王玉敏　趙光

摘 要：文章以某一特定工程為例，介紹了SNCR脫硝工藝流程、控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成及組態(tài)。根據(jù)工藝要求，本工程實施后，PLC控制系統(tǒng)可實現(xiàn)對鍋爐煙氣脫硝處理系統(tǒng)各運行工況、各工藝參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)測及控制。

關(guān)鍵詞：脫硝系統(tǒng)；SNC；NOX

1 概述

如今環(huán)保節(jié)能已經(jīng)上升到法律和社會層面，綠色、高效、清潔發(fā)電已經(jīng)成為火力發(fā)電廠的生存條件。GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定了氮氧化物排放量濃度限值為100mg/m3，而我國大部分鍋爐的氮氧化物排放量濃度值在400mg/m3左右。部分鍋爐的濃度值更高。所以實施減排是必須的。伴隨著我國對NOX的排放管控，燃煤鍋爐脫硝的工程應(yīng)用技術(shù)得到持續(xù)發(fā)展。目前燃燒煙氣中去除氮氧化物比較主流的工藝為SCR（SelectiveCatalyticReduction）和SNCR（SelectiveNonCatalyticReduction）。從建設(shè)成本和運行成本的角度看，SNCR比SCR的投入要小的多。

2 工藝介紹

SNCR（選擇性非催化還原）是一種不用催化劑的脫硝技術(shù)。把含有NHX基的還原劑噴入爐膛溫度為900℃～1100的區(qū)域，該還原劑迅速熱分解成NH2和其他副產(chǎn)物，隨后NH2與煙氣中的NOX反應(yīng)生成N2。

反應(yīng)原理：

CO（NH2）2→2NH2+CO

NH2+NOx→N2+H2O

CO+NOx→N2+CO2

3 控制系統(tǒng)組成

哈爾濱華能熱電有9臺機(jī)組，本次有3臺機(jī)組安裝脫硝設(shè)備。脫硝系統(tǒng)由尿素制備區(qū)（公用）和9臺機(jī)組的SNCR區(qū)構(gòu)成。在保證系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠的前提下降低控制系統(tǒng)硬件、軟件成本，系統(tǒng)的配置方案為尿素制備區(qū)作為主站，布置在尿素制備車間，各機(jī)組的SNCR區(qū)作為從站，布置在爐區(qū)的SNCR區(qū)，主站與從站之間通過PROFIBUS進(jìn)行通訊。整個脫硝系統(tǒng)共用一臺操作員站（兼工程師站），工程師站布置在鍋爐電子設(shè)備間。PLC主站與操作員站之間通過以太網(wǎng)進(jìn)行通訊。

SNCR脫硝工藝IO點數(shù)不多，但考慮到將來擴(kuò)展方便，本工程選用了西門子300系列。主站控制器選擇315-2DP，從站選用IM153作為與主站控制器之間的通訊接口模塊，上位機(jī)組態(tài)軟件選用國產(chǎn)力控軟件。

西門子315-2DP處理器對每條二進(jìn)制指令的處理時間約50ns，每個浮點運算的時間為0.45μs，并且具有與執(zhí)行程序段相關(guān)的大容量工作存儲器可以為用戶提供足夠的空間；靈活的擴(kuò)展能力；集成MPI和PROFIBUSDP主/從通訊接口，可以建立高速、易用的分布式自動化系統(tǒng)，對用戶來說，分布式I/O單元可作為一個集中式單元來處理（相同的組態(tài)、編址和編程）。315-2DP有口令保護(hù)功能，可防止非法訪問，控制器模塊上有狀態(tài)和故障指示LED燈，可以指示硬件、編程、時間、I/O、電池和總線錯誤以及操作狀態(tài)（如RUN運行、STOP停止和啟動）。

4 系統(tǒng)工藝流程及組態(tài)界面

4.1 SNCR脫硝系統(tǒng)的組成及工藝流程

SNCR脫硝系統(tǒng)主要由尿素存儲系統(tǒng)、尿素溶液制備系統(tǒng)、尿素溶液儲存系統(tǒng)、稀釋水系統(tǒng)、尿素噴射系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)組成。尿素制備區(qū)就是將袋裝尿素在溶解罐內(nèi)溶解成設(shè)計濃度的尿素溶液后儲存在尿素溶液儲罐中，由循環(huán)泵將尿素溶液打循環(huán)到機(jī)組的SNCR區(qū)，還原劑通過計量、分配及霧化空氣霧化后噴入爐膛進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。

