脱硝喷氨自动控制系统现状及优化

北极星环保网讯:摘要：本文叙述了华电潍坊发电有限公司两台2X670MW机组脱硝喷氨自动控制系统，分析了喷氨自动控制系统存在的问题，通过对喷氨自动控制方式和系统设备的不断改进，采用PID控制加入前馈、动态调整喷氨调门开度等方式，实时调控喷氨量，有效控制出口氮氧化物排放的合理性，确保脱硝系统的安全稳定运行。

关键字：脱硝系统；自动调节；PID控制；过程优化

随着我国环保要求的逐渐提高，火电超低排放工作进展迅速。各大型燃煤火电企业对锅炉进行脱硫、脱硝、除尘装置的建设和改造，脱硫脱硝发展迅速，技术工艺逐渐成熟，但仍有大量问题存在。

《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）》规定东部地区新建煤电机组大气污染排放基本达到超低排放限值-烟尘、SO2、NOX排放浓度分别不高于10mg/m3、35mg/m3、50mg/m3，相较之前的NOX排放浓度不高于100mg/m3提出了更高要求。持续以往的脱硝技术，已明显不能满足更加严格的烟气出口氮氧化物的排放标准，燃煤机组烟气脱硝系统的优化亟待提高。

1、SCR系统工作原理

1.1燃煤企业大都采用选择性催化还原工艺SCR（SelectiveCatalyticReduction）。将氨类（NH3）还原剂喷入烟气中，与稀释风在混合器中稀释后进入反应器，利用催化剂（铁、钒、铬、钴或钼等金属）在温度200~450℃时将烟气中的NOX转化为氮气（N2）和水（H2O），达到除去氮氧化物的目的，效果明显。

主要反应方程式为：

4NH3+4NO+O2->4N2+6H2O

NO+NO2+2NH3->2N2+3H2O

脱硝系统运行时关键的动态参数为喷氨量。氨气的喷入量是根据脱硝出口氮氧化物浓度及要求的脱硝效率，在动态下找到最佳喷氨量，实时调整喷氨调节门的开度，确保烟气脱硝效率，增强脱硝系统的可靠性、连续性以及经济性。

喷氨调节门的开度不合理，喷氨量少造成脱硝效率过低，出口氮氧化物排放超标；喷入过多氨气不但增加脱硝运行成本，还会造成氨逃逸（氨逃逸率小于3ppm），未参加化学反应的氨气与烟气中的SO3反应生成硫酸氢氨，附着于催化剂或者飞灰从反应器的出口被带入下游的空气预热器换热面上方，造成催化剂失效、空预器堵塞，还会引起尾部烟道积灰。

在脱硝喷氨自动控制系统中，由CEMS测量得到反应器出口的NO浓度，通过换算和修正后得到用于实际计算和控制中所需NOX浓度。经脱硝DCS系统计算比较NOx浓度变化情况后，发出喷氨自动调节门开度指令控制喷氨量，从而保证设计的脱硝效率。

2、脱硝现状与问题分析

2.1脱硝现状

长期以来，对脱硝系统的研究主要集中在设备结构和运行方式方面，忽略了对脱硝自动控制系统策略的研究。而超低排放施行后，环保部门对烟气排放指标出口氮氧化物排放浓度由100mg/m3降低到50mg/m3，为达到环保要求，改造和优化脱硝尤为重要。公司则进一步要求将脱硝出口NOX浓度严格控制在80%排放标准线以下运行。

潍坊公司#4机组脱销系统2013年投运，一直沿用脱硝效率调节方式，根据设定及实际脱硝效率实时调整喷氨调节门开度，来控制喷氨量，确保达标排放。此种方式易于调试和整定，在工况稳定的情况下满足SCR反应器要求；一旦机组负荷波动大、工况调整频繁，出入口氮氧化物也将大幅变化，瞬时超标现象严重，调节系统不能充分发挥作用。

只能改为手动控制调节门开度，完全依赖于运行人员的经验，合格达标和经济性很难平衡，运行人员发现和调整不及时将造成出口NOX值超高越线，各种不确定因素的存在给系统的正常运行造成了隐患。

延伸阅读：

SCR脱硝喷氨优化靶向控制解决方案

脱硝喷氨自动控制在燃煤电厂的应用

关于630MW机组SCR脱硝喷氨优化调整的研究