【導讀】嚴重，是我國目前大氣污染物的主要來源。造成的環(huán)境污染是制約電力工業(yè)發(fā)展的一個重要因素。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，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)實現(xiàn)煙氣流量與鍋爐負荷之間的變化關(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)實現(xiàn)脫氮率與NH 3/NOx摩爾比之間的變化關(guān)系。當反應器進口NO x濃度測量值失效時，切換器T自動切換到預設NO x濃度。當反應器出口NO x濃度測量值失效或反應器進口NO x濃度測量值與給定值偏差超過允許值時，系統(tǒng)自動切為手動。當氨逃逸率高或稀釋風流量低或反應器進口煙氣溫度低時，通過設置自動/手動切換器的輸出限幅值，自動關(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摩爾比來提供所需要的氨氣流量，見圖34。SCR反應器進口的NO x濃度乘以煙氣流量得到NO x信號，該信號乘以所需NH3/NOx摩爾比就是基本氨氣流量信號，此信號作為給定值送入PID控制器與實測氨氣的流量信號比較，由PID控制器經(jīng)運算后發(fā)出調(diào)節(jié)信號控制SCR入口氨氣流量調(diào)節(jié)閥的開度以調(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本科畢業(yè)設計（論文）25（1）由于煙氣流量不易于直接準確測量，因此煙氣流量通常是通過鍋爐空氣流量和鍋爐燃燒等數(shù)據(jù)計算得到的（數(shù)據(jù)由機組DCS提供） 。由于測量信號存在滯后性的問題，鍋爐空氣流量被用來快速檢測負荷變化。（2）計算出的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)設計的脫硝效率計算得出的，在固定摩爾比控制方法中為預設常數(shù)。（3）凈氨氣的質(zhì)量流量由在氨氣噴射母管測得的體積流量通過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反應器催化劑反饋滯后和NO x分析儀響應滯后的問題，因此，在控制回路中加入大負荷變化預噴氨措施。其原理是將煙氣流量信號用作預示負荷變化的超前信號（對于負荷變化信號有必要的采用一個盡可能迅速的預測NO x變化的信號，在某些情況下，發(fā)電量需求信號、主蒸汽流量信號等能 比煙氣流量信號更迅速地預測NO x的變 化） 。氨噴入量與鍋爐負 荷關(guān)系見圖35。圖35 氨噴入量與鍋爐負荷關(guān)系圖如果由于脫硝催化劑反應緩慢等原因?qū)е驴刂菩Ч荒芎芎脻M足調(diào)節(jié)要求時，除根據(jù)系統(tǒng)特點調(diào)整調(diào)節(jié)系統(tǒng)從而改變調(diào)節(jié)品質(zhì)外，還應從以下幾方面進行處理：縮短NO x分析儀采樣管以保證即時的檢測響應；采用能夠靈敏地預測NOx變化的信號；催化劑在NO x變化前提前吸收足量的氨氣來彌補反應滯后。 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入SCR反應器。稀釋空氣流量可用手動擋板進行控制，空氣流量確定后，就不再需要華北電力大學本科畢業(yè)設計（論文）26隨鍋爐負荷變化而進行調(diào)整。氨氣和空氣流量設計稀釋比最大為5%。在低負荷或低NO x值時，氨氣將低于5%。將空氣流量信號與氨流量信號相比得出稀釋比例，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：吹灰動力柜及蒸汽吹灰器。蒸汽吹灰控制設計中應考慮的問題有：吹灰動力柜的設計應考慮滿足由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。吹灰器運行條件：在鍋爐引風機運行后，聲波吹灰系統(tǒng)順控可投入運行；當鍋爐需要檢修時，必須先停運引風機，然后方可停運聲波吹灰系統(tǒng)。聲波吹灰系統(tǒng)在每一個反應器的每一層就地管路上都有一個壓力調(diào)節(jié)閥,。圖37 壓縮空氣壓力控制華北電力大學本科畢業(yè)設計（論文）27第4章 SCR脫硝系統(tǒng)在電站的應用 國華三河電廠二期2300MW機組的煙氣脫硝采用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反應器組成。通過向反應器內(nèi)噴入NH 3,將NO x還原為氮氣。由于此還原反應對溫度較為敏感,故還需加入催化劑增強反應活性，以滿足反應的溫度要求。由于液氨噴淋完成經(jīng)化學反應穩(wěn)定還需要一個過程,測量NO x濃度存在延遲,因此脫硝控制為大延遲控制對象。 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(%),設計有2套儲存、卸載、蒸發(fā)氨系統(tǒng)(一備一用),其包括卸氨壓縮機、液氨儲罐、液氨供應泵、液氨蒸發(fā)器、氨氣緩沖罐、氨氣吸收槽、廢水泵、廢水池等設備。蒸發(fā)器采用溫度為325℃；液態(tài)氨(～)進入蒸發(fā)器的管程受熱蒸發(fā)到30℃,蒸汽進口閥調(diào)節(jié)蒸汽進汽量,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。通過起、停廢水泵來控制廢水池液位。 SCR反應器煙氣脫硝裝置的煙道及SCR反應器位于鍋爐省煤器后空氣預熱器前,氨噴射格柵安裝在SCR反應器煙氣進口(前端)。