【導(dǎo)讀】嚴(yán)重，是我國(guó)目前大氣污染物的主要來(lái)源。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。律法規(guī)的要求，需要在燃煤鍋爐尾部加裝脫硝裝置。煙氣脫硝應(yīng)用較多的是選。擇性催化還原法、選擇性非催化還原法及SNCR/SCR聯(lián)合技術(shù)，策略與控制難點(diǎn)，此外還介紹了脫硝系統(tǒng)所用還原劑、催化劑的選取。氨氣緩沖罐氨氣壓力控制.........

　　

【正文】 (x)實(shí)現(xiàn)煙氣流量與鍋爐負(fù)荷之間的變化關(guān)系。研究結(jié)果表明，NH 3/NOx摩爾比也隨脫氮率的變化而變化，為此該系統(tǒng)采用函數(shù)發(fā)生器f 2(x)實(shí)現(xiàn)脫氮率與NH 3/NOx摩爾比之間的變化關(guān)系。當(dāng)反應(yīng)器進(jìn)口NO x濃度測(cè)量值失效時(shí)，切換器T自動(dòng)切換到預(yù)設(shè)NO x濃度。當(dāng)反應(yīng)器出口NO x濃度測(cè)量值失效或反應(yīng)器進(jìn)口NO x濃度測(cè)量值與給定值偏差超過(guò)允許值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切為手動(dòng)。當(dāng)氨逃逸率高或稀釋風(fēng)流量低或反應(yīng)器進(jìn)口煙氣溫度低時(shí)，通過(guò)設(shè)置自動(dòng)/手動(dòng)切換器的輸出限幅值，自動(dòng)關(guān)閉氨氣流量調(diào)節(jié)閥，停止噴氨。 固定摩爾比控制（典型控制）方式 SCR煙氣脫硝系統(tǒng)利用固定的NH 3/NOx摩爾比來(lái)提供所需要的氨氣流量，見(jiàn)圖34。SCR反應(yīng)器進(jìn)口的NO x濃度乘以煙氣流量得到NO x信號(hào)，該信號(hào)乘以所需NH3/NOx摩爾比就是基本氨氣流量信號(hào)，此信號(hào)作為給定值送入PID控制器與實(shí)測(cè)氨氣的流量信號(hào)比較，由PID控制器經(jīng)運(yùn)算后發(fā)出調(diào)節(jié)信號(hào)控制SCR入口氨氣流量調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度以調(diào)節(jié)氨氣流量 [26]。圖34 固定摩爾比控制調(diào)節(jié)原理圖華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）25（1）由于煙氣流量不易于直接準(zhǔn)確測(cè)量，因此煙氣流量通常是通過(guò)鍋爐空氣流量和鍋爐燃燒等數(shù)據(jù)計(jì)算得到的（數(shù)據(jù)由機(jī)組DCS提供） 。由于測(cè)量信號(hào)存在滯后性的問(wèn)題，鍋爐空氣流量被用來(lái)快速檢測(cè)負(fù)荷變化。（2）計(jì)算出的NO x流量乘以摩爾比是所需的氨氣流量。摩爾比是根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的脫硝效率計(jì)算得出的，在固定摩爾比控制方法中為預(yù)設(shè)常數(shù)。（3）凈氨氣的質(zhì)量流量由在氨氣噴射母管測(cè)得的體積流量通過(guò)溫度和壓力修正后取得。（4）由于脫硝系統(tǒng)存在明顯的NO x反應(yīng)器催化劑反饋滯后和NO x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)NO x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)NO x的變 化） 。氨噴入量與鍋爐負(fù) 荷關(guān)系見(jiàn)圖35。圖35 氨噴入量與鍋爐負(fù)荷關(guān)系圖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N(yùn)O x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NO x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，就不再需要華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）26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NO x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]。圖36 稀釋空氣流量控制 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,。圖37 壓縮空氣壓力控制華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）27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2300MW機(jī)組的煙氣脫硝采用SCR,以氨(NH 3)作為還原劑將煙道中的NO x分解成無(wú)害的N 2和H 2O。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NH 3,將NO x還原為氮?dú)狻Ｓ捎诖诉€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NO x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(%),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℃；液態(tài)氨(～)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(jiàn)圖41。華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）28圖41 國(guó)華三河電廠脫硝系統(tǒng) 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(kāi)度將氨氣出口溫度控制在30℃左右,為單回路控制。圖42 氨氣出口溫度控制華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）29 氨液壓力控制圖43 氨氣出口壓力控制通過(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NO x濃度控制SCR煙氣脫硝控制系統(tǒng)利用NH 3/NOx摩爾比提供所需要的氨氣流量,使用煙氣進(jìn)口NO x濃度和煙氣流量的乘積得到基本的NO x含量,再乘以NH 3/NOx摩爾比便可得到氨氣需求量,出口NO x濃度控制對(duì)NH 3/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(kāi)度,實(shí)現(xiàn)脫硝自動(dòng)控制(圖42)。 由圖42可見(jiàn),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NO x濃度 函數(shù)F 2(X)是脫硝效率值對(duì)NH 3/NOx摩爾比的設(shè)定函數(shù)。