脱硝喷氨自动控制策略分析及优化
脱硝系统喷氨自动调节系统控制策略优化
工业技术92 2015年42期脱硝系统喷氨自动调节系统控制策略优化刘长旭大唐辽源发电厂,吉林辽源 136200摘要:在所有新增并投运的烟气脱销机组中新建机组占大多数,但SCR技改项目比例显著增加,从2010年16%的增加至201137.7%年的。
《“十二五”主要污染物总量减排目标责任书》要求年完成的脱销装机容量为6800万千瓦。
但据中国电力企业联合会统计,2012年前10个月国内火电脱销招标为7800万千瓦,预计全年总量约为1亿千瓦,累计脱确机组投运量2亿千瓦左右,未来仍有5亿千瓦左右的存量火电机组需安装脱销装置。
关键词:脱硝系统;喷氨自动调节系统;控制优化中图分类号:X701 文献标识码:A 文章编号:1671-5810(2015)42-0092-021 喷氨混合优化研究重要性工艺设计的关键是实现烟气中氣氧化物和还原剂氨的均勻混合。
若催化剖入口氨氮麼尔比不一致,将会导致还原剂氣体积分数低的区域氮氧化物反应不足,降低催化剂的脱销效率;还原刻氨体积分数高的区域供给过量,氨逃逸增多,未反应的氨随烟气从反应器出口进入下游的空气预热器,在空气预热器的低温段与烟气中的三氧化琉反应生成琉酸氢铵,统酸氢铵具有极强的吸附性,会造成大量灰分沉降在金属表面和卡在层间,引起堵塞,增大烟气流动压降,降低空气预热器的换热性能。
梳酸氢按本身对金属具有极强的腐蚀性,会使空气预热器的使用寿命缩短,与此同时,进入环境的氣会造成二次污染。
烟气和还原剂氨的均勻混合可提高脱确效率,减少催化剖预装量,延长催化剂更替周期,降低投资和运行管理成本,对于火电厂节能减排意义重大。
烟气和还原刻氨的混合主要靠喷氨混合装置来完成,氨空气混合物在烟气的自然端流或静态混合器的扰流作用下实现均句混合。
喷氨装置的喷嘴直径、喷氣角度、喷射速度、连接管上的喷嘴分布、初装喷嘴数量、防磨挡板的结构和布置,混合装置的叶型设计、叶片数目、叶片尺寸、叶片角度和空间布局,均需针对每个烟气脱销项目的烟气参数和烟道特点进行设计和优化。
SCR烟气脱硝喷氨自动控制分析及优化
SCR烟气脱硝喷氨自动控制分析及优化针对某电厂660MW超临界机组在脱硝系统投运时喷氨自动不能正常投入,无法准确控制脱硝出口NOx排放浓度的问题,分析了喷氨自动控制的影响因素,对现有喷氨自动控制采取移位选取不当的烟气自动监控系统(CEMS)取样测点、调整自动吹扫/标定时间及每路进氨支管手阀的开度等开展优化,优化控制系统逻辑:主调控制回路不再修正摩尔比,副调控制回路在得到喷氨流量后加上人员手动偏置量,优化后脱硝喷氨自动调节可以长时间正常投入,出口NOx排放浓度满足了环保达标排放要求。
某电厂2×660MW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,采用选择性催化复原(SCR)法开展脱硝,控制系统采用可编程逻辑控制器(PLC)控制,接入辅网开展操作调整。
2台机组脱硝系统在投入运行的过程中,由于PLC实现复杂自动控制的局限性,加之现场设备及脱硝喷氨自动控制设计的不完善,导致喷氨自动无法正常投入,完全依靠运行人员手动控制,无法准确控制脱硝出口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开展深入分析并优化。
1 SCR脱硝基本原理燃煤电厂锅炉产生的NOx主要来源于燃料型NOx和热力型NOx。
根据NOx生成机理,控制NOx的技术主要包括燃烧时尽量防止NOx的生成技术和NOx生成后的烟气脱除技术。
SCR技术是应用最为广泛的烟气脱硝技术,采用NH3作复原剂,烟气中NOx在经过SCR反应器时,在催化剂的作用下被复原成无害的N2和H2O。
烟气中的NOx 主要有NO和NO2,其中NO占95%左右,其余的是NO2。
要实现高效率脱硝,喷氨流量的控制至关重要。
若喷氨量超过需求量,则NH3氧化等副反应的反应速率将增大,降低NOx的脱除效率,同时形成有害的副产品,即硫酸铵(NH4)2SO4和硫酸氢铵NH4HSO4,加剧对空气预热器换热元件的堵塞和腐蚀;若喷氨量小于需求量,则反应不充分,造成NOx排放超标。
SCR烟气脱硝喷氨流量及其自动控制优化
SCR烟气脱硝喷氨流量及其自动控制优化摘要:介绍了脱硝喷氨流量计的改进,并对喷氨自动逻辑进行了论述,提出了优化喷氨自动的方法。
关键词:脱硝;喷氨流量;自动控制Abstract: the article introduces the denitration spray ammonia flowmeter of improvement, and spray ammonia automatic logic is discussed, and puts forward optimum method of automatic spray ammonia.Keywords: denitration; Spray ammonia flow; Automatic control0引言太仓港协鑫发电有限公司4×300MW机组脱硫脱硝改造工程由2010年11月开工,2011年12月全部完工。