煙氣在鍋爐出口處被分為2路,每路煙氣并行進入一個垂直布置的SCR反應器中,并向下流過均流板、催化劑層,進入回轉(zhuǎn)式空氣預熱器、靜電除塵器、引風機和脫硫系統(tǒng),通過煙囪排入大氣。國華三河電廠脫硝系統(tǒng)見圖41。華北電力大學本科畢業(yè)設計（論文）28圖41 國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)投入運行后,通過調(diào)節(jié)蒸汽進口閥開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本科畢業(yè)設計（論文）29 氨液壓力控制圖43 氨氣出口壓力控制通過蒸發(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]實際變負荷時氨氣流量變化較大,為了維持壓力穩(wěn)定,在控制回路中加入了流量指令信號的前饋作用,以實現(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NH 3/NOx摩爾比加以修正(對氨氣需求量的修正)并參與控制,最終得到氨氣流量的目標設定值。SCR控制系統(tǒng)根據(jù)計算得出的氨氣需求量信號通過控制氨氣閥開度,實現(xiàn)脫硝自動控制(圖42)。 由圖42可見,氨氣流量控制是設定值隨動的單回路控制系統(tǒng)。氨氣流量通過其壓力和溫度進行密度修正經(jīng)三取中后作為單回路PID控制的PV值。氨氣流量設定值為:NOx物量=總空氣量進口NO x濃度 函數(shù)F 2(X)是脫硝效率值對NH 3/NOx摩爾比的設定函數(shù)。圖44 國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荷設定和實際負荷偏差前饋,進一步增強了變負荷時控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)的及時性。將氨氣流量PID控制器的比例積分作用參數(shù)隨負荷變化而變化,整定不同負荷下的參數(shù),增強了氨氣流量變負荷時自動控制的穩(wěn)定性。華北電力大學本科畢業(yè)設計（論文）30對于出口NO x濃度控制,在脫硝效率計算中的進口NO x濃度和NO x濃度控制PID 輸出的出口NO x濃度測量值均使用經(jīng)氧量修正后的值,其修正表達式為:修正的NO x值=NO x實際值15/(21氧量實際值)出口NO x濃度控制投入自動后,其PID輸出值是比例修正氨氣設定值,滿足控制出口NO x濃度的控制要求。該修正加入了177。,即氨氣流量在當前量177。 x濃度進行閉環(huán)調(diào)節(jié)。 稀釋風控制和聲波吹灰器控制稀釋空氣對氨/空氣的混合比在調(diào)試期是利用風門來手動操作調(diào)整的。空氣調(diào)整穩(wěn)定后，空氣流就不需隨鍋爐負荷再調(diào)整。氨氣和空氣流設計稀釋比為3%，通過連鎖控制風機之間切換。每臺SCR使用9個DC75喇叭，第一層4個、第二層5個、第三層5個（預留） 。清灰的順序為每次在一層上運行兩臺聲波喇叭，每次運行10s，停110s，一個循環(huán)總時間為10min。 SCR脫硝控制系統(tǒng)試運行進行控制對象特性試驗,調(diào)節(jié)閥階躍擾動,可以得到氨氣流量響應曲線和出口NO x濃度對氨氣流量的響應曲線。將實際曲線擬合成傳遞函數(shù)為：氨氣流量響應函數(shù) 214./(61)Fs??出口NO x濃度響應函數(shù) 3227/(0961)es??華北電力大學本科畢業(yè)設計（論文）31由圖43可見，氨氣流量較易控制，出口NO x濃度響應曲線存在13s純延遲，為大慣性控制對象，其調(diào)節(jié)過程較長。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試驗結(jié)果見圖44由圖44可見，出口NO x濃度定值增大28181。g/g，系統(tǒng)調(diào)節(jié)時間為15min，其超調(diào)為2181。g/g，衰減率〉92%，靜偏差〈1181。g/g，系統(tǒng)穩(wěn)定性和及時性指標以及控制精度均為優(yōu)良。負荷在300MW時，控制系統(tǒng)自動將兩側(cè)氨氣流量穩(wěn)定控制在90m3/h（標準狀態(tài)） ，出口NO x濃度為35181。g/g，脫硝效率〉92%。圖45 國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 擾動試驗結(jié)果曲線 國華三河電 廠SCR脫硝控制系統(tǒng)的控制策 略不僅算法過程簡單、參數(shù) 整定方式清晰、對象識別速 度快,而且充分利用隨動關(guān)系對應NH 3/NOx摩爾比,并用比例控制方式的優(yōu)勢,解決了出口NO x濃華北電力大學本科畢業(yè)設計（論文）32度因大慣性而難于控制的問題。經(jīng)過實際運行參數(shù)的檢驗,系統(tǒng)魯棒性強,達到各項控制指標,較好地滿足了SCR脫硝自動化控制要求,為脫硝系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟運行提供了保障,對于SCR脫硝系統(tǒng),具有較強的通用性和實用性 [27]。參 考 文 獻[1]周濤，劉少光，吳進明，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. 華北電力大學本科畢業(yè)設計（論文）332020,26(6):8285.[2]王方群,杜云貴，劉藝,[J].中國環(huán)保產(chǎn) :1822.[3]李建中,[J].(6):912.[4] SCR 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