控制系统在SNCR脱硝系统中的应用

王玉敏　赵光

摘 要：文章以某一特定工程为例，介绍了SNCR脱硝工艺流程、控制系统硬件构成及组态。根据工艺要求，本工程实施后，PLC控制系统可实现对锅炉烟气脱硝处理系统各运行工况、各工艺参数进行实时监测及控制。

关键词：脱硝系统；SNC；NOX

1 概述

如今环保节能已经上升到法律和社会层面，绿色、高效、清洁发电已经成为火力发电厂的生存条件。GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》中规定了氮氧化物排放量浓度限值为100mg/m3，而我国大部分锅炉的氮氧化物排放量浓度值在400mg/m3左右。部分锅炉的浓度值更高。所以实施减排是必须的。伴随着我国对NOX的排放管控，燃煤锅炉脱硝的工程应用技术得到持续发展。目前燃烧烟气中去除氮氧化物比较主流的工艺为SCR（SelectiveCatalyticReduction）和SNCR（SelectiveNonCatalyticReduction）。从建设成本和运行成本的角度看，SNCR比SCR的投入要小的多。

2 工艺介绍

SNCR（选择性非催化还原）是一种不用催化剂的脱硝技术。把含有NHX基的还原剂喷入炉膛温度为900℃～1100的区域，该还原剂迅速热分解成NH2和其他副产物，随后NH2与烟气中的NOX反应生成N2。

反应原理：

CO（NH2）2→2NH2+CO

NH2+NOx→N2+H2O

CO+NOx→N2+CO2

3 控制系统组成

哈尔滨华能热电有9台机组，本次有3台机组安装脱硝设备。脱硝系统由尿素制备区（公用）和9台机组的SNCR区构成。在保证系统运行稳定可靠的前提下降低控制系统硬件、软件成本，系统的配置方案为尿素制备区作为主站，布置在尿素制备车间，各机组的SNCR区作为从站，布置在炉区的SNCR区，主站与从站之间通过PROFIBUS进行通讯。整个脱硝系统共用一台操作员站（兼工程师站），工程师站布置在锅炉电子设备间。PLC主站与操作员站之间通过以太网进行通讯。

SNCR脱硝工艺IO点数不多，但考虑到将来扩展方便，本工程选用了西门子300系列。主站控制器选择315-2DP，从站选用IM153作为与主站控制器之间的通讯接口模块，上位机组态软件选用国产力控软件。

西门子315-2DP处理器对每条二进制指令的处理时间约50ns，每个浮点运算的时间为0.45μs，并且具有与执行程序段相关的大容量工作存储器可以为用户提供足够的空间；灵活的扩展能力；集成MPI和PROFIBUSDP主/从通讯接口，可以建立高速、易用的分布式自动化系统，对用户来说，分布式I/O单元可作为一个集中式单元来处理（相同的组态、编址和编程）。315-2DP有口令保护功能，可防止非法访问，控制器模块上有状态和故障指示LED灯，可以指示硬件、编程、时间、I/O、电池和总线错误以及操作状态（如RUN运行、STOP停止和启动）。

4 系统工艺流程及组态界面

4.1 SNCR脱硝系统的组成及工艺流程

SNCR脱硝系统主要由尿素存储系统、尿素溶液制备系统、尿素溶液储存系统、稀释水系统、尿素喷射系统和自动控制系统组成。尿素制备区就是将袋装尿素在溶解罐内溶解成设计浓度的尿素溶液后储存在尿素溶液储罐中，由循环泵将尿素溶液打循环到机组的SNCR区，还原剂通过计量、分配及雾化空气雾化后喷入炉膛进行化学反应。

4.2 工艺控制

4.3 控制方法

根据控制要求，本系统采用串级控制方法。串级控制是指使用两个调节器，达到最终调节目的。其中一个调节器的输出作为另一个调节器的给定值的系统。所以本系统系统采用两套检测变送器和两个调节器，前一个调节器的输出作为后一个调节器的设定，后一个调节器的输出送往调节阀。