其中脱硝改造工程采用SCR(选择性催化还原法)方法,SCR催化剂布置采用2+1方式,2层运行,1层备用。
二层催化剂设计脱硝效率65%。
脱硝工程投运后,先后出现了喷氨流量计测量不准和喷氨自动无法投入的问题,经过热工人员的仔细研究,对喷氨流量计进行换型改造;对喷氨自动逻辑进行优化,在生产中取得了良好的效果。
1 喷氨流量测量改进1.1 存在问题原设计喷氨流量计采用涡街流量计,测量一直不准确,主要现象是测量值忽大忽小,经常为0,喷氨流量几乎失去监视。
流量计现场安装示意图如下:图1 喷氨流量计安装示意图涡街流量计参数如下:型号:ABB FV4000 VT41通径:DN40流量范围:30-3901.2问题分析涡街流量计基于卡门涡街原理,涡街流量计测量出来的是体积流量,仅与介质的流速有关,与介质的压力、粘度等参数无关。
加装温度、压力传感器后,可以将体积流量换算为质量流量。
现场检查以下几点进行:⑴检查涡街流量计安装是否满足要求。
流量计前有同心收缩闸阀时,前直管段应至少为15D(D为公称直径),流量计有调节阀的,流量计后直管段应至少为10D,现场测量涡街流量计前直管段95mm,后直管段240mm,前、后直管段不满足要求。
影响脱硝喷氨自动调整的因素及对策
直接因素
喷氨量的变化
入口NOx的变化 CEMS的测量
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间接因素
喷氨量的变化
•氨气压力发生变化 •氨气温度发生变化 •变送器测量出现问题 •调节阀门出现问题
氨气压力下降导致出口NOx迅速上升
调节阀门线性不好,导致喷氨流量变化过大
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入口NOx的变化
•负荷发生变化 •烟气流量发生变化 •炉膛燃烧情况发生变化(氧量变化)
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三、应对策略
喷氨量的变化 • 调节器中除了正常的PID参数优化之外还要注意几个 细节:1、出口NOx、入口NOx测点后加入变化速率限 制模块; 2、PID模块加入当CEMS吹扫时自动保持功能; 3、出口NOx的设定值与实际值偏差大切除喷氨 自动的保护值适当放大。 •氨气压力或温度出现异常时,及时从氨区蒸发器系统 分析原因。 •氨气流量测点异常时,在确认流量公式计算无误的前提 下,检查变送器是否存在泄漏或堵塞的情况。 •当供氨调节阀出现抖动、卡塞、死区过大等问题时直接 影响喷氨控制,需要及时处理好阀门的问题。
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影响脱硝喷氨自动调整的 因素及对策
中国华电工程(集团)有限公司
2014 年 010 月
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欢迎各位参加本次技术交流! 希望多提宝贵意见!
• • 主讲人:郝 正 华电工程环保分公司调试售后部
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主要内容:
•脱硝系统中喷氨控制的现状 •影响考核指标——出口NOx的因素 •应对策略
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入口NOx的变化
负荷变动、烟气量变化、炉膛燃烧变化及入口NOx的变化是 一个系统性的变化,各参数之间都有不同程度的联系,这直接 影响喷氨自动中前馈的设定。从理论上来讲,按以下公式可以 计算出所需喷氨量: G=A × N × 10-6 × α ×0.3695 G:所需的喷氨流量(Nm3/H) A:锅炉干烟气量(Nm3/H) N:反应器入口NOx浓度(mg/Nm3) α:NH3/NOx摩尔比 0.3695为NH3/NOx(分子量比) 但是在实际应用中会发现按计算值去喷氨会存在或大或小的偏差, 我认为这是由于目前各种参数的测量不够准确造成的,以目前的测 量手段无法满足要求。而且不同的锅炉,燃烧情况也不尽相同,当 参数发生变化时对入口NOx的影响也不尽相同因此在喷氨自动中应 该使用怎样的前馈及控制策略,还需要我们进一步摸索及讨论。
脱硝系统喷氨优化调节技术
脱硝系统喷氨优化调节技术随着火电厂最新大气污染排放标准的颁布及煤电节能减排升级与改造行动计划的实施,燃煤电厂必须更加严格地控制烟气中NOx的排放量。
选择性催化还原(SCR)脱硝技术因脱硝效率高且运行稳定可靠,而被广泛应用于燃煤电厂。
脱硝效率和氨气逃逸率是衡量SCR脱硝系统运行是否良好的重要依据。
标签:脱硝系统;喷氨优化1 前言SCR脱硝系统是在一定温度范围内,在催化剂的作用下实现还原剂(氨)对烟气NOx的脱除反应,副产物为N2和H2O. SCR脱硝系统中的喷氨格栅可促使氨气和烟气在进入SCR反应器前充分混合。
喷氨不均会降低脱硝性能,喷氨过量时氨逃逸量会增大,形成的硫酸氢氨等物质易造成空气预热器堵塞和冷段腐蚀,喷氨不足时会降低脱硝效率。
2 喷氨格栅对脱硝运行的影响喷氨格栅技术作为目前SCR脱硝喷氨应用最多的技术,其喷氨效果决定了催化剂层氨氮分布情况,直接影响脱硝系统的反应效果。
