Системы автоматического управления СНКВ-установками

Для полной автоматизации работы СНКВ-установок предусматривается несколько практически независимо работающих систем управления, обеспечивающих:

— периодическую подачу аммиачной воды из емкости для хранения в расходные баки;

— дозированную подачу аммиачной воды к системе раздачи аммиака;

— поддержание заданных параметров работы системы раздачи аммиака паром.

Автоматизация подачи аммиачной воды в расходный бак

Для обеспечения автоматической подачи аммиачной воды из бака хранения к расходному баку, размещаемому рядом с котельным цехом, в расходном баке устанавливаются датчики верхнего Н и нижнего L уровней аммиачной воды. Рекомендуемый объем аммиачной воды, содержащейся между датчиками уровней, определяет ее расход за смену (8 ч). Показания датчиков уровней выводятся на щит управления.

Рассмотрим механизм регулирования. При снижении уровня аммиачной воды ниже уровня L автоматически включается насос перекачки и открывается задвижка с электроприводом. При достижении водой верхнего уровня насос отключается и закрывается задвижка. При достижении предельных положений уровня срабатывают звуковая и световая сигнализации.

Дозированная подача аммиачной воды. По условиям регулирования аммиачная вода должна подаваться в таком количестве, чтобы достигалась заданная эффективность очистки и при этом проскок аммиака не превышал нормативного значения (10-20 млн-1).

С учетом особенности СНКВ-технологии оптимальной является концепция регулирования, предполагающая поддержание постоянного валового выброса NOx. В этом случае заданное значение концентрации NOx в очищенном газе определяется из уравнения:

NOx*G_у.г.*К = const, где NOx — концентрация в очищенном газе; G_у.г. — расход уходящих газов; К — корректирующий коэффициент, учитывающий содержание O2 в дымовом газе.

С достаточной точностью можно допустить, что расход уходящих газов при постоянном значении избытка воздуха а пропорционален паровой нагрузке котла. Поэтому оказывается оправданным использование в качестве сигнала паровой нагрузки котла.

Таким образом, система регулирования использует сигналы:

• датчиков паровой нагрузки котла;
• газоанализаторов (O2, NOx и NH3).

Структурная схема двухконтурного регулятора, обеспечивающего поддержание постоянного значения валовых выбросов NO* при азотоочистке, приведена на рисунке ниже.

Структурная схема двухконтурного регулятора валовых выбросов NOx

Регулятор выполнен по каскадной схеме и состоит из двух контуров регулирования:

• быстродействующего исполнительного регулятора расхода аммиачной воды, управляющего регулирующим клапаном, установленным на линии подачи аммиачной воды. График, построенный по экспериментальным данным, в соответствии с вышеприведенной формулой должен быть принят в качестве статической зависимости, характеризующей соотношение: вся нагрузка — расход аммиачной воды;
• задающего корректирующего регулятора, воспринимающего сигнал рассогласования между заданным и текущим значениями валовых выбросов NOx и сигнал по концентрациям O2 и NH3 в уходящих газах и формирующего задания исполнительному регулятору. При возникновении ситуации, когда концентрация непрореагировавшего аммиака в дымовых газах (проскок аммиака) превысит допустимое значение, корректирующий регулятор переключается с поддержания постоянных валовых выбросов на поддержание допустимой концентрации аммиака и будет уменьшать задание по расходу аммиачной воды регулятору.

Автоматическое управление системой раздачи аммиака паровыми струями

Из технологической схемы СНКВ-установки следует, что для поддержания постоянного расхода пара, соответствующего заданной дальнобойности паровых струй, применяется регулирующий клапан.

Регулирование обеспечивает контроллер, воздействующий на клапан при использовании сигнала расхода пара.

Защиты и блокировки

Система управления включает в себя также защиты и блокировки, необходимые для безопасной эксплуатации установки, включая:

• технологические защиты, отключающие котел при аварийных ситуациях в СНКВ-установке;
• локальные защиты, отключающие азотоочистную установку в опасных ситуациях;
• технологические блокировки, определяющие порядок взаимодействия оборудования установки;
• дистанционное управление запирающей и регулирующей арматуры;
• предупреждающую сигнализацию о значениях параметров, не обеспечивающих нормального функционирования установки.

На рисунке ниже приведена система автоматического управления азотоочистной установкой с трехъярусной раздачей реагента.

Схема автоматического управления СНКВ-установкой с трехъярусной раздачей аммиака: 1-3 — уровни рпздачи аммиака

Прежде всего определяются температуры в зонах раздачи аммиака. Эти данные являются исходными для выбора системы управления яруса раздачи реагента.

Сигнал об использовании соответствующего яруса служит для выбора ранее полученной экспериментальной зависимости количества расходуемого аммиака от паровой нагрузки котла (при выбранной для этих измерений скорости изменения нагрузки) с учетом измеренных концентраций NOx и O2. На периоды сажеобдувки и варьирования нагрузки вводились дополнительные коррекции по расходу аммиака, учитывающие изменение эмиссии NOx при сажеобдувке и отклонение скорости нагрузки от использованной при калибровке.

Таким образом, сформированный сигнал поступал на регулирующий клапан подачи аммиака в установку.