将出口NOX浓度做为主反馈变量，通过调节出口管道流量，控制出口NOX浓度的变化。将管道流量做为副反馈变量，通过调节出口阀门的开度，控制出口流量的变化。

将流量的扰动包含在副回路中，可以提高副回路对系统的控制能力，减小滞后对出口NOX浓度的影响。改善控制系统的控制质量。

4.4 工艺界面

整个组态画面中，有制备区及炉区工艺流程画面、历史曲线画面和历史数据画面，鼠标点击相应画面按钮进入相应画面，进行监视或相应操作。

在SNCR区的组态界面上，有手动、自动按钮，当手动启动时，可在画面上对尿素溶液流量值和稀释水流量值进行手动设定。当自动启动时，PLC控制系统能根据工艺参数、设备工况和控制要求，按规定的时间周期、设定的逻辑顺序、设定的智能控制模型和设定的工艺参数自动调节设备的开启度、速度；以保证重要工艺参数的正常运行。

5 结束语

SNCR装置简单经济、操作方便、价格低廉，是一种经济实用的NOX还原技术，相对于别的脱硝技术来说，它是目前适合我国国情的脱硝技术的最佳选择。我们也希望西门子300系列经过自己坚持不懈的创新和改革在工业领域实现多种多样的自动化控制任务。endprint

摘 要：文章以某一特定工程为例，介绍了SNCR脱硝工艺流程、控制系统硬件构成及组态。根据工艺要求，本工程实施后，PLC控制系统可实现对锅炉烟气脱硝处理系统各运行工况、各工艺参数进行实时监测及控制。

关键词：脱硝系统；SNC；NOX

1 概述

如今环保节能已经上升到法律和社会层面，绿色、高效、清洁发电已经成为火力发电厂的生存条件。GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》中规定了氮氧化物排放量浓度限值为100mg/m3，而我国大部分锅炉的氮氧化物排放量浓度值在400mg/m3左右。部分锅炉的浓度值更高。所以实施减排是必须的。伴随着我国对NOX的排放管控，燃煤锅炉脱硝的工程应用技术得到持续发展。目前燃烧烟气中去除氮氧化物比较主流的工艺为SCR（SelectiveCatalyticReduction）和SNCR（SelectiveNonCatalyticReduction）。从建设成本和运行成本的角度看，SNCR比SCR的投入要小的多。

2 工艺介绍

SNCR（选择性非催化还原）是一种不用催化剂的脱硝技术。把含有NHX基的还原剂喷入炉膛温度为900℃～1100的区域，该还原剂迅速热分解成NH2和其他副产物，随后NH2与烟气中的NOX反应生成N2。

反应原理：

CO（NH2）2→2NH2+CO

NH2+NOx→N2+H2O

CO+NOx→N2+CO2

3 控制系统组成

哈尔滨华能热电有9台机组，本次有3台机组安装脱硝设备。脱硝系统由尿素制备区（公用）和9台机组的SNCR区构成。在保证系统运行稳定可靠的前提下降低控制系统硬件、软件成本，系统的配置方案为尿素制备区作为主站，布置在尿素制备车间，各机组的SNCR区作为从站，布置在炉区的SNCR区，主站与从站之间通过PROFIBUS进行通讯。整个脱硝系统共用一台操作员站（兼工程师站），工程师站布置在锅炉电子设备间。PLC主站与操作员站之间通过以太网进行通讯。

SNCR脱硝工艺IO点数不多，但考虑到将来扩展方便，本工程选用了西门子300系列。主站控制器选择315-2DP，从站选用IM153作为与主站控制器之间的通讯接口模块，上位机组态软件选用国产力控软件。