通常所说的喷氨不均,准确地说,指的是喷氨格栅供氨后烟气中的氨氮摩尔比分配不均,即脱硝系统各反应区域的氨量未按预期的氨氮摩尔比进行分配,而不是喷氨量的分配不均。
只有在烟气流场及NOx浓度场绝对均匀的情况下,才要求喷氨量的均匀分配。
在实际工况下,由于催化剂层各个位置流速不同、NO2浓度不同、催化剂实际性能不同,导致实际需要脱除的NOx量以及处理能力不同,进而实际氨需用量也不尽一致。
脱硝运行中,实际喷氨量与氨需用量的不匹配,是导致局部喷氨过量、氨逃逸高、NOx浓度场不均等问题的主要原因。
喷氨过量造成脱硝效率过高,使得出口NOx浓度出现极低值,同时未能参与反应的氨形成大量氨逃逸,进而引发空预器腐蚀堵塞问题;喷氨不足则导致脱硝效率低,出口NOx浓度偏高,易导致排放浓度超标。
由于脱硝系统对NOx浓度、氨逃逸浓度的监测绝大部分采用单点测量方式,因此在喷氨不均的情况下,极易出现监测数据与实际反应状况不一致的现象,主要体现为脱硝出口与总排口NOx浓度差异大、喷氨量与脱硝效率不匹配、氨逃逸数据低而空预器堵塞严重等情况,严重影响运行人员对脱硝运行状态的判断及调整。
脱硝喷氨自动控制系统现状及优化
脱硝喷氨自动控制系统现状及优化本文表达了华电***发电公司两台2X670MW机组脱硝喷氨自动控制系统,分析了喷氨自动控制系统存在的问题,通过对喷氨自动控制方式和系统设备的不断改良,采用PID 控制参加前馈、动态调整喷氨调门开度等方式,实时调控喷氨量,有效控制出口氮氧化物排放的合理性,确保脱硝系统的安全稳定运行。
关键字:脱硝系统;自动调节;PID控制;过程优化随着我国环保要求的逐渐提高,火电超低排放工作进展迅速。
各大型燃煤火电企业对锅炉开展脱硫、脱硝、除尘装置的建设和改造,脱硫脱硝发展迅速,技术工艺逐渐成熟,但仍有大量问题存在。
《煤电节能减排升级与改造行动计划(20**-20**年)》规定东部地区新建煤电机组大气污染排放基本到达超低排放限值-烟尘、SO2、NOX排放浓度分别不高于10mg/m3、35mg/m3、50mg/m3,相较之前的NOX排放浓度不高于100mg/m3提出了更***求。
持续以往的脱硝技术,已明显不能满足更加严格的烟气出口氮氧化物的排放标准,燃煤机组烟气脱硝系统的优化亟待提高。
1、SCR系统工作原理1.1燃煤企业大都采用选择性催化复原工艺SCR (SelectiveCatalyticReduction)。
将氨类(NH3)复原剂喷入烟气中,与稀释风在混合器中稀释后进入反应器,利用催化剂(铁、钒、铬、钴或钼等金属)在温度200~450℃时将烟气中的NOX转化为氮气(N2)和水(H2O),到达除去氮氧化物的目的,效果明显。
主要反应方程式为:4NH3+4NO+O2->4N2+6H2ONO+NO2+2NH3->2N2+3H2O脱硝系统运行时关键的动态参数为喷氨量。
氨气的喷入量是根据脱硝出口氮氧化物浓度及要求的脱硝效率,在动态下找到最正确喷氨量,实时调整喷氨调节门的开度,确保烟气脱硝效率,增强脱硝系统的可靠性、连续性以及经济性。
喷氨调节门的开度不合理,喷氨量少造成脱硝效率过低,出口氮氧化物排放超标;喷入过多氨气不但增加脱硝运行成本,还会造成氨逃逸(氨逃逸率小于3ppm),未参加化学反应的氨气与烟气中的SO3反应生成硫酸氢氨,附着于催化剂或者飞灰从反应器的出口被带入下游的空气预热器换热面上方,造成催化剂失效、空预器堵塞,还会引起尾部烟道积灰。
燃煤电厂脱硝喷氨自动控制系统存在问题及优化方案
燃煤电厂脱硝喷氨自动控制系统存在问题及优化方案摘要:随着我国对环境保护政策要求的逐年提高,火电机组排放烟气中的NOx已纳入严格监管,选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction,SCR)的烟气脱硝技术因其具有很高的脱硝率、技术可靠、结构简单等优点已成为燃煤电站锅炉控制 NOx排放的主要选择。
脱硝控制系统的关键参数是喷氨量,喷氨量及其控制方式直接关系到电厂NOx排放浓度、装置的脱硝效率及氨逃逸率等指标。
为了开展燃煤电厂脱硝喷氨控制系统的研究,首先分析了传统脱硝系统控制方式以及存在的问题,接着从流场均匀性、出入口NOx浓度、控制策略等3个角度提出相应的优化方案。
通过研究,以期为当前燃煤电厂SCR脱硝系统控制方法存在的问题提供优化的方向。
关键词:选择性催化还原法;脱硝喷氨优化;控制策略;流场;PID0 引言随着“碳达峰、碳中和”目标的提出,能源绿色转型持续推进,可再生能源装机突破10亿千瓦。
2021年,全国全口径火电装机容量13.0亿千瓦,其中,煤电11.1亿千瓦,同比增长2.8%,占总发电装机容量的比重为46.7%。
当前能源消费结构以煤电为主的传统模式向以新能源为主的模式转型,但仍然以煤电为主。
煤炭在燃烧过程中产生大量的氮氧化物(NOx),NOx的排放给生态环境和人类带来严重的危害,2015年12月,国家发布超低排放改造实施方案,要求全国具备改造条件的燃煤电厂进行超低排放改造,改造后的NOx排放量控制在50mg/Nm3范围内[1-3]。
选择性催化还原烟气脱硝技术因其具有很高的脱硝率、结构简单且氨气逃逸率小等优点已成为燃煤电站锅炉控制 NOx排放的主要选择[1]。
