一種水泥廠scr脫硝效率監(jiān)測控制方法
【專利摘要】一種水泥廠SCR脫硝效率監(jiān)測控制方法屬于水泥生產(chǎn)排放安全【技術(shù)領域】。SCR反應器脫硝效率控制裝置包括：入口檢測裝置，出口檢測裝置，用于周期性的測定煙氣中的NOx含量及氨含量并發(fā)送至計算控制裝置。計算控制裝置，用于接收檢測裝置的周期性數(shù)據(jù)并準確計算反應器的脫硝效率和氨的逃逸量，根據(jù)計算的數(shù)據(jù)結(jié)果向SCR反應器內(nèi)部的噴氨控制裝置發(fā)送控制指令。噴氨控制裝置，用于接收控制指令并周期性的向計算控制裝置發(fā)送實時噴氨量數(shù)據(jù)，噴氨控制裝置通過接收控制指令，控制噴氨量大小。本發(fā)明旨在實現(xiàn)對SCR反應器脫硝效率、氨逃逸率和噴氨量的準確測量和精確控制，在保持較高脫硝效率的同時減小氨逃逸量。
【專利說明】—種水泥廠SCR脫硝效率監(jiān)測控制方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于水泥生產(chǎn)排放安全【技術(shù)領域】，具體涉及水泥廠SCR脫硝效率監(jiān)測控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]NOx是常見的大氣污染物，對于環(huán)境的損害作用極大。NOx主要包括NO和NO2,可誘發(fā)城市光化學煙霧，刺激人體肺部。目前我國水泥產(chǎn)量位居世界第一，水泥行業(yè)是我國第三大NOx排放源，2011年NOx排放量達384.3萬噸。因此，監(jiān)測和控制水泥廠SCR反應器的脫硝效率控制NOx排放，具有重要的意義。
[0003]水泥行業(yè)“十二五”規(guī)劃已明確了氮氧化物排放量下降10%的目標。我國現(xiàn)行的《水泥行業(yè)大氣污染物排放標準》(GB4915-2004)規(guī)定NOx排放限值為800mg/Nm3。如今，隨著我國水泥工業(yè)發(fā)展定位在與自然環(huán)境協(xié)調(diào)共融的綠色產(chǎn)業(yè)。環(huán)境友好也將是水泥發(fā)展進入生態(tài)型階段的重要特征。因此，我國水泥行業(yè)的NOx排放標準會日益嚴格，國家對NOx排放的控制力度也會不斷加大。
[0004]目前水泥行業(yè)的NOx排放控制技術(shù)主要有選擇性非催化還原(SNCR)技術(shù)和選擇性催化還原(SCR)技術(shù)。選擇性非催化還原(SNCR)技術(shù)通過向水泥窯爐中噴入還原劑(氨、尿素等)，在有氧環(huán)境下，還原劑與煙氣中的NOx選擇性地發(fā)生化學反應，生成氮氣和水，一般NOx的還原率在10%?50%之間。選擇性催化還原(SCR)技術(shù)則是使用適當?shù)拇呋瘎?，在一定條件下，用氨作為催化反應的還原劑，使污染物NOx轉(zhuǎn)化為無害的氮氣和水蒸氣。主反應如下:
[0005]4N0+4NH3+02 — 4N2+6H20 (式 I )
[0006]2N02+4NH3+02 — 3N2+6H20 (式 II)
