一种自适应调节动态喷氨混合器的制作方法

1.本发明属于烟气脱硝治理领域，涉及一种自适应调节动态喷氨混合器。


背景技术：

2.目前火电、钢铁、炼焦等行业内脱硝普遍采用scr技术，其原理是借助喷氨格栅将还原剂(例如液氨，尿素及氨水)转换后的产物nh3喷入烟道后，与no
x
在催化剂的作用下发生氧化还原反应生成n2和h2o。考虑到现场条件及改造投资限制，喷氨格栅到催化剂之间的烟道长度通常较短，因此烟气内nh3和no
x
混合均匀性往往欠佳，进入催化剂的烟气存在nh3/no
x
明显偏离理论化学当量比的区域，造成脱硝出口存在局部氨逃逸和no
x
浓度高的情况，导致空预器堵塞，烟气倒挂，自动系统无法投运等一些列问题。因此为保证no
x
的高效均匀脱除，需要在喷氨格栅后加装混合器。
3.另一方面，实际运行中不同负荷下入口no
x
浓度分布规律及烟风系统阻力是不同的：同机组同煤质情况下，通常高负荷时入口no
x
浓度及偏差较低负荷时小，但烟气量大，如空预器运行情况欠佳，则需要控制脱硝系统阻力；低负荷时虽然no
x
浓度及偏差较高负荷时大，但是整体烟气量小，引风机出力足够，为了保证混合效果，可以适当增加混合器的迎风面积，加强对烟气的强制扰动效果。而常规的混合器均为静态混合器，设计时的参数均依据满负荷工况下的烟气条件，混合器的形状、尺寸和布置位置一旦安装确定后无法调节，不具备适应性。而随着深度调峰的实行，要求机组脱硝系统能适应满负荷到最低稳燃负荷的任意区间要求。
4.因此常规喷氨混合器已不能完全满足现有机组运行的要求，所以需要设计出一种具备自适应调节功能的动态喷氨混合系统。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种自适应调节动态喷氨混合器，该系统能够动态控制烟道内组分混合均匀程度。
6.为达到上述目的，本发明所述的自适应调节动态喷氨混合器包括控制系统、电动执行机构、混合器组开度控制主轴及若干混合器单元；各混合器单元均包括混合器单元旋转主轴及若干混合器叶片，其中，各混合器叶片与混合器单元旋转主轴之间通过混合器叶片铰链相连接，电动执行机构的输出轴与混合器组开度控制主轴相连接，混合器组开度控制主轴与各混合器单元中的混合器单元旋转主轴相连接，控制系统的输出端与电动执行机构的控制端相连接。
7.控制系统包括数据处理模块、函数模块、高低限模块、第一气压计、第二气压计、偏差模块、pid控制器及计算模块；
8.计算模块用于计算浓度相对偏差，第一气压计用于检测喷氨混合器进口的气压，第二气压计用于检测喷氨混合器出口的气压，函数模块的输入端与数据处理模块的输出端相连接，函数模块的输出端与高低限模块的输入端相连接，第一气压计的输出端及第二气
压计的输出端与偏差模块的输入端相连接，偏差模块的输出端与高低限模块的输入端相连接，高低限模块的输出端与pid控制器的输入端相连接，计算模块的输出端与pid控制器的输入端相连接，pid控制器的输出端与电动执行机构的控制端相连接。
9.电动执行机构通过混合器组开度控制主轴带动混合器单元旋转主轴转动，通过调节混合器单元旋转主轴的旋转角度，以同步调节各混合器叶片的开度。
10.混合器组开度控制主轴与烟气的流动方向相垂直，各混合器单元沿烟气流动方向依次布置。
11.通过计算模块计算浓度相对偏差δ为：
[0012][0013]
其中，no
xi
为测试区域的浓度值，n为区域个数，no
xave
为所有区域浓度的平均值。
[0014]
数据处理模块根据混合器入口处的no
x
浓度、混合器出口处的no
x
浓度以及喷氨量计算烟气量，其中，
[0015]
(混合器入口处的no
x
浓度
‑
混合器出口处的no
x
浓度)*总烟气量gas＝喷氨量*alpha
[0016]
其中，alpha为固定常数，衍生变量gas作为总烟气量趋势标定指标。
[0017]
本发明具有以下有益效果：
[0018]