圖44 國(guó)華三河電廠脫硝氨氣流量和出口NO x濃度控制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。華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）30對(duì)于出口NO x濃度控制,在脫硝效率計(jì)算中的進(jìn)口NO x濃度和NO x濃度控制PID 輸出的出口NO x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NO x值=NO x實(shí)際值15/(21氧量實(shí)際值)出口NO x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NO x濃度的控制要求。該修正加入了177。,即氨氣流量在當(dāng)前量177。 x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(mén)來(lái)手動(dòng)操作調(diào)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NO x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) 214./(61)Fs??出口NO x濃度響應(yīng)函數(shù) 3227/(0961)es??華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）31由圖43可見(jiàn)，氨氣流量較易控制，出口NO x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(jiàn)圖44由圖44可見(jiàn)，出口NO x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NO x濃度為35181。g/g，脫硝效率〉92%。圖45 國(guó)華三河電廠氨氣流量和出口NO x濃度控制算法圖46 出口NOx濃度控制定值 擾動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果曲線 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)NH 3/NOx摩爾比,并用比例控制方式的優(yōu)勢(shì),解決了出口NO x濃華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）32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]。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. 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）332020,26(6):8285.[2]王方群,杜云貴，劉藝,[J].中國(guó)環(huán)保產(chǎn) :1822.[3]李建中,[J].(6):912.[4] SCR 煙氣脫硝系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化[J].,38(11):6974.[5][J].(9):7374.[6]潘維加,[J].,29(6):2022.[7][J].,24(4):3941. [8]馬忠云,陳慧雁,劉振強(qiáng), SCR 法脫硝工藝流程的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].電力建設(shè).2020,29(6):5356.[9] SCR 法煙氣脫硝技術(shù)[J].,40(2):7680.[10]馮立波,羅鐘高, SCR 煙氣脫硝工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].:4852.[11]（SCR）脫硝技術(shù)在大唐陽(yáng)城電廠的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古電力技,26(6):3739.[12]王智,賈瑩光, SCR 脫硝中 SO3的生成及危害[J].東北電力技術(shù).2020(9):13.[13]范文武,[J].,37(3):4041.[14][J].,30(9):7476.[15] Hui Peng,Weihua Gui, Hideo Shioya, and Runmin Zou. A Predictive Control Strategy for Nonlinear Nox Deposition Process in Thermal Power Plants[J]. SYSTEMS AND ,36(5):904921.[16] LI Mao, YAN Hongjie, ZHOU Jiemin. Numerical simulation and optimization of flow field in the SCR denitrification system. 2020 International Conference on Energy and Environment .[17] Yi Zhao, Yinghui Han, Yajun Wang, Chunmei Cao, Zhongguo Han. Experimental Study of Simultaneous Flue gas Desulfurization and Denitrification by Newstyle Complex .[18][M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,[19]陳凱華,宋存義,邱露,[J].熱力發(fā),38(2):3236.[20][M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2020,7[21]曾令大,周懷春,傅培舫,(SCR)脫硝裝置的應(yīng)用[J].潔凈華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）34,13(1):6669.[22]禾志強(qiáng),[J].,38(11):9396.[23]黃霞,劉輝,(SNCR)技術(shù)及其應(yīng)用前景[J].2020,24(1):1214.[24]羅朝暉,[J].2020,28(3):442446.[25]蔡小峰,[J].(3):2629.[26][M].北京:中國(guó)電力出版社,2020[27]李鋒,王立,[J].熱力發(fā),38(5):9193.致 謝通過(guò)這一階段的努力，我的畢業(yè)論文《電站脫硝系統(tǒng)及其控制技術(shù)》終于完成了。在此，非常感謝羅毅老師在我大學(xué)最后的學(xué)習(xí)階段給予我的指導(dǎo)。從論文的選題到確定思路，從資料的搜集、提綱的擬定到內(nèi)容的寫(xiě)作與修改，繼而諸多觀點(diǎn)的梳理，都得益于羅毅教授的悉心指導(dǎo)和匠心點(diǎn)撥。華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）30同時(shí)，還要感謝我的同學(xué)和朋友們，感謝他們?cè)谖艺撐牡膶?xiě)作過(guò)程中給予的鼓勵(lì)，關(guān)心和無(wú)私的幫