脫硝控制系統(tǒng)在熱電廠的應(yīng)用

朱永波

（大慶石化公司熱電廠，黑龍江大慶163714）

優(yōu)化與控制

脫硝控制系統(tǒng)在熱電廠的應(yīng)用

朱永波

（大慶石化公司熱電廠，黑龍江大慶163714）

文中闡述了HIC-2000系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、控制原理及其在脫硝控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖控制的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。結(jié)果表明，該系統(tǒng)在某熱電廠410 t/h燃煤鍋爐運(yùn)行的控制效果理想。

控制系統(tǒng)；聯(lián)鎖；自動(dòng)控制；脫銷系統(tǒng)

某石化公司熱電廠1#～5#號(hào)爐燃煤鍋爐采用HIC-2000分布式控制系統(tǒng)，完成鍋爐運(yùn)行的控制要求。HIC-2000系統(tǒng)是由哈爾濱工業(yè)大學(xué)研究開(kāi)發(fā)的，結(jié)合國(guó)產(chǎn)電站鍋爐的具體特點(diǎn)，在借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上自行研發(fā)的具有自己特色的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)［1］。

應(yīng)用HIC-2000系統(tǒng)，用戶可以根據(jù)自己的實(shí)際應(yīng)用點(diǎn)數(shù)或監(jiān)控級(jí)別，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制站、操作員站進(jìn)行擴(kuò)展，以滿足生產(chǎn)需求。

1 脫銷控制主要的控制聯(lián)鎖

1.1 液氨供應(yīng)系統(tǒng)聯(lián)鎖

（1）1＃液氨緩沖罐出液氨氣動(dòng)閥

保護(hù)關(guān)閉：液氨存儲(chǔ)罐區(qū)，或蒸發(fā)區(qū)、緩沖罐區(qū)氨濃度超過(guò)25×10-6，延時(shí)5 s；1#氨罐液位低于0.3 m，延時(shí)5 s；未選擇1#氨罐出液氨；蒸發(fā)器出口氣氨壓力大于1.0 MPa，延時(shí)5 s。

（2）2＃液氨緩沖罐出液氨氣動(dòng)閥

保護(hù)關(guān)閉：液氨存儲(chǔ)罐區(qū)，或蒸發(fā)區(qū)、緩沖罐區(qū)氨濃度超過(guò)25×10-6，延時(shí)5 s；2#氨罐液位低于0.3 m，延時(shí)5 s；未選擇2#氨罐出液氨；蒸發(fā)器出口氣氨壓力大于1.0 MPa，延時(shí)5 s。

（3）液氨緩沖罐出液氨總管氣動(dòng)閥

保護(hù)關(guān)閉：選擇液氨泵路運(yùn)行，且液氨泵運(yùn)行。

（4）液氨緩沖罐出液氨總管液氨泵A氣動(dòng)閥、液氨緩沖罐出液氨總管液氨泵B氣動(dòng)閥關(guān)閉許可：相應(yīng)液氨泵停止（脈沖關(guān)1次）；選擇總管氣動(dòng)閥運(yùn)行。

（5）液氨緩沖罐出液氨總管A液氨泵、液氨緩沖罐出液氨總管B液氨泵

液氨泵事故跳閘，自動(dòng)切換另外1臺(tái)（開(kāi)啟液氨泵進(jìn)口閥門，開(kāi)啟液氨泵，關(guān)閉跳閘的氣動(dòng)閥）。

保護(hù)關(guān)閉：選擇A氨罐出液氨，且A液氨存儲(chǔ)罐出液氨氣動(dòng)閥開(kāi)到位無(wú)；選擇B氨罐出液氨，且B液氨存儲(chǔ)罐出液氨氣動(dòng)閥開(kāi)到位無(wú)；未選擇A氨罐出液氨，且未選擇B氨罐出液氨；相應(yīng)液氨泵液氨入口氣動(dòng)門開(kāi)到位無(wú)；選擇總管氣動(dòng)閥運(yùn)行；選擇A氨罐出液氨，且A液氨緩沖罐氣相閥開(kāi)到位無(wú)；選擇B氨罐出液氨，且B液氨緩沖罐氣相閥開(kāi)到位無(wú)。