通过SCR脱硝反应机理分析,SCR脱硝效率受烟气流速、催化剂特性、喷氨量等多种因素影响,喷氨量的多少是其重要的影响因素之一,对于控制脱硝反应器出口NOx的浓度至关重要。
SCR烟气脱硝控制系统是控制喷氨量的重要系统,能够保障脱硝系统的安全稳定运行,满足脱硝系统性能指标的重要组成部分[4]。
SCR脱硝自动控制智能喷氨优化
SCR脱硝自动控制智能喷氨优化随着社会的发展,科学技术的迅猛进步,自动化水平进一步提高,对火电机组的自动化水平也提出了更高的要求,自动控制技术在火电机组中的应用极大的减少了人力资源,降低了劳动者的劳动强度,提高了生产的经济性。
近几年,国家对燃煤电厂烟气排放标准日益趋严,超低排放后的深度减排,使燃煤机组的一些设备不堪重负,脱硝喷氨的自动控制技术有待提高。
本文主要介绍了脱硝自动喷氨的控制技术以及提高喷氨均匀性的改造措施,详细分析了生产过程中自动喷氨控制存在的问题,产生的原因,提出了有效的解决方案,并应用到实践中,取得了良好的效果。
关键字:自动控制喷氨均匀性氨逃逸空预器堵塞1 引言国家环保形式趋于严峻,随着国家大气污染法规标准越来越严格,冀气领办〔2018〕156号《河北省钢铁、焦化、燃煤电厂深度减排攻坚方案》要求:电厂燃煤锅炉(除层燃炉、抛煤机炉外)在基准氧含量6%的条件下,燃煤电厂氮氧化物排放浓度不高于30mg/m3。
目前我公司执行标准为国家发改委、环境保护部、国家能源局联合下发“《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020年)》(发改能源[2014]2093号),明确要求现役30万千瓦及以上公用燃煤发电机组,实施大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值(即在基准氧含量6%条件下,氮氧化物、二氧化硫、烟尘排放浓度限值分别不高于50mg/m3、35 mg/m3、10 mg/m3)。
随着国家大气环境治理的力度逐步加大,燃煤电厂NOX浓度已降至小时均值不超过30mg/m?,加之国家产业政策的调整各电厂受燃煤成本压力,入厂煤采购形式多样,入炉煤均采用多种煤掺烧入炉,造成锅炉脱硝入口NOX大幅波动,SCR脱硝喷氨自动调节系统普遍存在震荡、延迟大、跟踪慢、过调或欠调等问题,同时由于我公司SCR脱硝喷氨格栅设计不合理,导致SCR脱硝入口NOX 与HN3混合不充分,SCR脱硝出口NOX采用直线型三点取样,使SCR脱硝出口NOX浓度值不具备代表性,导致SCR脱硝喷氨自动控制投入率低、氨逃逸增大、空预器堵塞严重等问题。
影响脱硝喷氨自动调整的因素及对策
影响脱硝喷氨自动调整的因素及对策
1.氨氮浓度波动:脱硝喷氨自动调整的关键指标是氨氮浓度,但由于原料供给的不稳定性,氨氮浓度容易出现波动。
这会导致脱硝系统的调整误差,影响脱硝效果。
针对这个问题,可以增加氨氮浓度监测仪的精度和稳定性,确保准确监测厂内氨氮浓度,并通过自动调整控制阀门和液位控制来平稳供给氨氮。
2.气体温度变化:脱硝过程中,氨气与烟气的混合温度会影响脱硝效果。
而气体温度的变化会导致反应速率的变化,影响脱硝的稳定性。
为了解决这个问题,可以在气体混合段增加温度调节装置,保持稳定的混合温度,并通过温度传感器和控制阀门来实现自动调整。
3.反应时间不足:脱硝喷氨反应时间过短会导致氮氧化物的去除效果不理想。
这可能是由于反应器设计不合理或喷氨量不足造成的。
改进措施可以包括增大反应器容积、调整喷氨位置和增加喷氨量等,以保证充分的反应时间。
4.氨氮供给不足:如果氨氮供给不足,可能导致脱硝效果下降。
这与原料供应不稳定、管道堵塞等问题有关。
为了解决这个问题,可以设置一个氨氮容量的监测和报警装置,及时发现供给不足的情况,并通过增加氨氮供给的管道和增加喷氨设备等来解决。
5.氨氮浓度超标:若氨氮浓度超过规定的排放标准,可能会导致环境污染。
这可能是由于操作不当或氨氮供给过剩导致的。
需要通过对氨氮供给系统进行调整,减少氨氮的喷入量,并加强对脱硝过程的监控和控制,以确保氨氮浓度始终在合理范围内。
综上所述,脱硝喷氨自动调整的因素及对策有很多,需要综合考虑原料供给、温度变化、反应时间等因素,并通过优化设计和增加自动控制系统来确保脱硝效果的稳定和可靠。
脱硝优化控制介绍 - 副本
中,运行人员往往可以根据NOx的偏差及其偏差的变化率来快速调氨气调
门的开度,而这种快速操作的思想完全可以也只能通过以模糊控制理论为 基础的智能前馈控制器来实现; *传统的前馈一旦整定好是固定不变的,智能前馈是根据SCR的实际工 况及当时NOx的变化情况来决定加多少前馈量; *智能前馈实现了在机组升、降负荷过程中,快速调整氨气调门开度的 控制策略。
氨气调门开度
相位补偿的控制策略
在保证稳定性的前提下,可加快控制器的动作速度
+
-
调节器
脱硝过程 大滞后 被控对象
NOx排放量
惯性、滞后 较小的等效 动态对象
相位补偿 网络
状态变量控制策略
烟气流量
氨气调门
SCR入口NOx
NOx1
NOx2
NOx3
NOx4
监测点NOx
由SCR脱硝过程模型 估计流程中各点NOx
T
. . .
