【導(dǎo)讀】燒產(chǎn)生的污染物最為嚴(yán)重，是我國(guó)目前大氣污染物的主要來(lái)源。力生產(chǎn)所造成的環(huán)境污染是制約電力工業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要因素。煙氣脫硝應(yīng)用較多的是選擇性催化還原法、電站煙氣脫硝的主流技術(shù)。脫硝處理將氮氧化物還原為無(wú)污染產(chǎn)物。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)氮氧化。物排放量最大的是火電行業(yè)，占到38%左右。據(jù)中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)組。織的《中國(guó)火電廠氮氧化物排放控制技術(shù)方案研究報(bào)告》的統(tǒng)計(jì)分析，％，約占全國(guó)氮氧化物排放量的35％～40％。國(guó)氮氧化物排放量將繼續(xù)增長(zhǎng)。若無(wú)控制，氮氧化物排放量在2020. 年將達(dá)到3000萬(wàn)噸，給我國(guó)大氣環(huán)境帶來(lái)巨大的威脅。造成大氣污染的主要是指NO和NO2。氮氧化物主要侵入呼吸道深部的細(xì)支氣管及肺泡。質(zhì)量濃度不能超過(guò)5mg/m3[1]。氮氧化物不僅是導(dǎo)致酸雨形成的主要

　　

【正文】 在氨氣噴射母管測(cè)得的體積流量通過(guò)溫 40 度和壓力修正后取得。 （ 4）由于脫硝系統(tǒng)存在明顯的 NOx 反應(yīng)器催化劑反饋滯后和NOx 分析儀響應(yīng)滯后的問(wèn)題，因此，在控制回路中加入大負(fù)荷變化預(yù)噴氨措施。其原理是將煙氣流量信號(hào)用作預(yù)示負(fù)荷變化的超前信號(hào)（對(duì)于負(fù)荷變化信號(hào)有必要的采用一個(gè)盡可能迅速的預(yù)測(cè) NOx 變化的信號(hào)，在某些情況下，發(fā)電量需求信號(hào)、主蒸汽流量信號(hào)等能比 煙氣流量信號(hào)更迅速地預(yù)測(cè) NOx 的變化）。氨噴入量與鍋爐負(fù)荷關(guān)系見圖 35 如果由于脫硝催化劑反應(yīng)緩慢等原因?qū)е驴刂菩Ч荒芎芎脻M足調(diào)節(jié)要求時(shí)，除根據(jù)系統(tǒng)特點(diǎn)調(diào)整調(diào)節(jié)系統(tǒng)從而改變調(diào)節(jié)品質(zhì)外，還應(yīng)從以下幾方面進(jìn)行處理：縮短 NOx 分析儀采樣管以保證即時(shí)的檢測(cè)響應(yīng)；采用能夠靈敏地預(yù)測(cè) NOx 變化的信號(hào)；催化劑在 NOx變化前提前吸收足量的氨氣來(lái)彌補(bǔ)反應(yīng)滯后。 稀釋空氣流量控制 稀釋空氣流量的控制目的是要保證氨氣在滿足一定稀釋比的條件 41 下進(jìn)入 SCR 反應(yīng)器。稀釋空氣流量可用手動(dòng)擋板進(jìn)行控制，空 氣流量確定后，就不再需要隨鍋爐負(fù)荷變化而進(jìn)行調(diào)整。氨氣和空氣流量設(shè)計(jì)稀釋比最大為 5%。在低負(fù)荷或低 NOx 值時(shí)，氨氣將低于 5%。將空氣流量信號(hào)與氨流量信號(hào)相比得出稀釋比例，其值必須控制在爆炸極限范圍內(nèi) [26]。 吹灰器控制 蒸汽吹灰控制 蒸汽吹灰通常由兩部分組成：吹灰動(dòng)力柜及蒸汽吹灰器。 蒸汽吹灰控制設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的問(wèn)題有：吹灰動(dòng)力柜的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮滿足由 DCS 完成吹灰控制；蒸汽吹灰器就地控制按鈕布置位置（一般安裝在吹灰器本體上）應(yīng)事先合理考慮。 聲波吹灰控制 聲波吹灰的介質(zhì)為壓縮空氣，其作用是防止煙氣中的飛灰在催化劑上沉積而堵塞催化劑孔道。吹灰器運(yùn)行條件：在鍋爐引風(fēng)機(jī)運(yùn)行后，聲波吹灰系統(tǒng)順控可投入運(yùn)行；當(dāng)鍋爐需要檢修時(shí)，必須先停運(yùn)引風(fēng)機(jī)，然后方可停運(yùn)聲波吹灰系統(tǒng)。聲波吹灰系統(tǒng)在每一個(gè)反應(yīng)器的每一層就地管路上都有一個(gè)壓力調(diào)節(jié)閥 ,應(yīng)該把壓縮空氣的壓力調(diào)整在。 