西门子315-2DP处理器对每条二进制指令的处理时间约50ns，每个浮点运算的时间为0.45μs，并且具有与执行程序段相关的大容量工作存储器可以为用户提供足够的空间；灵活的扩展能力；集成MPI和PROFIBUSDP主/从通讯接口，可以建立高速、易用的分布式自动化系统，对用户来说，分布式I/O单元可作为一个集中式单元来处理（相同的组态、编址和编程）。315-2DP有口令保护功能，可防止非法访问，控制器模块上有状态和故障指示LED灯，可以指示硬件、编程、时间、I/O、电池和总线错误以及操作状态（如RUN运行、STOP停止和启动）。

4 系统工艺流程及组态界面

4.1 SNCR脱硝系统的组成及工艺流程

SNCR脱硝系统主要由尿素存储系统、尿素溶液制备系统、尿素溶液储存系统、稀释水系统、尿素喷射系统和自动控制系统组成。尿素制备区就是将袋装尿素在溶解罐内溶解成设计浓度的尿素溶液后储存在尿素溶液储罐中，由循环泵将尿素溶液打循环到机组的SNCR区，还原剂通过计量、分配及雾化空气雾化后喷入炉膛进行化学反应。

4.2 工艺控制

4.3 控制方法

根据控制要求，本系统采用串级控制方法。串级控制是指使用两个调节器，达到最终调节目的。其中一个调节器的输出作为另一个调节器的给定值的系统。所以本系统系统采用两套检测变送器和两个调节器，前一个调节器的输出作为后一个调节器的设定，后一个调节器的输出送往调节阀。

将出口NOX浓度做为主反馈变量，通过调节出口管道流量，控制出口NOX浓度的变化。将管道流量做为副反馈变量，通过调节出口阀门的开度，控制出口流量的变化。

将流量的扰动包含在副回路中，可以提高副回路对系统的控制能力，减小滞后对出口NOX浓度的影响。改善控制系统的控制质量。

4.4 工艺界面

整个组态画面中，有制备区及炉区工艺流程画面、历史曲线画面和历史数据画面，鼠标点击相应画面按钮进入相应画面，进行监视或相应操作。

在SNCR区的组态界面上，有手动、自动按钮，当手动启动时，可在画面上对尿素溶液流量值和稀释水流量值进行手动设定。当自动启动时，PLC控制系统能根据工艺参数、设备工况和控制要求，按规定的时间周期、设定的逻辑顺序、设定的智能控制模型和设定的工艺参数自动调节设备的开启度、速度；以保证重要工艺参数的正常运行。

5 结束语

SNCR装置简单经济、操作方便、价格低廉，是一种经济实用的NOX还原技术，相对于别的脱硝技术来说，它是目前适合我国国情的脱硝技术的最佳选择。我们也希望西门子300系列经过自己坚持不懈的创新和改革在工业领域实现多种多样的自动化控制任务。endprint

摘 要：文章以某一特定工程为例，介绍了SNCR脱硝工艺流程、控制系统硬件构成及组态。根据工艺要求，本工程实施后，PLC控制系统可实现对锅炉烟气脱硝处理系统各运行工况、各工艺参数进行实时监测及控制。

关键词：脱硝系统；SNC；NOX

1 概述

如今环保节能已经上升到法律和社会层面，绿色、高效、清洁发电已经成为火力发电厂的生存条件。GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》中规定了氮氧化物排放量浓度限值为100mg/m3，而我国大部分锅炉的氮氧化物排放量浓度值在400mg/m3左右。部分锅炉的浓度值更高。所以实施减排是必须的。伴随着我国对NOX的排放管控，燃煤锅炉脱硝的工程应用技术得到持续发展。目前燃烧烟气中去除氮氧化物比较主流的工艺为SCR（SelectiveCatalyticReduction）和SNCR（SelectiveNonCatalyticReduction）。从建设成本和运行成本的角度看，SNCR比SCR的投入要小的多。

2 工艺介绍

SNCR（选择性非催化还原）是一种不用催化剂的脱硝技术。把含有NHX基的还原剂喷入炉膛温度为900℃～1100的区域，该还原剂迅速热分解成NH2和其他副产物，随后NH2与烟气中的NOX反应生成N2。