（6）液氨泵出口往A液氨緩沖罐氣相閥、液氨泵出口往B液氨緩沖罐氣相閥

保護(hù)開(kāi)：選擇相應(yīng)氨罐出液氨且液氨泵A或B運(yùn)行。

（7）液氨泵出口往A液氨緩沖罐液相閥、液氨泵出口往B液氨緩沖罐液相閥

保護(hù)開(kāi)：選擇相應(yīng)氨罐出液氨且液氨泵A或B運(yùn)行。

保護(hù)關(guān)閉：液氨泵均未運(yùn)行，延時(shí)5 s。

1.2 鍋爐氨氣至NH3、空氣混合器關(guān)斷閥聯(lián)鎖

SCR反應(yīng)器跳閘條件：

（1）SCR反應(yīng)器入口溫度＞420℃，延時(shí)30 s；（2）SCR反應(yīng)器入口溫度＜290℃，延時(shí)30 s；（3）鍋爐MFT動(dòng)作；

（4）稀釋風(fēng)流量小于1 250 m3/h，且稀釋風(fēng)壓力小于3 kPa延時(shí)10 s；

（5）稀釋風(fēng)機(jī)1#跳閘或出口門關(guān)閉，且2#稀釋風(fēng)機(jī)跳閘或出口門關(guān)閉，延時(shí)15 s；

（6）氨氣泄漏點(diǎn)1＞25×10-6，延時(shí)5 s；（7）氨氣泄漏點(diǎn)2＞25×10-6，延時(shí)5 s。SCR反應(yīng)器跳閘動(dòng)作：（1）關(guān)閉氨氣切斷閥；

（2）關(guān)閉氨氣流量調(diào)節(jié)閥；

（3）稀釋空氣流量小于1 250 m3/h時(shí)，不允許打開(kāi)氨氣切斷閥；

（4）氨氣切斷閥關(guān)閉時(shí)，關(guān)閉并閉鎖氨氣流量調(diào)節(jié)閥（不需投入聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)）。

1.3 鍋爐1#稀釋風(fēng)機(jī)、2#稀釋風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖

（1）稀釋風(fēng)機(jī)1#啟動(dòng)，延時(shí)5 s，聯(lián)鎖打開(kāi)稀釋風(fēng)機(jī)1#口電動(dòng)門；稀釋風(fēng)機(jī)1#停止，延時(shí)5 s，聯(lián)鎖關(guān)閉稀釋風(fēng)機(jī)1#出口電動(dòng)門（不需投入聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)）；

（2）稀釋風(fēng)機(jī)2#啟動(dòng)，延時(shí)5 s，聯(lián)鎖打開(kāi)稀釋風(fēng)機(jī)2#出口電動(dòng)門；稀釋風(fēng)機(jī)2#停止，延時(shí)5 s，聯(lián)鎖關(guān)閉稀釋風(fēng)機(jī)2#出口電動(dòng)門（不需投入聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)）；

（3）聯(lián)鎖投入時(shí)，稀釋風(fēng)機(jī)1#停止，聯(lián)鎖啟動(dòng)稀釋風(fēng)機(jī)2#；

（4）聯(lián)鎖投入時(shí)，稀釋風(fēng)機(jī)2#停止，聯(lián)鎖啟動(dòng)稀釋風(fēng)機(jī)1#；

（5）聯(lián)鎖投入時(shí)，空氣流量小于1 400 m3/h，且稀釋空氣壓力小于3 kPa，聯(lián)鎖啟動(dòng)當(dāng)前備用稀釋風(fēng)機(jī)。

1.4 SCR吹灰順控邏輯

啟動(dòng)條件：壓縮空氣儲(chǔ)罐壓力大于0.4 MPa運(yùn)行步驟：

（1）啟動(dòng)1層聲波吹灰器，10 s后停止，間隔40 s；

（2）啟動(dòng)2層聲波吹灰器，10 s后停止，間隔40 s；

（3）啟動(dòng)3層聲波吹灰器，10 s后停止，間隔40 s；

（4）1個(gè)周期完后停止400 s后繼續(xù)下個(gè)周期，允許手動(dòng)啟動(dòng)，手動(dòng)啟動(dòng)后循環(huán)運(yùn)行。

