关键词：脱硝，喷氨自动，SCR，优化
1.引言
某电厂2×600MW超临界燃煤机组，为满足大气污染物环保排放要求，先后对2台机组实施了脱硝改造，采用选择性催化还原(SCR)法进行脱硝，控制系统采用国电智深的EDPF-NT DCS控制，接入主机的工程系统进行操作和控制。
2台机组脱硝系统在投入运行的过程中，由于脱硝喷氨自动控制逻辑设计的不完善，加之喷氨调节门的性能不足，导致喷氨自动无法正常投入，完全依靠运行人员手动控制，无法精确控制脱硝出口NOx排放浓度，也增大了运行人员的工作强度。下面对脱硝喷氨自动控制系统存在的问题进行分析并详细介绍了优化方案。
2.初始喷氨自动控制策略
某电厂原脱硝喷氨自动控制策略是经典的前馈加串级回路控制，如图1所示。与单回路比例-积分-微分(PID)相比，串级回路控制相对复杂，由两个控制器串联工作，以主控制器为主导，保证变量稳定为目的，两个控制器协调一致，互相配合。若干扰来自副环，副控制器首先进行粗调，主控制器再进一步进行细调。因此控制质量优于简单控制系统。
主调控制回路：主调节回路有两部分组成，一个控制的是脱硝效率，另一个控制的是出口NOx含量。在操作画面上提供了方式选择供运行人员设置。但两者逻辑原理是一样的，都是用锅炉的总风量的分段函数作为前馈，对主PID模块计算出的值进行修正后得出氨气需求量，形成供氨流量的设定值。
副调控制回路：根据总风量修正计算得到所需要的氨气流量，其作为副调的给定值与氨气流量测量值的偏差经过副调调节后输出控制指令，控制喷氨流量调节阀开度，改变喷氨量大小，最终将出口NOx质量浓度控制在设定值范围内。
3.脱硝喷氨自动控制优化
1）优化后主体仍采用串级回路控制，取消脱硝效率调节，采用控制出口NOx这一方式，如图2所示。根据出口NOx质量浓度与其设定值的偏差经PID调节输出，对计算出的理论所需的喷氨流量进行修正(修正范围0.8～1.2)。
2）通过锅炉实验数据和历史数据计算出氨氮比参数。通过查阅历史数据，得出不同负荷下喷氨量和氮氧化物的比例关系，如表1所示：
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表1：不同负荷下氨氮比
将氨氮比设置成不同负荷下的分段函数f(x)，分段函数输出的值乘上入口氮氧化物测量值与出口设定值间的差值计算出理论的喷氨量。
3）为了减小系统迟延的影响，在控制系统中加入机组负荷率和SCR入口NOX浓度变化率作为喷氨量计算逻辑的前馈。
4）增加供氨人工调整模块。副调控制回路由主调回路修正后得到的喷氨流量，加上运行人员手动偏置量，作为副调的给定值，与喷氨流量测量值的偏差经过PID调节后输出自动控制指令，控制喷氨流量调节阀开度，改变喷氨量大小。
5）设置闭锁条件，克服特殊工况的干扰。当出入口分析仪进行吹扫/标定时，闭锁主调PID运算，保持原输出，减少超调。
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图1 初始喷氨自动控制逻辑SAMA图 图2 优化后喷氨自动控制逻辑SAMA图
4.优化后的效果
优化后的脱硝喷氨自动调节品质有了明显改善，基本满足机组各种参数运行工况的变化，自动调节可长期投入，出口NOx质量浓度基本能稳定在设定值的±20mg/m3范围以内，喷氨自动控制能满足运行要求，氨的逃逸率控制在3×10-6mg/m3内，减轻了运行人员的操作强度，使NOx排放浓度满足环保要求。
5.结束语
在脱销喷氨自动控制系统优化后，采取的核心方式还是常规PID控制。但是值得注意的是在控制系统的设计中采取了许多特殊措施，例如导前微分信号，前馈补偿等，使得检测信号更准确，扰动补偿更加完善，控制性能有较大的提高，在实际应用中取得了较好的控制效果。总之，系统在结构上没有发生根本的变化，毋需花太多的代价，却使控制性能有较大的提高，这是值得在控制系统设计中加以借鉴的。
参考文献：
[1]刘宇鑫，梁红雨，李修成，司瑞才，王松寒. SCR烟气脱硝喷氨自动控制分析及优化[J]. 吉林电力，2017(1):50-52.
附：徐坤，1985年，工程师，从事热控检修工作。
论文作者:徐坤
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年23期
论文发表时间:2020/5/8