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BJCY-SK-324北京市朝阳生活垃圾综合处理厂焚烧中心-烟气净化系统施工设计文件脱硝系统控制说明安徽盛运环保(集团)股份有限公司北京金州工程有限公司2015年09月审定:审核:校核:设计:一、项目介绍:项目名称:北京市朝阳生活垃圾综合处理厂焚烧中心建设单位:北京市朝阳循环经济产业园管理中心厂址:北京市朝阳区金盏乡高安屯村朝阳循环经济产业园内设计规模:日焚烧处理生活垃圾1800吨,年处理能力65.7万吨(进厂垃圾)占地面积:约80亩(焚烧厂区占地约47300m2)北京市朝阳生活垃圾综合处理厂焚烧中心项目设计规模日焚烧处理生活垃圾1800吨。焚烧线采用3台600t/d机械炉排炉。烟气净化采用“SNCR(选择性非催化还原)+半干法(Ca(OH)2浆液)+干法(NaHCO3)+活性炭喷射+袋式除尘器+SCR(选择性催化还原)+防白烟”的净化工艺;并在锅炉出口及烟囱上设置烟气在线监测装置(CEMS)。本项目的烟气净化处理系统由SNCR脱氮系统、半干式反应塔(包括工艺冷却水系统)、消石灰储存及石灰浆制备和输送系统、NaHCO3干粉储存及喷射系统、活性炭储存及喷射系统、袋式除尘器系统、增压风机系统、SCR脱氮系统(包括烟气再加热系统)、引风机系统(含消音器)、防白烟系统、飞灰输送及储存系统、烟气管道、管件等,以及所有钢结构等组成。二、设计范围SCR脱硝系统(包括烟气再加热系统、密封风系统、尿素溶液输送系统、尿素溶液计量分配系统、尿素热解系统)。三、设计依据《生活垃圾焚烧处理工程技术规范》CJJ90-2009《生活垃圾焚烧污染控制标准》GB18485-2001《小型火力发电厂设计规范》GB50049-2011热工自动化部分《火力发电厂设计技术规程》DL5000-2000热工自动化部分《火力发电厂热工控制系统设计技术规定》DL/T5175-2003《火力发电厂辅助系统(车间)热工自动化设计技术规定》DL/T5227-2005《低压配电设计规范》GB50054-2011《电力工程电缆设计规范》GB50217-2007《自动化仪表工程施工及验收规范》GB50093-2002四、系统控制说明尿素溶液输送泵A/B:为保证尿素溶液持续不间断的循环供应,尿素溶液输送泵一用一备配置;当其中一台正常运行的输送泵出现故障停机时,处于远程AUTO控制模式下的备用泵可自动投入。当故障泵故障解除后,将故障泵设置为远程AUTO控制模式时即可。停泵时,必须将两台泵的控制模式打到手动控制模式以解除连锁,然后手动停止即可。密封风机A/B,一用一备。当其中一台风机设备运行出现故障时,由操作工通过安装在MCC手动启动按钮启动备用的风机[具有自动启停的配置,如需要,也可更改为自动投入控制模式]。密封风加热系统温度控制:自动控制时,PLC根据加热器出口空气温度反馈值和设定值进行PID运算,PID输出结果用于调节可控硅输出功率的大小。手动控制时,可通过控制界面直接设定可控硅的输出功率。该温度控制回路为单回路闭环控制。尿素热解稀释风流量控制:为保证尿素分解后,进入AIG的的氨体积浓度低于5%,需根据MDM尿素溶液流量、MDM雾化空气的流量数据计算出所需的尿素热解风流量。后期投入备用层催化剂,考虑压降对尿素热解风流量影响?为保证尿素溶液的雾化效果,MDM雾化压缩空气使用MDM柜内的手动调压阀,设定所需压力。流量测量装置提供流量开关信号远程至SCRPLC。为保证尿素溶液热解所需的热风持续不间断供应,尿素热解稀释风风机一用一备配置;当其中一台正常运行的稀释风机出现故障停机时,处于远程AUTO控制模式下的备用风机可自动投入。当故障风机故障解除后,将故障风机设置为远程AUTO控制模式时即可。停泵时,必须将两台风机控制模式打到手动控制模式以解除连锁,然后手动停止即可。尿素热解稀释风机为变频驱动,运行频率由变频器面板手动设定。SCR声波吹灰器控制:为减少烟气中的灰尘催化剂表面积灰,每层吹灰器设置有2台声波吹灰器。