4.2 工藝控制

4.3 控制方法

根據(jù)控制要求，本系統(tǒng)采用串級控制方法。串級控制是指使用兩個調(diào)節(jié)器，達(dá)到最終調(diào)節(jié)目的。其中一個調(diào)節(jié)器的輸出作為另一個調(diào)節(jié)器的給定值的系統(tǒng)。所以本系統(tǒng)系統(tǒng)采用兩套檢測變送器和兩個調(diào)節(jié)器，前一個調(diào)節(jié)器的輸出作為后一個調(diào)節(jié)器的設(shè)定，后一個調(diào)節(jié)器的輸出送往調(diào)節(jié)閥。

將出口NOX濃度做為主反饋變量，通過調(diào)節(jié)出口管道流量，控制出口NOX濃度的變化。將管道流量做為副反饋變量，通過調(diào)節(jié)出口閥門的開度，控制出口流量的變化。

將流量的擾動包含在副回路中，可以提高副回路對系統(tǒng)的控制能力，減小滯后對出口NOX濃度的影響。改善控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量。

4.4 工藝界面

整個組態(tài)畫面中，有制備區(qū)及爐區(qū)工藝流程畫面、歷史曲線畫面和歷史數(shù)據(jù)畫面，鼠標(biāo)點擊相應(yīng)畫面按鈕進(jìn)入相應(yīng)畫面，進(jìn)行監(jiān)視或相應(yīng)操作。

在SNCR區(qū)的組態(tài)界面上，有手動、自動按鈕，當(dāng)手動啟動時，可在畫面上對尿素溶液流量值和稀釋水流量值進(jìn)行手動設(shè)定。當(dāng)自動啟動時，PLC控制系統(tǒng)能根據(jù)工藝參數(shù)、設(shè)備工況和控制要求，按規(guī)定的時間周期、設(shè)定的邏輯順序、設(shè)定的智能控制模型和設(shè)定的工藝參數(shù)自動調(diào)節(jié)設(shè)備的開啟度、速度；以保證重要工藝參數(shù)的正常運行。

5 結(jié)束語

SNCR裝置簡單經(jīng)濟(jì)、操作方便、價格低廉，是一種經(jīng)濟(jì)實用的NOX還原技術(shù)，相對于別的脫硝技術(shù)來說，它是目前適合我國國情的脫硝技術(shù)的最佳選擇。我們也希望西門子300系列經(jīng)過自己堅持不懈的創(chuàng)新和改革在工業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)多種多樣的自動化控制任務(wù)。endprint

摘 要：文章以某一特定工程為例，介紹了SNCR脫硝工藝流程、控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成及組態(tài)。根據(jù)工藝要求，本工程實施后，PLC控制系統(tǒng)可實現(xiàn)對鍋爐煙氣脫硝處理系統(tǒng)各運行工況、各工藝參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)測及控制。

關(guān)鍵詞：脫硝系統(tǒng)；SNC；NOX

1 概述

如今環(huán)保節(jié)能已經(jīng)上升到法律和社會層面，綠色、高效、清潔發(fā)電已經(jīng)成為火力發(fā)電廠的生存條件。GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定了氮氧化物排放量濃度限值為100mg/m3，而我國大部分鍋爐的氮氧化物排放量濃度值在400mg/m3左右。部分鍋爐的濃度值更高。所以實施減排是必須的。伴隨著我國對NOX的排放管控，燃煤鍋爐脫硝的工程應(yīng)用技術(shù)得到持續(xù)發(fā)展。目前燃燒煙氣中去除氮氧化物比較主流的工藝為SCR（SelectiveCatalyticReduction）和SNCR（SelectiveNonCatalyticReduction）。從建設(shè)成本和運行成本的角度看，SNCR比SCR的投入要小的多。