1.5 引風(fēng)機(jī)擋板聯(lián)鎖

（1）甲引風(fēng)機(jī)跳閘且乙引風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，關(guān)甲引風(fēng)機(jī)入口擋板；

（2）乙引風(fēng)機(jī)跳閘且甲引風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，關(guān)乙引風(fēng)機(jī)入口擋板；

（3）甲乙引風(fēng)機(jī)均跳閘時(shí)，甲、乙引風(fēng)機(jī)入口擋板聯(lián)開(kāi)3 s；

（4）以上各項(xiàng)聯(lián)鎖動(dòng)作時(shí)入口擋板無(wú)法操作。

1.6 給粉機(jī)風(fēng)速聯(lián)鎖

當(dāng)1次總風(fēng)壓大于2.3 kPa，且2臺(tái)送風(fēng)機(jī)運(yùn)行的情況下，若給粉機(jī)風(fēng)速聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)投入，且風(fēng)速低于18 m/s，停止對(duì)應(yīng)給粉機(jī)。

2 氣力輸灰順控邏輯

運(yùn)行步驟：

（1）判斷進(jìn)料閥關(guān)到位，延時(shí)3～5 s；（2）判斷輸送氣源壓力滿足條件；（3）開(kāi)出料閥；

（4）出料閥開(kāi)到位，延時(shí)3 s，開(kāi)補(bǔ)氣閥；（5）延時(shí)5 s，開(kāi)進(jìn)氣閥；（6）延時(shí)10 s，開(kāi)助吹閥；

（7）延時(shí)30 s，判斷管道壓力：若壓力高，進(jìn)入排堵步驟，若壓力低，則繼續(xù)；

（8）延時(shí)10 s，關(guān)補(bǔ)氣閥；

（9）延時(shí)5 s，關(guān)進(jìn)氣，助吹閥；

（10）關(guān)出料閥；

（11）輸送結(jié)束，等待輸送間隔時(shí)間；（12）開(kāi)進(jìn)料閥；

（13）等待進(jìn)料時(shí)間，關(guān)進(jìn)料閥；

（14）返回步驟（1）重復(fù)運(yùn)行。

排堵步驟：

（1）開(kāi)吹堵閥，延時(shí)20 s；

（2）判斷管道壓力：若壓力高，則關(guān)吹堵閥，延時(shí)30 s，返回步驟（1），若壓力低，則繼續(xù)；

（3）關(guān)吹堵閥；

（4）延時(shí)3 s，開(kāi)補(bǔ)氣閥，進(jìn)氣閥；

（5）判斷管道壓力：若壓力高，則關(guān)補(bǔ)氣閥，進(jìn)氣閥，返回步驟（1），若壓力低，則繼續(xù)；

（6）延時(shí)10 s，關(guān)補(bǔ)氣閥，進(jìn)氣閥；（7）延時(shí)5 s，返回運(yùn)行步驟（3）。操作過(guò)程：

（1）點(diǎn)擊“啟動(dòng)”按鈕，則對(duì)應(yīng)側(cè)輸灰系統(tǒng)程控啟動(dòng)，按照邏輯步驟運(yùn)行；

（2）點(diǎn)擊“停止”按鈕，則對(duì)應(yīng)側(cè)輸灰系統(tǒng)程控停止，各閥門保持當(dāng)前位置；

（3）點(diǎn)擊“復(fù)位”按鈕，關(guān)閉對(duì)應(yīng)側(cè)所有閥門；

（4）進(jìn)料時(shí)間，堵管壓力，輸灰超時(shí)時(shí)間和輸灰間隔時(shí)間需參照運(yùn)行情況手動(dòng)設(shè)定。

報(bào)警說(shuō)明：

（1）關(guān)閉進(jìn)料閥，若20 s后沒(méi)有關(guān)到位，則報(bào)警，程序暫停；

（2）打開(kāi)出料閥，若20 s后沒(méi)有開(kāi)到位，則報(bào)警，程序暫停；

（3）若運(yùn)行步驟（7）判斷壓力高，則報(bào)警，進(jìn)入吹堵程序。

3 脫銷噴氨自動(dòng)控制

3.1 脫硝自動(dòng)調(diào)節(jié)限制

（1）鍋爐投入噴氨自動(dòng)后，其噴氨量給定值被限制在其運(yùn)行上、下限之內(nèi)；噴氨給定值在限制范圍內(nèi)，實(shí)際噴氨流量可能超出該限制；