声波吹灰器的控制由就地控制箱中实现;上位机给出声波吹灰器启动允许信号,声波吹灰控制器接收到启动允许信号后,能自动实现定时循环吹灰控制,吹灰时间和吹灰频率可通过声波吹灰器控制箱的触摸屏设定,通过就地控制箱也可点动控制。就地控制箱预留有备用层催化剂所需声波吹灰器的控制接口。尿素热解炉温度采用串级控制方案,主温度控制器为温度控制回路,温度测点PV1位于DC炉的出口,此点温度工艺上要求稳定的工作温度是300℃,后续防逆止剂升温>43~66℃,于保证AIG入口温度≮342℃。主温度控制PID回路的输出OP1给副温度PID回路的SP2,副环同样为PID温度控制器,温度测点PV2在电加热器的出口。副环温度PID控制器具有自动/手动/串级模式,当副环投内给定自动控制模式时,副回路的温度控制是独立的,即SP2由人为给定不受主温度控制回路的影响。当投串级时,副温度回路的温度控制是受主温度回路的影响,即SP2由主温度回路给定的,并且随着主温度回路OP1的变化而变化。为满足使脱硝系统的安全、可靠稳定运行,DC热解炉烟气出口的管道均布有有3支独立的温度变送器,控制器PLC对现场采集的3组温度模拟量测量信号中的有效温度信号求平均值作为副环温度控制器的PV1。MDM内有三条工艺管线构成,分别是尿素管线,雾化空气管线和冲洗水管线。由尿素制备和储存系统输送来的合格的尿素溶液进入到MDM的入口管线和由工厂来的雾化空气[仪表气]进入MDM管线分别供给到喷枪,经由喷枪喷嘴雾化后喷入DC炉,在DC炉内分解成NH3。MDM是一个顺序控制,启动顺序首先打开雾化空气阀,确认阀开,再打开尿素溶液阀,确认阀开,流量PID回路投入工作,在此过程中最重要的是对喷枪尿素溶液量的控制,我们采用前馈-串级控制,尿素溶液流量SP值是由氨需量来决定的。停止喷氨时,应先关闭尿素溶液关断阀,确认阀关后,打开冲洗水阀进行冲洗,此时流量调节阀开度要保证冲洗尿素溶液管道压力小于空气侧压力,冲洗完成后,关闭冲洗阀,关闭尿素流量调节阀,待系统冷却后,最后关闭雾化空气阀(短时间停止喷氨,雾化空气阀保持一直打开状态)。SP1PV2SP2控制框图MasterPIDSlavePIDExportoftheheatergastemperatureExportoftheDCfurnacetemperatureSiliconcontrolledrectifierPV1控制流程图DCHTRSlavePIDMasterPIDMDM柜内的溶液旁路电动开关阀只作为尿素溶液调节阀检修备用时应急使用。尿素流量控制采用前馈-串级控制方案,主环为烟囱出口烟气中的NOX浓度控制回路,副环为尿素溶液流量控制回路,前馈干扰量为原烟气流量。前馈-串级控制回路,对于不同烟气流量下,在保证预期设定的脱硝效果的前提下,前馈-串级控制回路能有效的加快系统的响应速度,并减少执行机构的动作次数。前馈控制说明:将原烟气流量作为前馈信号串入控制系统,能明显加快系统因原烟气流量发生变化的调节周期、加快调节系统的响应速率。烟囱出口的烟气流量、SCR入口原烟气NOX浓度测量值、SCR入口原烟气O2浓度测量值、烟囱出口NOX浓度测量值、烟囱出口O2浓度测量值、DCS控制界面设定的脱硝率,联合计算得出理论排放达标所需要脱除的NOX量。根据理论排放达标所需要脱除的NOX量,计算得出理论所需要的喷氨量;根据以上得出的理论所需要的喷氨量换算出理论所需尿素溶液流量值F。该前馈回路计算所得的理论所需尿素溶液流量值F会作为副环调节回路的一个给定通道。氨量-尿素溶液换算公式(Q尿素溶液=60÷(2×17)÷wt%÷ρ×WNH3÷k)Q尿素溶液:为尿素溶液体积流量,单位为升60:为尿素分子量17:为氨分子量(1mol尿素对应2mol氨)wt%:为尿素溶液质量浓度,为40%ρ:为尿素溶液密度(40%密度为1.11kg/l)WNH3:为NH3耗量(kg/hr)K:为尿素纯度系数(一般约为97.5%)主环控制说明:减少控制的静态误差,使净烟气NOX排放浓度低于所设定的N0X排放达标浓度。