∑
fi x
监测点NOX
x
x ,x ,
1 2
输入层 输入向量
,xp
输出层 1i m
x= [x1 , x2 ,…,xn ]T∈Rn 为输入向量;φ(· )为径向基函数RBF,一般取为高斯函数 φ(x)=exp(-x2/σ2),‖· ‖为欧几里德(Euclidean)范数, cj=[c1j,c2j,…,cnj]T∈Rn 为RBF数据中心,φ对中心点径向对称,σj为径向基函数的宽度,wji为第j个基函数输出与 第i个输出节点的连接权值,h为隐层节点的数目,输出层有m个节点,i(x)为网络的第i 个输出量。
采用基于大滞后控制理论,如:预测控制 技术、相位补偿及状态变量控制技术取代传 统的PID控制。 采用神经网络技术处理被控过程的非线性及 时变性。
烟气脱硝喷氨自动控制回路的优化分析
烟气脱硝喷氨自动控制回路的优化分析摘要:SCR系统由SCR反应器/催化剂系统、烟气/氨的混合系统、氨的储备与供应系统、烟道系统和SCR控制系统组成。
随着国家对NOx的排放标准越来越严格以及原有SCR系统氨逃逸率高的问题越来越普遍,不管是从经济还是环保方面考虑,喷氨自动控制系统的优化控制都具有重要意义,近年来对喷氨自动控制系统进行优化研究的机构和企业越来越多,然而不管是从科学研究还是工程实例中发现,传统自动控制方式极易导致氨逃逸率高的问题,对现有的控制方式进行优化设计意义重大。
关键词:烟气脱硝;喷氨自动控制;回路优化SCR技术已经广泛应用于国内各大燃煤电厂和各工业锅炉,随着我国环境压力进一步加大,SCR技术已经成为现阶段脱硝技术中不可缺少的一部分。
自2015年来我国加强对NOx排放的控制,对原有SCR的脱硝效率提出更高要求,在现阶段经济下行的新环境下,原本的SCR设备氨逃逸率较高,急需进行优化。
研究表明SCR入口NOx浓度的变化对SCR系统喷氨自动控制的稳定投运带来较大的运行压力。
在未来一段时间内,研究并摸索出SCR系统关键运行参数对喷氨自动控制稳定投运的逻辑关系对全面优化提升SCR系统喷氨自动控制至关重要,届时,将形成以传统定值控制为基础,耦合先进模型辨识、预测控制、人工智能先进算法的SCR系统喷氨自动控制体系,这对于保证超低排放改造后SCR系统的安全高效运行具有非常重要的意义。
一、SCR工作原理及流程SCR工艺是在催化剂作用下以液氨为介质,通过化学反应使NOx转化为N2和H2O。
SCR系统一般由液氨存储系统、氨/空气喷射系统及催化反应器系统组。
首先,将液氨槽车内液氨卸入液氨储槽,然后进入氨气蒸发器将液氨加热蒸发成氨气,再经过气液分离器后氨气调压至所需压力进入氨气缓冲罐,送出气化站供后续使用。
氨气进入SCR区后一般分为两路,反应器内烟气浓度等经DCS计算后通过调节阀调节气氨的流量后进入氨/空气混合器使空气和氨气以文丘里管喷射的方式在混合器内进行混合后送至分配总管,由总管通过每个支管的流量调节进入喷氨格栅,继而进入SCR反应器中与NOx进行催化反应。
SCR脱硝自动控制策略分析及优化
SCR脱硝自动控制策略分析及优化摘要:脱硝系统是降低NOx排放量的必要设施,而如何控制还原剂的流量则成为控制NOX排放的关键因素,本文从脱硝系统原理、还原剂流量自动控制的策略等方面入手,深入浅出地论述了脱硝系统自动控制的相关控制策略和优化思路,对其他脱硝项目的调试和运行也具有重要的借鉴意义。
一.引言华能聊城电厂#7炉为1100t/h自然循环锅炉,采用SCR脱硝技术,烟气脱硝系统于2013年初投入运行,DCS为新华的XDPS400控制系统。
2019年5月,机组DCS系统进行改造,更换为和利时的MACS6控制系统。
为解决之前脱硝自动控制效果不佳的问题,在DCS系统改造的过程中,对脱硝自动控制提出了优化要求。
本文重点讨论改造过程中对喷氨自动控制的策略与参数的优化和改进。
二.SCR脱硝工艺简述SCR(Selective Catalytic Reduction)技术,即选择性催化还原法脱硝技术。
废气中的NOX与氨水、尿素或其它含有氨基的物质进行反应,生产氮气和水。
以氨气作为还原剂为例,SCR的化学反应方程式为:4NO + 4NH3+O2?→ 4N2?+6H2O2NO2?+ 4NH3?+ O2? → 3N2?+ 6H2OSCR系统主要包含了反应器、还原剂储罐、还原剂喷射系统和催化剂,在还原剂喷射和烟气进行完全混合后,废气进入催化剂层进行脱硝反应。
聊城电厂#7炉配备了1个氨区和两个SCR反应区,氨区包含了液氨存储和蒸发系统,氨气与稀释风机过来的空气以及烟气混合进入SCR反应器进行脱硝反应。
SCR反应区位于省煤器出口和空预器入口之间,每台SCR反应布置两层催化剂,并预留1层备用,即2+1的布置方式。
烟气中的NOX经过还原剂喷射系统与氨气混合均匀后,在催化剂的作用下发生催化还原反应。
三.自动控制策略及优化3.1优化前基于机组负荷的理论氨流量算法对出口NOX的串级控制方式原系统采用的控制方式为基于对出口NOX的串级回路,逻辑如图1所示。
火电厂脱硝SCR区喷氨存在的问题及几种优化解决方案
科学技术创新2020.29传统氨分配方式(喷氨格栅)是假定烟气流量及NOx 分布是固定不变的,而实际上锅炉负荷或燃烧方式调整时,烟气流量和NOx 的分布是随着变化的。