42 43 第 4 章 SCR 脫硝系統(tǒng)在電站的應(yīng)用 國(guó)華三河電廠二期 2 300MW 機(jī)組的煙氣脫硝采用 SCR,以氨(NH3)作為還原劑將煙道中的 NOx 分解成無(wú)害的 N2 和 H2O。煙氣脫硝裝置主要由氮氧化物脫除劑制備系統(tǒng)和 SCR 反應(yīng)器組成。通過(guò)向反應(yīng)器內(nèi)噴入 NH3,將 NOx 還原為氮?dú)?。由于此還原反應(yīng)對(duì)溫度較為敏感 ,故還需加入催化劑增強(qiáng)反應(yīng)活性，以滿足反應(yīng)的溫度要求。由于液氨噴淋完成經(jīng)化學(xué)反應(yīng)穩(wěn)定還需要一個(gè)過(guò)程 ,測(cè)量 NOx濃度存在延遲 ,因此脫硝控制為大延遲控制對(duì)象。 脫硝系統(tǒng) 氨液制備區(qū) SCR 脫硝裝置采用的還原劑為液氨 (純度是 %),設(shè)計(jì)有 2 套儲(chǔ)存、卸載、蒸發(fā)氨系統(tǒng) (一備一用 ),其包括卸氨壓縮機(jī)、液氨儲(chǔ)罐、液氨供應(yīng)泵、液氨蒸發(fā)器 、氨氣緩沖罐、氨氣吸收槽、廢水泵、廢水池等設(shè)備。蒸發(fā)器采用溫度為 325℃、壓力為 的蒸汽加熱；液態(tài)氨 (壓力為 ～ )進(jìn)入蒸發(fā)器的管程受熱蒸發(fā)到 30℃ ,蒸汽進(jìn)口閥調(diào)節(jié)蒸汽進(jìn)汽量 ,控制氨氣出口溫度為 30℃左右。 氨氣緊急排放系統(tǒng)將氨氣排入稀釋槽中 ,經(jīng)水吸收排入廢水池內(nèi) ,由廢水泵送至廢水處理廠。通過(guò)起、停廢水泵來(lái)控制廢水池液位。 SCR 反應(yīng)器 煙氣脫硝裝置的煙道及 SCR反應(yīng)器位于鍋爐省煤器后空氣預(yù)熱器前 ,氨噴射格柵安裝在 SCR 反應(yīng)器煙氣進(jìn)口 (前端 )。煙氣在鍋爐出口 44 處被分 為 2路 ,每路煙氣并行進(jìn)入一個(gè)垂直布置的 SCR 反應(yīng)器中 ,并向下流過(guò)均流板、催化劑層 ,進(jìn)入回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器、靜電除塵器、引風(fēng)機(jī)和脫硫系統(tǒng) ,通過(guò)煙囪排入大氣。國(guó)華三河電廠脫硝系統(tǒng)見圖41。 脫硝控制系統(tǒng) 氨氣出口溫度控制 氨系統(tǒng)投入運(yùn)行后 ,通過(guò)調(diào)節(jié)蒸汽進(jìn)口閥開度將氨氣出口溫度控制在 30℃左右 ,為單回路控制 。 氨液壓力控制 45 通過(guò)蒸發(fā)器氨液入口調(diào)節(jié)閥控制氨氣出口壓力 ,為單回路控制?？紤]實(shí)際變負(fù)荷時(shí)氨氣流量變化較大 ,為了維持壓力穩(wěn)定 ,在控制回路中加入了流量 指令信號(hào)的前饋?zhàn)饔?,以實(shí)現(xiàn)優(yōu)先調(diào)節(jié)壓力 ,完善其后的氨流量控制。 氨氣流量和出口 NOx 濃度控制 SCR 煙氣脫硝控制系統(tǒng)利用 NH3/NOx 摩爾比提供所需要的氨氣流量 ,使用煙氣進(jìn)口 NOx濃度和煙氣流量的乘積得到基本的 NOx含量 ,再乘以 NH3/NOx 摩爾比便可得到氨氣需求量 ,出口 NOx 濃度控制對(duì)NH3/NOx 摩爾比加以修正 (對(duì)氨氣需求量的修正 )并參與控制 ,最終得到氨氣流量的目標(biāo)設(shè)定值。 SCR 控制系統(tǒng)根據(jù)計(jì)算得出的氨氣需求量信號(hào)通過(guò)控制氨氣閥開度 ,實(shí)現(xiàn)脫硝自動(dòng)控制 (圖 42)。 由圖 42 可見 ,氨氣流量控制是設(shè)定值隨動(dòng)的單回路控制系統(tǒng)。氨氣流量通過(guò)其壓力和溫度進(jìn)行密度修正經(jīng)三取中后作為單回路 PID控制的 PV值。氨氣流量設(shè)定值為 : NOx 物量 =總空氣量進(jìn)口 NOx 濃度 函數(shù) F2(X)是脫硝效率值對(duì) NH3/NOx 摩爾比的設(shè)定函數(shù)。 46 氨氣流量控制引入了負(fù)荷設(shè)定和實(shí)際負(fù)荷偏差前饋 ,進(jìn)一步增強(qiáng)了變負(fù)荷時(shí)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)的及時(shí)性。將氨氣流量 PID 控制器的比例積分作用參數(shù)隨負(fù)荷變化而變化 ,整定不同負(fù)荷下的參數(shù) ,增強(qiáng)了氨氣流量變負(fù)荷時(shí)自動(dòng)控制的穩(wěn)定性。 