（2）各臺(tái)鍋爐的流量上限：當(dāng)噴氨超過(guò)其上限時(shí)，流量給定不再增加；

（3）噴氨自動(dòng)根據(jù)鍋爐負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整：即通過(guò)判斷甲、乙給煤機(jī)斷煤信號(hào)和甲、乙給煤機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)；另外，通過(guò)接收NOX和氧量變化進(jìn)行噴氨量給定和運(yùn)算［2，3］。

3.2 自控制回路設(shè)置

首先點(diǎn)擊Point進(jìn)入主菜單界面，再選擇子菜單中的“回路配置”，就將出現(xiàn)回路稱、類型表格的設(shè)定，見(jiàn)圖1。

圖1 HIC-2000主菜單界面

再點(diǎn)擊回路名稱進(jìn)入回路設(shè)定界面，其中有內(nèi)環(huán)被調(diào)量、外環(huán)被調(diào)量、回路類型、名稱、過(guò)程報(bào)警值、AO輸出，在相應(yīng)的位置填入正確的參數(shù)，然后保存并退出，見(jiàn)圖2。

圖2 HIC-2000回路設(shè)定界面

點(diǎn)擊PID0進(jìn)入外環(huán)回路設(shè)定，在此對(duì)話框內(nèi)對(duì)正反作用及P、I、D等參數(shù)進(jìn)行整定，見(jiàn)圖3。

圖3 PID外回路設(shè)定

點(diǎn)擊PID1進(jìn)入內(nèi)環(huán)回路設(shè)定，在次對(duì)話框內(nèi)對(duì)正反作用及P、I、D等參數(shù)進(jìn)行整定［4，5］，見(jiàn)圖4。

圖4 PID內(nèi)回路設(shè)定

4 結(jié)束語(yǔ)

從該石化公司熱電廠1#～5#鍋爐脫銷自動(dòng)控制系統(tǒng)改造投運(yùn)的運(yùn)行情況來(lái)看，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，可靠性高，控制精度高，自動(dòng)投入率非常高，運(yùn)行平穩(wěn)，系統(tǒng)維護(hù)量少，操作便利，人性化成度高，收到了很好的效果。

［1］胡林獻(xiàn).HIC-2000分布式控制系統(tǒng)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2012：13-15.

［2］賈雙燕，路濤，李曉蕓，等.選擇性催化還原煙氣脫硝技術(shù)及其在我國(guó)的應(yīng)用研究［J］.電力環(huán)境保護(hù)，2004（1）：19-21.

［3］董曉紅，倪允之.火電廠煙氣脫硝技術(shù)探討［J］.內(nèi)蒙古環(huán)境科學(xué)，2008，20（1）：40-46.

［4］鐘泰.燃煤燃?xì)饷撲N技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010：24-25.

［5］陳列，王新龍.火力發(fā)電廠煙氣脫硝技術(shù)研究［J］.科技傳播，2012（3）：69-71.

Application of denitration control system in thermal power plant

Zhu Yongbo
（Thermal Power Plant of Daqing Petrochemical Company，Daqing 163714，China）

This paper expounded the basic structure,control principle of HIC-2000 system and its implementation process for realization of interlocking in denitration control system.The result showed that the control effect of this system in the 410 t/h coalfired boiler operation of a thermal power plant is ideal.

control system;interlocking;automatic control;denitration system

X773

B

1671-4962（2017）04-0057-03

2017-05-16

朱永波，男，工程師，2010年畢業(yè)于東北石油大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，現(xiàn)從事工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化管理工作。