传统喷氨方式无法使NH 3浓度场与NOx 浓度场匹配,致使局部过量喷氨,氨逃逸增大,造成脱硝催化剂及下游空预器冷端积灰、堵塞的几率加大,影响机组正常运行,同时还可能出现局部喷氨不足,造成SCR 出口NOx 偏高、NOx 浓度均匀性差。
以下将以某电厂的喷氨优化改造为例,对火电厂脱硝SCR 区喷氨存在的问题进行分析并提出几种优化解决方案。
某电厂燃煤机组采用东方锅炉股份有限公司设计制造的亚临界参数、四角切圆燃方式、自然循环汽包炉,机组于2005年投产。
烟气脱硝采用选择性催化还原(SCR )工艺,脱硝装置于2013年投运,后期经烟气脱硝超低改造,达到NO X 出口浓度≤50mg/m 3的要求。
装置采用氨气作为还原剂,催化剂层采用声波吹灰器吹灰。
1目前火电厂脱硝SCR 区喷氨的基本原理及存在的问题该电厂SCR 区喷氨工艺流程如图1SCR 区喷氨简图所示,水解区侧来的氨气首先进入氨气计量及调节模块,对氨气流量进行调节,然后与蒸汽加热后的稀释风混合均匀后,通过喷氨格栅喷入烟道内与锅炉烟气混合,最后在催化剂的作用下将NOX 还原分解成无害的氮气(N 2)和水(H 2O )。
在机组运行时,通过网格法手动测量SCR 出口烟道多点NOX 含量,然后手动设定喷氨管道支管蝶阀开度。
该电厂SCR 区脱硝系统喷氨控制原理如图2所示,采用氨气流量串级调节控制。
反应器后烟气中NO X 的浓度水平要求不超过50mg/m 3,该数值预先作为主控制器的设定值。
反应器后烟气单点NO X 浓度作为实际测量值反馈给主控制器。
通过测量反应器前烟气NO X 浓度,计算喷氨需要的氨气流量,通过副控制器调节氨气气动调节阀开度。
整个控制系统需满足锅炉负荷工况在30%~100%之间变动的脱硝要求。
脱硝精准喷氨系统的运行分析及优化
脱硝精准喷氨系统的运行分析及优化发布时间:2021-12-10T03:06:13.281Z 来源:《电力设备》2021年第9期作者:卜钰[导读] 在不远的将来可以预见,氮氧化物的控制要求将实现近零排放:小于10 mg/m3。
(国家能源集团谏壁发电厂江苏镇江 212000)摘要:针对某厂1000MW机组在不同工况下,脱硝精准喷氨系统各分区中有部分分区出口NOx值偏高,造成了精准喷氨系统不均匀度增加,从而直接导致了出口NOx浓度整体偏高,整体喷氨量增大的情况。
该厂引入神经网络自动控制算法系统对精准喷氨系统进行优化,使其满足能够日益严苛的环保标准,本文将针对本次优化改进进行分析及讨论,为发电公司在技术改造中提供参考意见。
关键词:脱硝系统;精准喷氨;神经网络;自动控制逻辑引言当前,氮氧化物是燃煤发电机组污染排放物治理的重点。
对于该问题,我国政府一直以来给予了高度的重视。
历年来,出台了多项关于氮氧化物的环保控制法律法规。
至2018年,部分地方政府出台了“史上最严”的排放标准,氮氧化物的控制要求:小于30 mg/m3以下。
按照国家环保管控力度不断加强的趋势,在不远的将来可以预见,氮氧化物的控制要求将实现近零排放:小于10 mg/m3。
在不同负荷、不同工况下,精准喷氨系统各分区中有部分分区出口NOx值偏高,某些喷氨支管调门已经开足的情况下,该分区NOx浓度依旧偏高,从而直接导致了出口NOx浓度整体偏高,在脱硝自动控制设定值不变的情况下,整体喷氨量增大。
喷氨量过大最终会造成出口残氨量升高,增加预热器堵塞的风险,不利于机组的长周期安全、稳定、高效运行。
1精准喷氨系统的原理某厂1000MW机组利用停运时机,在原改造后的脱硝系统基础上,增设了“精准喷氨”系统。
主要原理为:根据测量脱硝出口不同区域NOx浓度的分布情况,通过不同区域的喷氨支管电动调整门,自动调整相应区域的喷氨量,使得不同区域烟气与喷氨量等比例混合,使得脱硝出口NOx流场更加均匀分布。
火电厂scr脱硝系统喷氨自动优化
自动化应用 2019.28电子乐园316 火电厂SCR 脱硝系统喷氨自动优化焉建东 孙福杰 葛胜玉 徐明军 房高超 华能威海发电有限责任公司, 山东威海 264205摘要:针对680MW 燃煤机组脱硝系统运行中的一些问题,进行控制系统优化后的系统不仅满足环保排放要求,同时其可靠性及经济性得到提高。
本文基于某直流燃煤锅炉的实例详细介绍了火电厂SCR 脱硝系统喷氨自动控制优化调整过程。
通过优化调整,有效降低了喷氨量,提高自动控制水平,调节效果明显。
关键词:脱硝; 控制系统 ; 优化前言某厂#5锅炉为超超临界一次中间再热、变压运行单炉膛燃煤直流炉,采用MPS 中速磨煤机,直吹式制粉系统、CUF 墙式切圆喷燃、平衡通风、露天布置、固态连续排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉。
采用以五氧化二钒和二氧化钛为催化剂的SCR烟气脱硝。
SCR脱硝系统投运之后,在实际生产过程中发现较多问题。
本文分为五部分,第一部分介绍了SCR脱硝控制系统现状及主要问题,第二部分针对存在的问题进行了分析,第三部分详细介绍了自动优化过程,第四部分对优化后的成果进行了估算。
一、SCR 脱硝控制系统现状及主要问题从现已投运的SCR 脱硝系统的实际运行情况看,控制效果不理想,甚至喷氨自动控制不能正常投入,严重影响脱硝系统的正常运行。