2 工藝介紹

SNCR（選擇性非催化還原）是一種不用催化劑的脫硝技術(shù)。把含有NHX基的還原劑噴入爐膛溫度為900℃～1100的區(qū)域，該還原劑迅速熱分解成NH2和其他副產(chǎn)物，隨后NH2與煙氣中的NOX反應(yīng)生成N2。

反應(yīng)原理：

CO（NH2）2→2NH2+CO

NH2+NOx→N2+H2O

CO+NOx→N2+CO2

3 控制系統(tǒng)組成

哈爾濱華能熱電有9臺機(jī)組，本次有3臺機(jī)組安裝脫硝設(shè)備。脫硝系統(tǒng)由尿素制備區(qū)（公用）和9臺機(jī)組的SNCR區(qū)構(gòu)成。在保證系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠的前提下降低控制系統(tǒng)硬件、軟件成本，系統(tǒng)的配置方案為尿素制備區(qū)作為主站，布置在尿素制備車間，各機(jī)組的SNCR區(qū)作為從站，布置在爐區(qū)的SNCR區(qū)，主站與從站之間通過PROFIBUS進(jìn)行通訊。整個脫硝系統(tǒng)共用一臺操作員站（兼工程師站），工程師站布置在鍋爐電子設(shè)備間。PLC主站與操作員站之間通過以太網(wǎng)進(jìn)行通訊。

SNCR脫硝工藝IO點數(shù)不多，但考慮到將來擴(kuò)展方便，本工程選用了西門子300系列。主站控制器選擇315-2DP，從站選用IM153作為與主站控制器之間的通訊接口模塊，上位機(jī)組態(tài)軟件選用國產(chǎn)力控軟件。

西門子315-2DP處理器對每條二進(jìn)制指令的處理時間約50ns，每個浮點運算的時間為0.45μs，并且具有與執(zhí)行程序段相關(guān)的大容量工作存儲器可以為用戶提供足夠的空間；靈活的擴(kuò)展能力；集成MPI和PROFIBUSDP主/從通訊接口，可以建立高速、易用的分布式自動化系統(tǒng)，對用戶來說，分布式I/O單元可作為一個集中式單元來處理（相同的組態(tài)、編址和編程）。315-2DP有口令保護(hù)功能，可防止非法訪問，控制器模塊上有狀態(tài)和故障指示LED燈，可以指示硬件、編程、時間、I/O、電池和總線錯誤以及操作狀態(tài)（如RUN運行、STOP停止和啟動）。

4 系統(tǒng)工藝流程及組態(tài)界面

4.1 SNCR脫硝系統(tǒng)的組成及工藝流程

SNCR脫硝系統(tǒng)主要由尿素存儲系統(tǒng)、尿素溶液制備系統(tǒng)、尿素溶液儲存系統(tǒng)、稀釋水系統(tǒng)、尿素噴射系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)組成。尿素制備區(qū)就是將袋裝尿素在溶解罐內(nèi)溶解成設(shè)計濃度的尿素溶液后儲存在尿素溶液儲罐中，由循環(huán)泵將尿素溶液打循環(huán)到機(jī)組的SNCR區(qū)，還原劑通過計量、分配及霧化空氣霧化后噴入爐膛進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。

4.2 工藝控制

4.3 控制方法

根據(jù)控制要求，本系統(tǒng)采用串級控制方法。串級控制是指使用兩個調(diào)節(jié)器，達(dá)到最終調(diào)節(jié)目的。其中一個調(diào)節(jié)器的輸出作為另一個調(diào)節(jié)器的給定值的系統(tǒng)。所以本系統(tǒng)系統(tǒng)采用兩套檢測變送器和兩個調(diào)節(jié)器，前一個調(diào)節(jié)器的輸出作為后一個調(diào)節(jié)器的設(shè)定，后一個調(diào)節(jié)器的輸出送往調(diào)節(jié)閥。

將出口NOX濃度做為主反饋變量，通過調(diào)節(jié)出口管道流量，控制出口NOX濃度的變化。將管道流量做為副反饋變量，通過調(diào)節(jié)出口閥門的開度，控制出口流量的變化。

將流量的擾動包含在副回路中，可以提高副回路對系統(tǒng)的控制能力，減小滯后對出口NOX濃度的影響。改善控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量。