對(duì)于出口 NOx 濃度控制 ,在脫硝效率計(jì)算 中的進(jìn)口 NOx 濃度和NOx濃度控制 PID 輸出的出口 NOx濃度測(cè)量值均使用經(jīng)氧量修正后的值 ,其修正表達(dá)式為 : 修正的 NOx 值 =NOx 實(shí)際值 15/(21氧量實(shí)際值 ) 出口 NOx 濃度控制投入自動(dòng)后 ,其 PID 輸出值是比例修正氨氣設(shè)定值 ,滿足控制出口 NOx 濃度的控制要求。該修正加入了177。 的限制 ,即氨氣流量在當(dāng)前量177。 NOx濃度進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)。 稀釋風(fēng)控制和聲波吹灰器控制 稀釋空氣對(duì)氨 /空氣的混合比在調(diào)試期是利用風(fēng)門來(lái)手動(dòng)操作調(diào) 47 整的?？諝庹{(diào)整穩(wěn)定后，空氣流就不需隨鍋爐負(fù)荷 再調(diào)整。氨氣和空氣流設(shè)計(jì)稀釋比為 3%，通過(guò)連鎖控制風(fēng)機(jī)之間切換。 每臺(tái) SCR 使用 9個(gè) DC75 喇叭，第一層 4個(gè)、第二層 5 個(gè)、第三層 5 個(gè)（預(yù)留）。清灰的順序?yàn)槊看卧谝粚由线\(yùn)行兩臺(tái)聲波喇叭，每次運(yùn)行 10s，停 110s，一個(gè)循環(huán)總時(shí)間為 10min。 SCR 脫硝控制系統(tǒng)試運(yùn)行 進(jìn)行控制對(duì)象特性試驗(yàn) ,調(diào)節(jié)閥階躍擾動(dòng) ,可以得到氨氣流量響應(yīng)曲線和出口 NOx 濃度對(duì)氨氣流量的響應(yīng)曲線。將實(shí)際曲線擬合成傳遞函數(shù)為： 氨氣流量響應(yīng)函數(shù) (1621)Fss=++ 出口 NOx 濃度響應(yīng)函數(shù) (102301961)sFess?=?++ 由圖 43 可見，氨氣流量較易控制，出口 NOx濃度響應(yīng)曲線存在13s 純延遲，為大慣性控制對(duì)象，其調(diào)節(jié)過(guò)程較長(zhǎng)。經(jīng)整定各控制參數(shù)后，氨氣流量和出口 NOx 濃度控制的定值擾動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果見圖 44 由圖 44 可見，出口 NOx濃度定值增大 28181。g/g，系統(tǒng)調(diào)節(jié)時(shí)間為15min，其超調(diào)為 2181。g/g，衰減率〉 92%，靜偏差〈 1181。g/g，系統(tǒng)穩(wěn)定性和及時(shí)性指標(biāo)以及控制精度均為優(yōu)良。負(fù)荷在 300MW 時(shí)，控制系統(tǒng)自動(dòng)將兩側(cè)氨氣流量穩(wěn)定控制在 90m3/h（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）， 出口 NOx濃度為 35181。g/g，脫硝效率〉 92%。 48 國(guó)華三河電廠 SCR 脫硝控制系統(tǒng)的控制策略不僅算法過(guò)程簡(jiǎn)單、參數(shù)整定方式清晰、對(duì)象識(shí)別速度快 ,而且充分利用隨動(dòng)關(guān)系對(duì)應(yīng)NH3/NOx 摩爾比 ,并用比例控制方式的優(yōu)勢(shì) ,解決了出口 NOx 濃度因大慣性而難于控制的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)實(shí)際運(yùn)行參數(shù)的檢驗(yàn) ,系統(tǒng)魯棒性強(qiáng) ,達(dá)到各項(xiàng)控制指標(biāo) ,較好地滿足了 SCR脫硝自動(dòng)化控制要求 ,為脫硝系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了保障 ,對(duì)于 SCR 脫硝系統(tǒng) ,具有較強(qiáng)的通用性和實(shí)用性 [27]。 49 參考文獻(xiàn) [1]周濤，劉少光，吳進(jìn)明，陳成武，徐 玉松 . 火電廠氮氧化物排放控制技術(shù) [J].環(huán)境工程 . 2020,26(6):8285. 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