主要表现为以下方面:1) 无法将机组排放净烟气NOx 控制在理想范围内,不能长时间稳定达到环保要求;2) 在机组升降负荷或制粉系统启动、停止时,机组排放净烟气NOx 大幅度波动。
由于控制不稳定,部分电厂采用增加喷氨量的方式来保证机组排放净烟气NOx 的稳定。
此种方法带来的弊端也很明显:喷氨量增大,增加了生产成本且造成NH3的二次污染。
据调查【1】,我国燃煤电站锅炉的NOx 排放量普遍超标,按照目前的排放控制水平,2020 年中国NOX 排放量将达到2900万吨左右,电力行业排放量约占1/2。
过量排放到大气中的氮氧化物对酸雨和光化学烟雾的形成,以及地球臭氧层的破坏有直接的影响。
崇信电厂SCR烟气脱硝喷氨自动控制策略及优化方案
崇信电厂SCR烟气脱硝喷氨自动控制策略及优化方案发表时间:2018-04-02T14:41:09.187Z 来源:《防护工程》2017年第34期作者:张宾[导读] 中国水电崇信发电有限责任公司为2×660MW超临界机组,锅炉采用哈尔滨锅炉厂生产的HG-2145/25.4-YM12型直流锅炉。
甘肃能源崇信发电有限责任公司 744200摘要:本文详细阐述了目前国内电厂脱硝系统普遍使用的氨气流量控制策略及其优缺点,根据崇信发电公司2×660MW超临界机组在脱硝系统投运时氨气流量控制策略所遇到的问题,进行了全面的优化改造,提高脱硝系统自动的投入率及控制准确度。
关键词:喷氨自动控制策略优化改造0引言中国水电崇信发电有限责任公司为2×660MW超临界机组,锅炉采用哈尔滨锅炉厂生产的HG-2145/25.4-YM12型直流锅炉,此锅炉配备了30只低NOX轴向旋流燃烧器采用前后墙布置、对冲燃烧,6台ZGM-113G型中速磨煤机配正压直吹制粉系统。
为了确保完成国家“十二五”期间氮氧化物减排任务,按照甘肃省环保厅的要求,崇信发电公司1、2号机组分别于2013年7月与9月完成了对锅炉尾部烟道脱硝系统的加装。
截止目前,崇信电厂两台机组脱硝系统已经成功投运。
在投入运行的过程中,由于现场设备及原脱硝喷氨自动设计上存在的不足,导致氨气流量自动控制经常失调,系统过度或过少喷氨,脱硝系统经常被迫退出自动。
面对这一难题,崇信公司技术人员对脱硝系统喷氨自动控制策略进行了优化改造。
现脱硝系统可以长期正常投运,锅炉出口NOX含量控制精度大大提高,脱硝系统自动投入率也大大提高。
1 SCR的基本工作原理SCR(Selective Catalytic Reduction)——选择性催化还原法,SCR脱硝技术是目前国际上应用最为广泛的烟气脱硝技术,它没有副产物,不形成二次污染,装置结构简单,并且脱除效率高(可达90%以上),运行可靠,便于维护等优点。
火电厂脱硝精准喷氨系统的运行分析及优化
火电厂脱硝精准喷氨系统的运行分析及优化摘要:在火电厂机组建设中应用脱硫脱硝技术,可以减少生产过程中的大气排放,最大限度地降低对环境的影响,非常符合现代环保节能发展理念,是促进我国持续发展的重要举措。
随着我国高新科技不断飞速发展,使得该项技术得到了显著提升,通过高效利用各种新型环保技术,在提高对机组管控水平的基础上,达到环保节能的目的。
关键词:脱硝系统;精准喷氨;神经网络;自动控制逻辑引言煤炭在中国能源消费中占主导地位,占一次能源的75%。
目前,我国煤炭消费量已达15~19亿吨。
2025年和2030年,我国煤炭消费量预计分别达到23亿吨和30亿吨。
随着经济的发展,社会对电力的需求将不断增加。
煤炭消费量占煤炭消费量的比重将逐步提高。
火电厂排放的烟尘和含硫气体占全国工业排放比重也在快速增长。
目前,除尘脱硫技术相对成熟,但如何以最少的投资控制成本和总量达到环保的目的成为研究热点。
本文以电厂除尘脱硫为例,说明优化分析的重要性和实用性。
下面结合企业对其应用优势进行分析,首先说明其重要性。
1精准喷氨系统简介某火电厂是华东电网的主力电厂之一,其1000MW锅炉的主要设计参数如下:锅炉采用超超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉,型号为SG-3040/27.46-M538,单炉膛塔式布置,四角切向燃烧,摆动喷嘴调温,平衡通风,全钢架悬吊结构,露天布置,干式排渣。
该锅炉脱硝装置采用选择性催化还原法(SCR),采用热段/高含尘布置方式,脱硝还原剂采用液氨。
在燃用设计煤种及校核煤种、锅炉最大工况(BMCR)、处理100%烟气量、脱硝系统入口NOx浓度为300mg/Nm3条件下,脱硝效率不小于80%,脱硝系统出口NOx浓度不大于50mg/Nm(3干基、标态、6%氧),脱硝层数按2+1设置。
通过该锅炉燃烧调整,燃烧生成的NOx一般能够控制在200~300mg/Nm3。
精准喷氨系统主要原理如下:测量脱硝出口不同区域NOx浓度的分布情况,通过不同区域的喷氨支管电动调整门,自动调整相应区域的喷氨量,使得不同区域烟气与喷氨量等比例混合,从而使得脱硝出口NOx流场分布更加均匀。
600MW机组脱硝改造喷氨自动的实现和优化