4.4 工藝界面

整個組態(tài)畫面中，有制備區(qū)及爐區(qū)工藝流程畫面、歷史曲線畫面和歷史數(shù)據(jù)畫面，鼠標(biāo)點擊相應(yīng)畫面按鈕進(jìn)入相應(yīng)畫面，進(jìn)行監(jiān)視或相應(yīng)操作。

在SNCR區(qū)的組態(tài)界面上，有手動、自動按鈕，當(dāng)手動啟動時，可在畫面上對尿素溶液流量值和稀釋水流量值進(jìn)行手動設(shè)定。當(dāng)自動啟動時，PLC控制系統(tǒng)能根據(jù)工藝參數(shù)、設(shè)備工況和控制要求，按規(guī)定的時間周期、設(shè)定的邏輯順序、設(shè)定的智能控制模型和設(shè)定的工藝參數(shù)自動調(diào)節(jié)設(shè)備的開啟度、速度；以保證重要工藝參數(shù)的正常運行。

5 結(jié)束語

SNCR裝置簡單經(jīng)濟(jì)、操作方便、價格低廉，是一種經(jīng)濟(jì)實用的NOX還原技術(shù)，相對于別的脫硝技術(shù)來說，它是目前適合我國國情的脫硝技術(shù)的最佳選擇。我們也希望西門子300系列經(jīng)過自己堅持不懈的創(chuàng)新和改革在工業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)多種多樣的自動化控制任務(wù)。endprint

摘 要：文章以某一特定工程為例，介紹了SNCR脫硝工藝流程、控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成及組態(tài)。根據(jù)工藝要求，本工程實施后，PLC控制系統(tǒng)可實現(xiàn)對鍋爐煙氣脫硝處理系統(tǒng)各運行工況、各工藝參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)測及控制。

關(guān)鍵詞：脫硝系統(tǒng)；SNC；NOX

1 概述

如今環(huán)保節(jié)能已經(jīng)上升到法律和社會層面，綠色、高效、清潔發(fā)電已經(jīng)成為火力發(fā)電廠的生存條件。GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定了氮氧化物排放量濃度限值為100mg/m3，而我國大部分鍋爐的氮氧化物排放量濃度值在400mg/m3左右。部分鍋爐的濃度值更高。所以實施減排是必須的。伴隨著我國對NOX的排放管控，燃煤鍋爐脫硝的工程應(yīng)用技術(shù)得到持續(xù)發(fā)展。目前燃燒煙氣中去除氮氧化物比較主流的工藝為SCR（SelectiveCatalyticReduction）和SNCR（SelectiveNonCatalyticReduction）。從建設(shè)成本和運行成本的角度看，SNCR比SCR的投入要小的多。

2 工藝介紹

SNCR（選擇性非催化還原）是一種不用催化劑的脫硝技術(shù)。把含有NHX基的還原劑噴入爐膛溫度為900℃～1100的區(qū)域，該還原劑迅速熱分解成NH2和其他副產(chǎn)物，隨后NH2與煙氣中的NOX反應(yīng)生成N2。

反應(yīng)原理：

CO（NH2）2→2NH2+CO

NH2+NOx→N2+H2O

CO+NOx→N2+CO2

3 控制系統(tǒng)組成

哈爾濱華能熱電有9臺機(jī)組，本次有3臺機(jī)組安裝脫硝設(shè)備。脫硝系統(tǒng)由尿素制備區(qū)（公用）和9臺機(jī)組的SNCR區(qū)構(gòu)成。在保證系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠的前提下降低控制系統(tǒng)硬件、軟件成本，系統(tǒng)的配置方案為尿素制備區(qū)作為主站，布置在尿素制備車間，各機(jī)組的SNCR區(qū)作為從站，布置在爐區(qū)的SNCR區(qū)，主站與從站之間通過PROFIBUS進(jìn)行通訊。整個脫硝系統(tǒng)共用一臺操作員站（兼工程師站），工程師站布置在鍋爐電子設(shè)備間。PLC主站與操作員站之間通過以太網(wǎng)進(jìn)行通訊。

SNCR脫硝工藝IO點數(shù)不多，但考慮到將來擴(kuò)展方便，本工程選用了西門子300系列。主站控制器選擇315-2DP，從站選用IM153作為與主站控制器之間的通訊接口模塊，上位機(jī)組態(tài)軟件選用國產(chǎn)力控軟件。

