的上方、左右两侧各自设置有两个热电偶22，目标区域的下游段的上方、左右两侧各自设置有两个热电偶22。同时，上游段的各热电偶22分布于目标区域的一个截面上，下游段的各热电偶22分布于目标区域的另一个截面上。
如上所述，SNCR脱硝精准喷氨控制系统的应用环境为锅炉，此时上述上、中、下游段为锅炉烟道的上、中、下游段。相应的，左右两侧则为烟道的左侧壁面和右侧壁面，上方为烟道上壁面。
测温模块2中，热电偶22测量与红外测温仪21测量结果在烟气温度分布中互补计算。温度场温度经空间虚拟点网格划分，某点温度的计算公式见公式1和公式2，经热电偶22测量与红外测温仪21测量的温度数值经过计算输出实时在线温度场3D温度测量数据，并将温度实时数据送至锅炉的DCS控制系统进行可视化显示和参与SNCR喷氨控制。
具体地，测温模块2反馈给分析模块3的温度数据通过公式计算：
式中：
Tn——温度场某点n的温度值，单位℃；
Thn——温度场某点n的红外测温仪21的测量取值，单位℃；
式中：
分析模块3基于测温模块2采集的温度数据控制喷氨模块1将来自氨源的氨喷射至目标区域。
具体地，分析模块3包括控制器和存储器。其中，存储器中存储有基于喷氨量与温度数值建立的标准曲线数据，控制器根据有测温模块2反馈的实时温度数值在标准曲线中的对应关系，控制喷氨模块1按照对应的喷氨量，将来自氨源的氨喷射至目标区域。
考虑到受炉内烟气流速、温度分布及NOx分布的不利影响，不同锅炉负荷工况下的烟气与还原剂的混合效果差。建立的标准曲线数据为在对应工作负荷和入口NOX浓度条件下建立的。具体地，通过试验手段进行SNCR脱硝性能评估及诊断试验，在锅炉不同锅炉负荷、入口NOx浓度和烟温条件下分别测试，根据试验结果评估出了不同锅炉负荷、入口NOx浓度和烟温条件下的SNCR最佳喷枪投入方式和喷氨量控制水平的喷氨控制策略，并将这些控制策略纳入SNCR喷氨控制逻辑并进行优化。
此外，SNCR投入自动运行过程中，本实施例的喷氨控制系统，根据锅炉负荷、入口NOx浓度以及SNCR喷氨区温度的实时数值变化进行条件判断并自动切换到不同条件下的喷氨控制策略，实现喷氨的适应性自动投运。
喷氨模块1包括喷枪，喷枪通过管路与氨源相连接，氨源为存放氨的容器。其中，喷枪的数量为一个或者多个，当喷枪为多个时，多个喷枪的喷射角度相同或者不同。如此，可实现SNCR喷氨跟随锅炉负荷变动及温度场的准确测量自动控制不同位置喷枪的投退和运行喷枪喷氨量的调节控制。
综上所述，本发明SNCR脱硝精准喷氨控制系统通过设置至少两个红外测温仪以及若干热电偶，并将上述红外测温仪以及热电偶的分布方式进行优化配置，实现了从点测量升级到了线、面测量，不仅提高了测量结果的准确性，而且形成温度场空间分布，直观实时显示喷枪区域温度变化。
同时，温度场的实时测量数据作为SNCR喷氨控制逻辑中的重要参数，通过对比温度分布变化自动控制喷氨量。改善了原有SNCR的粗放控制方式，避免出现低温区的过量喷氨和高温区的无效喷氨，提高了喷氨控制的精准性，提高了SNCR脱硝的高效性，使其达到最佳脱硝效果。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