根据SCR入口原烟气NOX浓度、SCR入口O2浓度、DCS控制界面设定的脱硝率,联合计算得到烟囱净烟气出口对应的理论干态NOX排放达标浓度值;该理论计算得出净烟气的干态NOX排放达标浓度作为主环控制器的给定值SP1。根据烟囱出口净烟气NOX浓度、烟囱出口净烟气O2浓度,计算得出烟囱出口净烟气出口实际干态NOX排放浓度测量值;该计算结果作为主环控制回路的反馈值PV1。主环控制器根据理论计算得出干态NOX达标浓度和实际干态NOX浓度测量值进行PID运算。主环控制器输出结果(0-100%)进行简单的运算后作计算得出修正后,得到所需尿素溶液流量值修正系数K(0.7-1.3)。主环回路得到K将作为副环调节回路给定值的一个修正系数。副环控制说明:副环为尿素溶液流量控制回路,用来补偿尿素管道压力波动带来的尿素溶液流量波动。副环可根据主环回路输出的修正系数K和前馈回路所得的计算理论所需尿素溶液流量值F,通过K*F运行得出修正后的理论所需尿素溶液流量值作为副环控制器的给定值SP2。尿素溶液输送管路安装的电磁流量计提供尿素溶液流量反馈值PV2。副环控制器根据流量设定值SP2和测量流量反馈值PV2进行PID运行,控制尿素溶液流量调节阀的开度,从而达到喷氨脱硝的目的。副环PID控制器具有手动/单回路自动/串级自动三种工作模式。SP1PV2SP2控制框图MasterPIDSlavePIDUreasolutionflowNOXcleangasanalyzerFlowcontrolvalvePV1FKMDM控制流程图SCRMasterPIDSlavePIDSGH温度调节为前馈-串级控制回路:主环为SGH出口温度调节回路,副环为SGH加热蒸汽流量调节回路,前馈干扰量为原烟气流量。对于SGH在不同烟气流量下,在保证的SGH出口原烟气温度保持在设定的240℃的前提下,前馈-串级控制回路能有效的加快系统的响应速度,并减少执行机构的动作次数。前馈控制说明:将原烟气流量作为前馈信号串入控制系统,能明显加快系统因原烟气流量发生变化的调节周期、加快调节系统的响应速率。前馈回路根据烟囱出口的CEMS获得烟气流量。根据SGH入口原烟气温度和DCS控制界面所设定SGH出口烟气温度设定值进行求差运算,可得出所需SGH加热原烟气温升值ΔT。根据计算获得的烟气流量和原烟气所需的温升值ΔT以及SGH加热相关性能参数可计算得出理论所需SGH加热蒸汽流量值F。该前馈回路计算所得的理论所需SGH加热蒸汽流量值F会作为副环调节回路的一个给定通道。主环控制说明:减少控制的静态误差,使SGH出口原烟气温度稳定在240℃,为催化剂脱硝提供稳定的工作温度。SGH出口温度调节回路的给定值为DCS设定的SP1;SGH烟气出口的温度变送器为主环提供反馈值PV1。主环PID控制器的输出值作为副环调节回路理论蒸汽流量给定值的修正系数K(0-100%)。主环回路计算得到的K值将作为副环调节回路给定值的一个修正系数。副环控制说明:副环为SGH加热用蒸汽流量控制回路,用来补偿蒸汽管道压力波动带来的加热蒸汽流量波动,同时副环用于控制SGH蒸汽流量调节阀的开度。副环可根据主环回路输出的修正系数K和前馈回路所得的理论所需SGH加热蒸汽流量值F,通过K*F运算得出修正后的理论所需SGH加热蒸汽流量值作为副环控制器的给定值SP2。SGH加热蒸汽管路安装的涡街流量计提供蒸汽流量测量值PV2。副环控制器根据SGH加热蒸汽流量设定值SP2和测量SGH加热蒸汽流量反馈值PV2进行PID运算,控制SGH蒸汽流量调节阀的开度,从而达到SGH原烟气出口温度稳定控制目的。副环PID控制器具有手动/单回路自动/串级自动三种工作模式。副环SGH加热蒸汽流量调节回路PID具有输出跟踪功能,实现无扰切换。为使SGH蒸汽加热装置安全、可靠、稳定运行,通过均布在烟气管道中的3支温度变送器获取经SGH加热后的原烟气温度;同时控制器PLC对现场采
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