[0007]SCR技術(shù)在理想狀態(tài)下可使NOx的脫除率達90%以上，雖然固定投資大，但是運行成本低，是目前能找到的最好的固定源NOx治理技術(shù)。目前評價SCR脫硝系統(tǒng)運行狀態(tài)的好壞主要就是看兩個指標:脫硝效率和氨逃逸量。從理論上講，在最佳的條件下，Imol的NOx完全被還原需要Imol的NH3，因此，若噴氨量不足就容易降低脫硝效率，但若噴氨量過大，雖保證了脫硝效率卻又容易使氨氣逃逸量增加，造成二次環(huán)境污染。在氨氮摩爾比小于I時，脫硝效率隨著摩爾比的增加而增加，但氨氣逃逸量也隨之緩慢增加。因此實時監(jiān)SCR系統(tǒng)，在保持催化劑較高的脫硝效率的同時，準確的控制噴氨量以減少氨逃逸量，具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]一種水泥廠SCR反應器脫硝效率監(jiān)測控制系統(tǒng)，其特征在于:是一個包括噴氨控制裝置，入口檢測裝置，出口檢測裝置，計算控制裝置在內(nèi)的，能對SCR反應器的脫硝效率，氨逃逸率，噴氨量進行準確測量和實時控制的系統(tǒng)。噴氨控制裝置通過接收計算控制裝置的控制數(shù)據(jù)，對噴氨量進行調(diào)整。并周期性的將噴氨量數(shù)據(jù)通過線路反輸至計算控制裝置。入口檢測裝置對進入SCR反應器的煙氣進行周期性的溫度檢測和NOx含量檢測，并通過線路輸入計算控制裝置。出口檢測裝置對排出SCR反應器的煙氣進行周期性的NOx含量檢測和氨(NH3)含量檢測。計算控制裝置可接收入口檢測裝置，出口檢測裝置和噴氨控制裝置傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，進行脫硝效率計算和氨逃逸率計算并通過外接屏幕顯示出來，顯示裝置還可顯示入口溫度和出口氨逃逸量數(shù)據(jù)。當脫硝效率過小或氨逃逸量過大時，計算出的脫硝效率或氨逃逸率數(shù)值會閃爍顯示并配有警報提示。計算控制裝置向噴氨控制裝置發(fā)送控制數(shù)據(jù)。以達到控制脫硝效率和氨逃逸量的目的。
[0009]本發(fā)明所述的脫硝效率檢測控制系統(tǒng)，其中，入口檢測裝置包括:煙氣溫度檢測裝置和NOx含量檢測裝置。
[0010]本發(fā)明所述的脫硝效率檢測控制系統(tǒng)，其中，出口檢測裝置包括:NOx含量檢測裝置和氨含量檢測裝置。
[0011]本發(fā)明所述的脫硝效率檢測控制系統(tǒng)，其中，噴氨控制裝置包括:氨噴射器，配給管線，配給供給泵，專用氨水儲罐，備用氨水儲罐和用于接收、傳輸數(shù)據(jù)并控制噴氨量的微電腦。
[0012]本發(fā)明所述的脫硝效率檢測控制系統(tǒng)，其中，計算控制裝置包括:計算裝置，外接顯示裝置，報警裝置和控制裝置。
[0013]一種用于控制水泥廠SCR反應器脫硝效率監(jiān)測控制系統(tǒng)的方法，其步驟如下:對入口檢測裝置的溫度值(T)進行周期性檢測，判斷溫度值是否在設定范圍內(nèi)(T ^ 150°C)。
[0014]若溫度值超出催化劑使用范圍(T < 150°C)，則發(fā)出報警信號至計算控制裝置，計算控制裝置將溫度數(shù)據(jù)閃爍顯示并伴隨報警提示，提示溫度范圍超出，建議調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)，使煙氣溫度穩(wěn)定在設定范圍內(nèi)。
[0015]若入口檢測裝置測得的溫度在低溫催化劑使用范圍內(nèi)，則周期性的將NOx含量M1n0x值傳輸至計算控制裝置中。
[0016]將出口檢測裝置周期性測得的出口處NOx含量M2mx值和氨含量M2ra3值輸入到計算控制裝置中。
[0017]按照相關(guān)測量NOx的國家標準，將測量值全部轉(zhuǎn)化為NO2計，M2itox的單位為mg/Nm3。氨含量M1nh3和M2nh3的單位為mg/Nm3。