西門子315-2DP處理器對每條二進(jìn)制指令的處理時間約50ns，每個浮點運算的時間為0.45μs，并且具有與執(zhí)行程序段相關(guān)的大容量工作存儲器可以為用戶提供足夠的空間；靈活的擴(kuò)展能力；集成MPI和PROFIBUSDP主/從通訊接口，可以建立高速、易用的分布式自動化系統(tǒng)，對用戶來說，分布式I/O單元可作為一個集中式單元來處理（相同的組態(tài)、編址和編程）。315-2DP有口令保護(hù)功能，可防止非法訪問，控制器模塊上有狀態(tài)和故障指示LED燈，可以指示硬件、編程、時間、I/O、電池和總線錯誤以及操作狀態(tài)（如RUN運行、STOP停止和啟動）。

4 系統(tǒng)工藝流程及組態(tài)界面

4.1 SNCR脫硝系統(tǒng)的組成及工藝流程

SNCR脫硝系統(tǒng)主要由尿素存儲系統(tǒng)、尿素溶液制備系統(tǒng)、尿素溶液儲存系統(tǒng)、稀釋水系統(tǒng)、尿素噴射系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)組成。尿素制備區(qū)就是將袋裝尿素在溶解罐內(nèi)溶解成設(shè)計濃度的尿素溶液后儲存在尿素溶液儲罐中，由循環(huán)泵將尿素溶液打循環(huán)到機(jī)組的SNCR區(qū)，還原劑通過計量、分配及霧化空氣霧化后噴入爐膛進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。

4.2 工藝控制

4.3 控制方法

根據(jù)控制要求，本系統(tǒng)采用串級控制方法。串級控制是指使用兩個調(diào)節(jié)器，達(dá)到最終調(diào)節(jié)目的。其中一個調(diào)節(jié)器的輸出作為另一個調(diào)節(jié)器的給定值的系統(tǒng)。所以本系統(tǒng)系統(tǒng)采用兩套檢測變送器和兩個調(diào)節(jié)器，前一個調(diào)節(jié)器的輸出作為后一個調(diào)節(jié)器的設(shè)定，后一個調(diào)節(jié)器的輸出送往調(diào)節(jié)閥。

將出口NOX濃度做為主反饋變量，通過調(diào)節(jié)出口管道流量，控制出口NOX濃度的變化。將管道流量做為副反饋變量，通過調(diào)節(jié)出口閥門的開度，控制出口流量的變化。

將流量的擾動包含在副回路中，可以提高副回路對系統(tǒng)的控制能力，減小滯后對出口NOX濃度的影響。改善控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量。

4.4 工藝界面

整個組態(tài)畫面中，有制備區(qū)及爐區(qū)工藝流程畫面、歷史曲線畫面和歷史數(shù)據(jù)畫面，鼠標(biāo)點擊相應(yīng)畫面按鈕進(jìn)入相應(yīng)畫面，進(jìn)行監(jiān)視或相應(yīng)操作。

在SNCR區(qū)的組態(tài)界面上，有手動、自動按鈕，當(dāng)手動啟動時，可在畫面上對尿素溶液流量值和稀釋水流量值進(jìn)行手動設(shè)定。當(dāng)自動啟動時，PLC控制系統(tǒng)能根據(jù)工藝參數(shù)、設(shè)備工況和控制要求，按規(guī)定的時間周期、設(shè)定的邏輯順序、設(shè)定的智能控制模型和設(shè)定的工藝參數(shù)自動調(diào)節(jié)設(shè)備的開啟度、速度；以保證重要工藝參數(shù)的正常運行。

5 結(jié)束語

SNCR裝置簡單經(jīng)濟(jì)、操作方便、價格低廉，是一種經(jīng)濟(jì)實用的NOX還原技術(shù)，相對于別的脫硝技術(shù)來說，它是目前適合我國國情的脫硝技術(shù)的最佳選擇。我們也希望西門子300系列經(jīng)過自己堅持不懈的創(chuàng)新和改革在工業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)多種多樣的自動化控制任務(wù)。endprint