C E MS分析仪 正常工作, 必须定期进行标定 , 标定 时 CE MS输 出 NOx 浓度值将保持不变 , 标定后将恢复实际值, 这时 NOx浓度变化幅 度较大。 4 . 3脱硝喷氨 自动控 制策略的优 化 根 据 以上 分 析 , 我 们 对 原 来 的 自动 控 制 策 在 相 关 方 面 进 行 了 优 化 。 首先 , 考虑 到入 口 NOx变化较大的 问题 , 为 了在入 口 NOx变化时 能 快速提前反应 , 逻辑 中增加 了入 口 NOx的微分前馈补偿, 并在参数上进行 了匹配和 限制 , 效果较 明显 。 其 次, 为了匹配好脱硝效率和 出口 NOx的关系, 增加了动态摩尔 比设 置, 在控 制 策 略 上 增 加 了脱 硝 效 率 自动 方 式 与 出 口 NOx自动 方 式 的切 换 , 在入 口 NOx变 化 较 大 时 , 可 以切 换 到 脱 硝 效 率 自动 方 式 , 设 定 值 为脱 硝 效 率, 出 口 NOx根据入 口 NOx和 脱硝效率 变化 而变化 , 这样, 在入 口 NOx 变化很大时, 能够 良好 的投入 自动 , 将脱硝效率控制在一 定范 围。 而在入 口 Nox相 对稳定 的时候,可 以切换 到出 口 NOx自动 方式 ,通过 调节 出 口 NOx在 一定范围来达到控制脱硝效率 的目的。总之, 动态摩尔 比控制策略 的引入是一种突破 , 在 调节效果上也有 了很大提高 。 针对启停磨时 NOx扰动大 的问题 , 对逻辑也进行 了优化 , 磨煤机 启动 时, 给系统增加一秒脉冲的一定量前馈 , 提前对调 门进行一定 的调节, 一秒 后 恢 复 。 具 体 参 数 在 正 常 运 行 时进 行 了 调 节 , 效 果较 明 显 。
2 、 脱硝情况简 介 某公司烟气脱硝装置采用引进 日本三 菱 MHI 公司的选择性催化还 原 法( S C R) 脱硝技术设计和制造的。S C R 脱硝技术是一个燃烧 后 NOx控制 工艺 , 整 个过程包括将 还原剂氨 ( NH3 ) 喷入燃煤 锅炉产 生的烟气 中 , 含有 氨气 的烟气通过 一个含有专用催 化剂的反应器 , 在催化剂 的作 用下 , 氨气 同 NOx发生分解反应, 转化成氮 ( Nb和水蒸气 ( H o) 。 其主要 反应方程 式
SCR烟气脱硝喷氨流量及其自动控制优化
SCR烟气脱硝喷氨流量及其自动控制优化摘要:随着我国经济的飞速发展,能源消耗逐年增加,随之而来环境问题日益凸显。
国家对污染物的排放日趋严格,目前国内采用低氮排放控制技术的燃煤机组在额定工况下基本能满足排放要求,因此,进行高效节能的脱销控制技术的研究对于逐步改善周围大气环境质量具有显著的经济效益和社会效益。
本文主要就SCR烟气脱硝喷氨流量及其自动控制优化为课题进行探讨分析,并提出一些个人观点,以供参考。
关键词:燃煤机组;SCR脱硝系统;全负荷脱硝;控制对策;1 全负荷SCR脱硝技术概述全负荷脱硝技术一般分为两类:一是催化剂改造为低温催化剂或宽温催化剂,使催化剂在机组启停机或机组低负荷烟温低的情况下满足催化剂运行烟温的要求。
二是提高进入脱硝反应器入口烟温。
控制机组在任意负荷下反应器中烟气温度均在320℃~420℃之间。
其工艺流程图如下:2 SCR烟气脱硝系统公司#1、2炉执行NOx允许排放浓度为50mg/Nm3,为了实现目标,公司完成#1、#2炉脱硝改造项目工程,该项目采用选择性催化还原法即SCR脱硝技术。
脱硝效率75%,采用2+1的三层催化剂方案,脱硝装置包括进口烟道、出口烟道及反应器本体,社计总阻力<980Pa(3层催化剂)。
SCR烟气脱硝系统采用高灰段布置方式,即SCR反应器布置在锅炉省煤器出口和空气顶热器之间,不设置SCR反应器烟气旁路。
来自省煤器出口烟道的烟气在反应器进口烟道上,通过氨喷射装置将经过空气稀释的氨气喷人炉烟中,然后从上部进入反应器,向下流动,流经填装在反应器各层的催化元件模块,烟气通过这些催化元件时即产生催化反应而达到将NOx分解成水蒸气(H2O)和氨气(N2),达到脱硝的目的。
脱硝还原剂采用尿素水解法制备;混合氨气喷射系统采用涡流混合器技术,脱硝装置处理50%烟气量,不另设脱硝旁路。
3 全负荷低NOx排放控制现状目前,我国火电行业已形成以低氮燃烧和烟气脱硝相结合的技术路线。
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摘要:根据我国环保政策的要求,目前烟气脱硝项目已基本覆盖所有燃煤火电机组。SCR烟气脱硝技术是应用较为广泛的,该方式下喷氨量的控制是影响脱硝效率的关键。本文针对600MW超临界机组在脱硝系统投运时喷氨自动不能正常投入,无法精确控制脱硝出口NOx排放浓度的问题,分析了喷氨自动控制的影响因素,介绍了控制系统逻辑的优化方案,优化后脱硝喷氨自动调节可以长时间正常投入,出口NOx排放浓度满足了环保达标排放要求。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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0.8பைடு நூலகம்1.2)。
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: