精準(zhǔn)噴氨改造入口吹掃問題分析及處理

0 引言

某電廠機(jī)組額定容量為 ，配套哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的超超臨界參數(shù)變壓直流爐，采用反向雙切圓燃燒方式。鍋爐設(shè)計煤種為黃陵煙煤，校核煤種為中煤平九混安家?guī)X礦煙煤。本工程脫硝裝置采用選擇性催化還原法（SCR）脫硝技術(shù)，每臺機(jī)組裝設(shè)2臺脫硝反應(yīng)器，布置在省煤器之后、空預(yù)器之前的空間內(nèi)（爐后）。脫硝裝置按3+1布置，即3層運(yùn)行1層備用。脫硝裝置入口采用垂直長煙道布置，噴氨柵格布置在入口垂直煙道內(nèi)。

在進(jìn)行精準(zhǔn)噴氨改造后，原有設(shè)計方案中，入口CEMS（廢氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)）分析儀的吹掃信號是通過DCS（分布式控制系統(tǒng)）傳送到精準(zhǔn)噴氨控制PLC中，從而實現(xiàn)入口CEMS與精準(zhǔn)噴氨母管的同步吹掃。具體來說，原設(shè)計是通過DCS控制系統(tǒng)實現(xiàn)，在入口CEMS分析儀吹掃三次后，精準(zhǔn)噴氨入口母管與CEMS分析儀一同進(jìn)行吹掃操作。這一方案的優(yōu)點(diǎn)在于，母管吹掃時，CEMS分析儀也能同步吹掃，從而避免了母管吹掃導(dǎo)致的NO濃度數(shù)據(jù)突變或瞬時變化，保證了DCS側(cè)接收到的NO濃度數(shù)據(jù)穩(wěn)定，進(jìn)而實現(xiàn)精準(zhǔn)噴氨系統(tǒng)對NO的精確控制和噴氨量的自動調(diào)節(jié)。

然而，實際實施過程中，由于DCS沒有接收到來自入口CEMS分析儀的吹掃信號，其吹掃操作并未同步進(jìn)行。入口CEMS分析儀送到DCS側(cè)的NO濃度值是基于儀表內(nèi)的自保持信號，即在無外部吹掃信號影響下，CEMS儀表繼續(xù)維持一個較為穩(wěn)定的濃度輸出。這就導(dǎo)致了一個問題：當(dāng)入口CEMS分析儀自行吹掃時，儀表內(nèi)部信號能夠穩(wěn)定輸出，不會出現(xiàn)突變現(xiàn)象；但由于缺少同步吹掃信號的配合，精準(zhǔn)噴氨入口母管的吹掃并未與CEMS分析儀的吹掃同步進(jìn)行，從而造成了精準(zhǔn)噴氨母管吹掃時， 濃度在DCS側(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)跳變，進(jìn)而影響噴氨量的自動控制精度。

出現(xiàn)這一問題的根本原因在于入口CEMS分析儀和精準(zhǔn)噴氨母管的吹掃操作未能實現(xiàn)同步，導(dǎo)致在母管吹掃過程中，DCS接收到的NO濃度數(shù)據(jù)出現(xiàn)波動或異常，從而影響了系統(tǒng)對噴氨量的精確控制。為了避免這種情況的發(fā)生，需要重新設(shè)計和優(yōu)化吹掃信號的傳輸機(jī)制，確保CEMS分析儀和精準(zhǔn)噴氨母管的吹掃操作能夠同步進(jìn)行，從而保證DCS側(cè)NO濃度數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，確保精準(zhǔn)噴氨控制系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)噴氨量，優(yōu)化廢氣治理效果[。

1 解決方案分析

入口CEMS分析儀跳變問題可以用就地布線（硬件解決）和在DCS側(cè)做自保持邏輯（軟件解決）兩種方案解決，以下對兩種解決方案進(jìn)行分析。

1.1 就地布線背景與問題描述

針對上述問題，提出通過就地走線方式，將精準(zhǔn)噴氨母管入口吹掃閥的開信號送到入口CEMS儀表，并利用這個信號在CEMS儀表內(nèi)做一個自保持邏輯的方法。這個方案的核心思想是通過現(xiàn)場的物理走線將精準(zhǔn)噴氨母管吹掃閥的信號直接與CEMS儀表關(guān)聯(lián)，并在CEMS內(nèi)部實現(xiàn)自保持邏輯。這樣一來，在精準(zhǔn)噴氨母管吹掃時，CEMS儀表能自動維持一個穩(wěn)定的NO濃度信號，避免了因母管吹掃而導(dǎo)致的突變。

1.1.1 信號傳輸方式

該方案的實現(xiàn)首先依賴于將精準(zhǔn)噴氨母管的吹掃閥信號送到入口CEMS儀表。這一信號可以通過就地走線的方式，將閥門開信號直接接入CEMS儀表的輸入端。這里的信號可以是一個簡單的開關(guān)量信號，代表吹掃閥的開啟或關(guān)閉狀態(tài)。

為了保證信號的可靠傳輸，必須確保信號在傳輸過程中不受干擾，且能穩(wěn)定地到達(dá)CEMS儀表。通?？梢酝ㄟ^電纜將吹掃閥的控制信號傳遞到CEMS分析儀的輸入端。這一環(huán)節(jié)非常重要，因為只有確保信號可靠地傳輸?shù)紺EMS分析儀，才能實現(xiàn)后續(xù)的自保持邏輯控制[2]。

1.1.2 自保持邏輯的實現(xiàn)

將精準(zhǔn)噴氨母管吹掃閥的開信號送到CEMS儀表后，下一步是在CEMS儀表內(nèi)實現(xiàn)自保持邏輯。自保持邏輯的核心思想是，當(dāng)吹掃閥信號為“開”時，CEMS儀表內(nèi)的NO濃度信號將被“凍結(jié)”或維持在一個穩(wěn)定值，不會因母管的吹掃操作而發(fā)生變化。

具體來說，自保持邏輯可以通過以下幾步實現(xiàn)：

1）信號識別與輸入：當(dāng)CEMS儀表接收到精準(zhǔn)噴氨母管入口吹掃閥的開信號時，儀表內(nèi)部的控制系統(tǒng)會識別并進(jìn)入自保持狀態(tài)。

2）凍結(jié)NO濃度數(shù)據(jù)：在自保持狀態(tài)下，CEMS儀表將原有的NO濃度數(shù)據(jù)凍結(jié)，保持一個穩(wěn)定值。這意味著，雖然母管吹掃過程可能會導(dǎo)致氣流的擾動或NO濃度的瞬時變化，但這些變化不會被傳遞到DCS系統(tǒng)中。

3）時間限制與恢復(fù)：自保持邏輯通常會設(shè)定一個時間限制。當(dāng)吹掃閥信號消失或吹掃結(jié)束時，自保持邏輯會解除，CEMS儀表開始恢復(fù)正常的NO濃度測量，此時，CEMS儀表會繼續(xù)監(jiān)測真實的廢氣 濃度，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)紻CS側(cè)。

這一方案的關(guān)鍵優(yōu)勢在于，通過在CEMS儀表內(nèi)部實現(xiàn)自保持功能，可以有效消除母管吹掃時對NO濃度數(shù)據(jù)的干擾，保證DCS側(cè)的NO濃度數(shù)據(jù)穩(wěn)定，進(jìn)而不影響噴氨總量的自動控制。

1.1.3 方案優(yōu)點(diǎn)與挑戰(zhàn)

該方案的優(yōu)點(diǎn)包括：

1）簡化控制邏輯：通過將吹掃閥信號直接送到CEMS儀表，并在儀表內(nèi)實現(xiàn)自保持邏輯，避免了對DCS系統(tǒng)的復(fù)雜修改。這樣可以直接通過現(xiàn)場布線實現(xiàn)信號傳遞，控制邏輯清晰，實施簡單。

2）提高數(shù)據(jù)穩(wěn)定性：CEMS儀表內(nèi)的自保持功能確保了在母管吹掃過程中DCS側(cè)的NO濃度數(shù)據(jù)不會突變，進(jìn)而保證了噴氨量的精確控制。

3）無須額外硬件投入：該方案主要依賴于信號的傳輸和邏輯的控制，不需要額外增加硬件設(shè)備，節(jié)省了系統(tǒng)成本。

但是，該方案也面臨一些挑戰(zhàn)：

1）信號傳輸?shù)目煽啃裕盒盘杺鬏數(shù)姆€(wěn)定性和可靠性是該方案能否成功實施的關(guān)鍵。現(xiàn)場布線需要特別注意避免干擾，確保信號能夠正確傳遞到CEMS儀表。

2）CEMS儀表的配置與調(diào)試：CEMS儀表需要根據(jù)新的控制邏輯重新進(jìn)行配置和調(diào)試，確保自保持邏輯能夠正確執(zhí)行。特別是對于復(fù)雜的CEMS系統(tǒng)，可能需要專業(yè)人員進(jìn)行詳細(xì)調(diào)試。

3）實施該方案的條件限制：方案的實施需要進(jìn)行現(xiàn)場布線，并將精準(zhǔn)噴氨母管吹掃閥的開信號直接連接到CEMS儀表。這一過程需要人工干預(yù)，包括布線、信號調(diào)試和CEMS儀表邏輯修改等。人工成本的增加可能是該方案實施中的一個挑戰(zhàn)。

4）實施該方案的時間和運(yùn)行成本：在實施這一方案之前，噴氨總量的自動控制不能正常投入，運(yùn)行人員只能手動控制，會造成氨的過噴和空預(yù)器的阻塞。

1.2 DCS側(cè)方案詳細(xì)描述

為了解決入口CEMS分析儀跳變問題，可以在DCS側(cè)對NO折算值邏輯進(jìn)行優(yōu)化，利用精準(zhǔn)噴氨母管吹掃閥的信號，在DCS系統(tǒng)內(nèi)實施自保持邏輯。這樣，即使CEMS分析儀因母管吹掃而導(dǎo)致NO濃度信號突變，DCS側(cè)也能夠“凍結(jié)\"這一信號，保持穩(wěn)定的NO濃度數(shù)據(jù)，從而避免數(shù)據(jù)突變對噴氨控制系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

1.2.1 吹掃閥信號的引入

在DCS系統(tǒng)的入口NO濃度折算邏輯中引入精準(zhǔn)噴氨母管吹掃閥的開信號。與第一個方案不同的是，這一方案是在DCS側(cè)進(jìn)行邏輯處理，而不是在

CEMS儀表內(nèi)進(jìn)行自保持。

精準(zhǔn)噴氨母管的吹掃閥信號已經(jīng)傳輸?shù)紻CS系統(tǒng)，在DCS系統(tǒng)中，該信號將被用于控制NO濃度的折算邏輯。具體來說，當(dāng)吹掃閥信號為“開\"時，DCS系統(tǒng)將啟動自保持邏輯，確保即使CEMS分析儀在此時出現(xiàn)NO濃度的突變，DCS側(cè)仍能保持一個穩(wěn)定的 濃度值。

1.2.2 自保持邏輯的實現(xiàn)

在DCS系統(tǒng)中實現(xiàn)自保持邏輯的關(guān)鍵是對入口 濃度折算值的穩(wěn)定控制。具體實現(xiàn)步驟如下：

1）信號識別與輸入：DCS系統(tǒng)首先接收精準(zhǔn)噴氨母管入口吹掃閥的開信號，判斷是否處于吹掃狀態(tài)。

2）觸發(fā)自保持模式：當(dāng)吹掃閥信號為“開\"時，DCS系統(tǒng)進(jìn)入自保持模式。此時，即使入口CEMS儀表送來的NO濃度信號出現(xiàn)突變，DCS系統(tǒng)也不會實時更新NO濃度數(shù)據(jù)，而是保持上一時刻的穩(wěn)定值。

3）NO濃度穩(wěn)定：在吹掃期間，DCS側(cè)的NO濃度值保持不變，避免了因空氣進(jìn)入導(dǎo)致的NO濃度異常波動。

4）恢復(fù)正常測量：當(dāng)吹掃閥信號結(jié)束，CEMS儀表恢復(fù)正常測量時，DCS系統(tǒng)解除自保持模式，開始根據(jù)CEMS儀表的實時數(shù)據(jù)進(jìn)行NO濃度折算，并對噴氨量進(jìn)行自動控制。

1.2.3 方案優(yōu)點(diǎn)與挑戰(zhàn)

該方案的優(yōu)點(diǎn)包括：

1）避免數(shù)據(jù)突變：通過DCS側(cè)自保持邏輯的引入，能夠有效避免由于母管吹掃引起的NO濃度數(shù)據(jù)突變，從而保證噴氨量的精確控制。

2）控制邏輯集中化：與第一種方案相比，這種方法將控制邏輯集中在DCS系統(tǒng)內(nèi)，減少了對CEMS儀表的改動，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度。