[0018]噴氨控制裝置將周期性測得的噴氨量M1nh3輸入到計算控制裝置中。
[0019]計算控制裝置通過周期性的輸入數(shù)據(jù)計算出脫硝率(Λ NOx)和氨逃逸率(順3逃)，并將其顯示出來，顯示裝置還可顯示入口溫度和出口氨逃逸量數(shù)據(jù)。計算控制裝置向噴氨控制裝置發(fā)送控制指令，調(diào)整噴氨控制裝置調(diào)控噴氨量。
[0020]當脫硝率< 60%時，計算控制裝置將報警，并閃爍顯示脫硝率數(shù)據(jù)。
[0021]當出口氨含量M2ra3≥20mgNH3/Nm3時，計算控制裝置將報警，并閃爍顯示氨逃逸量數(shù)據(jù)。
[0022]當氨逃逸率NH3as> 5%時，計算控控制裝置將報警，并閃爍顯示氨逃逸率數(shù)據(jù)。
[0023]當計算控制裝置發(fā)出警報時，通過控制裝置對噴氨控制裝置發(fā)出控制指令。調(diào)整噴氨量，控制脫硝率或者氨逃逸量。
[0024]脫硝率:ΛNOx= (M1n0x—M2n0x) /M1n0x
[0025]氨逃逸率:NH3逃=M2麗^M1nh3
[0026]本發(fā)明的主要目的在于，實時監(jiān)測水泥廠SCR反應器的脫硝效率和氨逃逸率，通過控制噴氨量來調(diào)整脫硝效率和氨逃逸率，在保持較高的脫硝效率下，盡量減少氨逃逸。控制過程簡單快捷，設計合理，能有效的減少污染物排放，為推進水泥行業(yè)的綠色化進程提供有力支持。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為水泥廠SCR脫硝效率監(jiān)測控制系統(tǒng)
[0028]圖2為控制水泥廠SCR反應器脫硝效率監(jiān)測控制系統(tǒng)的方法程序圖【具體實施方式】
[0029]下面根據(jù)說明書附圖的圖1和圖2，以及實施例對水泥廠SCR脫硝效率檢測的控制系統(tǒng)和控制方法做出進一步說明。
[0030]實施例中水泥生產(chǎn)線的設計規(guī)模是2500t熟料/天，實際產(chǎn)量為2500t熟料/天。SCR反應器設置在余熱鍋爐之后和去煤磨烘干的袋式收塵器之前。入口煙道的溫度約為200°C，總風量約為175000m3/h，煙氣中NOx含量約為600mg/Nm3。
SCR反應器內(nèi)的催化劑可使用中低溫催化劑，比如MnOx-CeO2-TiO2型催化劑，在200°C左右達到90%以上的催化效率，適宜氨氮比0.9:1。
[0031]水泥廠SCR反應器脫硝效率監(jiān)測控制系統(tǒng)，包括噴氨控制裝置，入口檢測裝置，出口檢測裝置，計算控制裝置。
[0032]煙氣進入入口煙道，流經(jīng)入口檢測裝置。入口檢測裝置包括:煙氣溫度檢測裝置和NOx含量檢測裝置。經(jīng)煙氣溫度檢測裝置測量，溫度符合設定范圍(T> 150°C)。NOx含量檢測裝置周期性(設定周期為5min)測量煙氣中NOx的含量，并將含量數(shù)值周期性的發(fā)送至計算控制裝置。
[0033]煙氣流經(jīng)噴氨控制裝置處。噴氨控制裝置包括:氨噴射器，配給管線，配給供給泵，專用氨水儲罐，備用氨水儲罐和用于接收、傳輸數(shù)據(jù)并控制噴氨量的微電腦。噴氨裝置向煙氣噴射出一定量(接收計算控制裝置發(fā)出的噴氨量控制指令)的氨氣，并將噴射出的實際氨氣量數(shù)據(jù)周期性的傳輸至計算控制裝置。