反应原理：

CO（NH2）2→2NH2+CO

NH2+NOx→N2+H2O

CO+NOx→N2+CO2

3 控制系统组成

哈尔滨华能热电有9台机组，本次有3台机组安装脱硝设备。脱硝系统由尿素制备区（公用）和9台机组的SNCR区构成。在保证系统运行稳定可靠的前提下降低控制系统硬件、软件成本，系统的配置方案为尿素制备区作为主站，布置在尿素制备车间，各机组的SNCR区作为从站，布置在炉区的SNCR区，主站与从站之间通过PROFIBUS进行通讯。整个脱硝系统共用一台操作员站（兼工程师站），工程师站布置在锅炉电子设备间。PLC主站与操作员站之间通过以太网进行通讯。

SNCR脱硝工艺IO点数不多，但考虑到将来扩展方便，本工程选用了西门子300系列。主站控制器选择315-2DP，从站选用IM153作为与主站控制器之间的通讯接口模块，上位机组态软件选用国产力控软件。

西门子315-2DP处理器对每条二进制指令的处理时间约50ns，每个浮点运算的时间为0.45μs，并且具有与执行程序段相关的大容量工作存储器可以为用户提供足够的空间；灵活的扩展能力；集成MPI和PROFIBUSDP主/从通讯接口，可以建立高速、易用的分布式自动化系统，对用户来说，分布式I/O单元可作为一个集中式单元来处理（相同的组态、编址和编程）。315-2DP有口令保护功能，可防止非法访问，控制器模块上有状态和故障指示LED灯，可以指示硬件、编程、时间、I/O、电池和总线错误以及操作状态（如RUN运行、STOP停止和启动）。

4 系统工艺流程及组态界面

4.1 SNCR脱硝系统的组成及工艺流程

SNCR脱硝系统主要由尿素存储系统、尿素溶液制备系统、尿素溶液储存系统、稀释水系统、尿素喷射系统和自动控制系统组成。尿素制备区就是将袋装尿素在溶解罐内溶解成设计浓度的尿素溶液后储存在尿素溶液储罐中，由循环泵将尿素溶液打循环到机组的SNCR区，还原剂通过计量、分配及雾化空气雾化后喷入炉膛进行化学反应。

4.2 工艺控制

4.3 控制方法

根据控制要求，本系统采用串级控制方法。串级控制是指使用两个调节器，达到最终调节目的。其中一个调节器的输出作为另一个调节器的给定值的系统。所以本系统系统采用两套检测变送器和两个调节器，前一个调节器的输出作为后一个调节器的设定，后一个调节器的输出送往调节阀。

将出口NOX浓度做为主反馈变量，通过调节出口管道流量，控制出口NOX浓度的变化。将管道流量做为副反馈变量，通过调节出口阀门的开度，控制出口流量的变化。

将流量的扰动包含在副回路中，可以提高副回路对系统的控制能力，减小滞后对出口NOX浓度的影响。改善控制系统的控制质量。

4.4 工艺界面

整个组态画面中，有制备区及炉区工艺流程画面、历史曲线画面和历史数据画面，鼠标点击相应画面按钮进入相应画面，进行监视或相应操作。

在SNCR区的组态界面上，有手动、自动按钮，当手动启动时，可在画面上对尿素溶液流量值和稀释水流量值进行手动设定。当自动启动时，PLC控制系统能根据工艺参数、设备工况和控制要求，按规定的时间周期、设定的逻辑顺序、设定的智能控制模型和设定的工艺参数自动调节设备的开启度、速度；以保证重要工艺参数的正常运行。

5 结束语

SNCR装置简单经济、操作方便、价格低廉，是一种经济实用的NOX还原技术，相对于别的脱硝技术来说，它是目前适合我国国情的脱硝技术的最佳选择。我们也希望西门子300系列经过自己坚持不懈的创新和改革在工业领域实现多种多样的自动化控制任务。endprint