3）實時反應(yīng)與穩(wěn)定性：DCS系統(tǒng)在接收到吹掃閥信號后，能夠即時進(jìn)入自保持模式，并在吹掃完成后恢復(fù)正常數(shù)據(jù)處理，保證了系統(tǒng)的響應(yīng)速度和穩(wěn)定性。

4）降低成本且操作簡單：該方案不需現(xiàn)場人員施工，降低了人工成本和材料成本，且可以及時修改，不需等待現(xiàn)場布線完成，即可解決問題。

然而，該方案同樣面臨一些挑戰(zhàn)：

1）復(fù)雜的邏輯設(shè)計：DCS系統(tǒng)需要進(jìn)行額外的邏輯設(shè)計，以實現(xiàn)NO濃度折算值的自保持功能，對系統(tǒng)設(shè)計人員的要求較高。

2）依賴DCS系統(tǒng)的精度與穩(wěn)定性：方案的成功依賴于DCS系統(tǒng)的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)處理能力，如果DCS系統(tǒng)發(fā)生故障或出現(xiàn)延遲，可能會影響自保持邏輯的執(zhí)行效果。

通過在DCS側(cè)對NO濃度折算邏輯加入自保持功能，能夠有效避免母管吹掃過程中的NO濃度突變對噴氨量控制的影響。這一方案通過集中控制、簡化系統(tǒng)設(shè)計，提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精度。

2 問題解決

經(jīng)過研討與分析，決定采用在DCS側(cè)進(jìn)行邏輯設(shè)計實現(xiàn)入口NO濃度自保持。圖1為在原折算值邏輯上新增的自保持邏輯SAMA圖。

與第一個方案相比，這一方案的控制邏輯集中在DCS系統(tǒng)中，不需要對CEMS儀表進(jìn)行修改，從而簡化了系統(tǒng)設(shè)計和實施過程。通過優(yōu)化DCS側(cè)的折算值邏輯，可以有效控制數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，降低了系統(tǒng)修改的復(fù)雜度。第二種方案通過在DCS側(cè)對NO濃度折算值邏輯進(jìn)行自保持處理，有效解決了母管吹掃期間CEMS儀表數(shù)據(jù)突變的問題，從而保證了噴氨總量的精確控制。由于所有的邏輯處理都在DCS系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行，通過對DCS系統(tǒng)的邏輯編程調(diào)整即可完成此方案的實施，不需要對CEMS儀表的硬件進(jìn)行改動，硬件投入的額外成本以及操作復(fù)雜性降低。在DCS系統(tǒng)中進(jìn)行的自保持邏輯相對容易實現(xiàn)，尤其是對于已有的DCS系統(tǒng)，通過編寫相關(guān)程序和調(diào)整參數(shù)即可完成。相比于對CEMS儀表的復(fù)雜硬件進(jìn)行修改，DCS系統(tǒng)的調(diào)試和實施周期較短，節(jié)省了時間和人力成本。

3 結(jié)論

在DCS側(cè)的入口NO濃度折算值邏輯中加入自保持機(jī)制，能夠有效避免母管吹掃過程中的NO濃度數(shù)據(jù)突變對噴氨總量自動控制的影響。這一方案的優(yōu)勢在于它集中控制邏輯，簡化了系統(tǒng)設(shè)計，并避免了對CEMS儀表的復(fù)雜改動。通過合理安排DCS系統(tǒng)中的自保持邏輯，可以確保在母管吹掃時NO濃度數(shù)據(jù)穩(wěn)定，從而實現(xiàn)精確的噴氨量控制。

盡管該方案在實施過程中需要面對一些挑戰(zhàn)，如編程復(fù)雜性、系統(tǒng)依賴性等，但通過加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)、優(yōu)化系統(tǒng)配置以及增加穴余，能夠有效克服這些問題。因此，該方案是一種相對高效且可行的解決方案，選擇這一方案對于提高噴氨控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精度具有重要意義。

[參考文獻(xiàn)]

[1]李子尚，朱仁涵，杜振.SCR脫硝系統(tǒng)精準(zhǔn)噴氨優(yōu)化技術(shù)分析[J].發(fā)電技術(shù)，2021，42（5）：630-636.

[2]張春豐.DCS系統(tǒng)的安裝調(diào)試及故障定位分析[J].集成電路應(yīng)用，2024，41（3）：104-105.

作者簡介：湯澤煜（1993一），男，湖北云夢人，工程師，研究方向：機(jī)組協(xié)調(diào)運(yùn)行。