[0034]混合了氨氣的煙氣通過噴氨控制裝置后，流經(jīng)裝有導流板的通道，流入SCR反應器，與反應器中的脫硝催化劑發(fā)生選擇性催化還原反應，將NOx轉(zhuǎn)化為無害的N2和H2O,主反應式如下:
[0035]
【權(quán)利要求】
1.一種水泥廠SCR脫硝效率監(jiān)測控制方法，其特征在于:應用以下系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括噴氨控制裝置，入口檢測裝置，出口檢測裝置，計算控制裝置、顯示裝置和警報提示裝置； 噴氨控制裝置連接計算控制裝置；入口檢測裝置和出口檢測裝置放置在SCR反應器中的入口和出口， 所述噴氨控制裝置通過接收計算控制裝置的控制數(shù)據(jù)，對噴氨量進行調(diào)整；并周期性的將實際噴氨量數(shù)據(jù)通過線路反輸至計算控制裝置； 入口檢測裝置，所述入口檢測裝置對進入SCR反應器的煙氣進行周期性的溫度檢測和NOx含量檢測，并通過線路輸入計算控制裝置； 出口檢測裝置，所述出口檢測裝置對排出SCR反應器的煙氣進行周期性的NOx含量檢測和氨含量檢測； 所述計算控制裝置接收入口檢測裝置，出口檢測裝置和噴氨控制裝置傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，進行脫硝效率計算和氨逃逸率計算并通過顯示裝置顯示出來； 步驟如下: 對入口檢測裝置的溫度值進行周期性檢測，判斷溫度值是否在催化劑使用范圍范圍內(nèi)； 若溫度值超出催化劑使用范圍，則發(fā)出報警信號至計算控制裝置，計算控制裝置將溫度數(shù)據(jù)閃爍顯示并伴隨報警 提示，提示溫度范圍超出，建議調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)，使煙氣溫度穩(wěn)定在設定范圍內(nèi)； 若入口檢測裝置測得的溫度在催化劑使用范圍內(nèi)，則周期性的將NOx含量M1mx值傳輸至計算控制裝置中； 將出口檢測裝置周期性測得的出口處NOx含量M2mx值和氨含量M2nh3值輸入到計算控制裝置中； 將NOx測量值全部轉(zhuǎn)化為NO2計，M1n0x和M2nqx的單位為mg/Nm3 ;氨含量M1nh3和M2nh3的單位為mg/Nm3 ； 噴氨控制裝置將周期性測得的實際噴氨量M1nh3輸入到計算控制裝置中； 計算控制裝置通過周期性輸入的數(shù)據(jù)計算出脫硝率Λ NOx和氨逃逸率NH3as,并將其顯示出來，計算控制裝置向噴氨控制裝置發(fā)送控制指令，調(diào)整噴氨控制裝置調(diào)控噴氨量；當脫硝率< 60%時，計算控制裝置將報警，并閃爍顯示脫硝率Λ NOx數(shù)據(jù)；當出口氨含量M2nh3 ^ 20mgNH3/Nm3時，計算控制裝置將報警，并閃爍顯示出口氨含量M2nh3數(shù)據(jù)；當氨逃逸率NH3as> 5%時，計算控控制裝置將報警，并閃爍顯示氨逃逸率NH3as數(shù)據(jù)； 當計算控制裝置發(fā)出警報時，通過控制裝置對噴氨控制裝置發(fā)出控制指令；調(diào)整噴氨量，調(diào)控脫硝率或者氨逃逸率；
脫硝率:Λ NOx= (M1n0x - M2n0x) /M1n0x
氨逃逸率:NH3gs =M2nh3ZM1nh30
【文檔編號】B01D53/90GK103728994SQ201310743730
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】崔素萍, 劉慶祎, 王亞麗, 馬曉宇, 蘭明章, 郭紅霞 申請人:北京工業(yè)大學