本发明所述的自适应调节动态喷氨混合器在具体操作时，通过控制系统控制电动执行机构，以动态控制烟道内组分混合均匀程度，以满足不同负荷、不同煤质、不同磨组等因素下入口no
x
浓度变化，以最合理的阻力值实现预期混合效果，从而为催化剂的高效利用提供有力支撑，提高脱硝还原剂的利用率，降低成本。
附图说明
[0019]
图1为本发明的结构示意图；
[0020]
图2a为动态混合器组半开状态的示意图；
[0021]
图2b为动态混合器组全开状态的示意图；
[0022]
图3为动态混合器的控制逻辑图。
[0023]
其中，1为混合器叶片、2为混合器叶片铰链、3为混合器单元旋转主轴、4为混合器组开度控制主轴、5为电动执行机构。
具体实施方式
[0024]
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[0025]
在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制
的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
[0026]
参考图1、图2a及图2b，本发明所述自适应调节动态喷氨混合器包括电动执行机构5、混合器组开度控制主轴4及若干混合器单元，各混合器单元均包括混合器单元旋转主轴3及若干混合器叶片1，其中，各混合器叶片1与混合器单元旋转主轴3之间通过混合器叶片铰链2相连接，电动执行机构5的输出轴与混合器组开度控制主轴4相连接，混合器组开度控制主轴4与各混合器单元中的混合器单元旋转主轴3相连接，控制系统的输出端与电动执行机构5的控制端相连接。
[0027]
参考图3，控制系统包括数据处理模块、函数模块6、高低限模块8、第一气压计、第二气压计、偏差模块7、pid控制器9及计算模块；
[0028]
电动执行机构5通过混合器组开度控制主轴4带动混合器单元旋转主轴3转动，通过调节混合器单元旋转主轴3的旋转角度，以同步调节各混合器叶片1的开度，具体如图2所示。
[0029]
在工作时，nh3通过喷氨格栅进入烟气，与烟气中的no
x
组分在动态混合器作用下发生强烈旋转，实现均匀混合。
[0030]
混合器组开度控制主轴4与烟气的流动方向相垂直，各混合器单元沿烟气流动方向依次布置。
[0031]
在工作时，获取烟气进出口的压差值以及出口处no
x
的分布情况，当烟气的混合强度不足时，则通过电动执行机构5增大混合器叶片1的开度；
[0032]
其中，通过混合器出口处no
x
分布情况的相对标准偏差来衡量no
x
浓度的均匀性，其中，通过计算模块计算浓度相对偏差δ为：
[0033][0034]
其中，no
xi
为测试区域的浓度值，n为区域个数，no
xave
为所有区域浓度的平均值。
[0035]
数据处理模块通过混合器入口处的no
x
浓度、混合器出口处的no
x
浓度以及喷氨量计算烟气量，其中，
[0036]
(混合器入口处的no
x
浓度
‑
混合器出口处的no
x
浓度)*总烟气量gas＝喷氨量*alpha
[0037]
其中，alpha为固定常数，计算衍生变量gas作为总烟气量趋势标定指标，选择机组负荷、总风量、氧量及总给煤量作为输入变量，烟气量作为输出量，通过回归算法建立烟气量q的软测量模型。
[0038]
函数模块6的输入端与数据处理模块的输出端相连接，函数模块6的输出端与高低限模块8的输入端相连接，第一气压计用于检测喷氨混合器进口的气压，第二气压计用于检测喷氨混合器出口的气压，第一气压计的输出端及第二气压计的输出端与偏差模块7的输入端相连接，偏差模块7的输出端与高低限模块8的输入端相连接，高低限模块8的输出端与pid控制器9的输入端相连接，计算模块用于计算浓度相对偏差，其中，计算模块的输出端与
pid控制器9的输入端相连接，pid控制器9的输出端与电动执行机构5的控制端相连接。