SCR脱硝出口的高精度氨氮同时测量方案及对喷氨优化控制的意义

四氨氮摩尔比分布均匀性的意义

影响SCR脱硝系统性能的关键参数包括：脱硝入口处烟气流场的均匀性，反应器温度场均匀性，NOx浓度分布的均匀性，催化剂活性分布的均匀性，以及氨氮摩尔比分布的均匀性。烟气流场，温场以及NOx浓度分布的均匀性，主要经由CFD流场仿真，冷态测试，初始烟道设计，导流板结构布置决定，但在实际工况由于燃烧场的温度差异这些参数与初始设计差异较大。例如，图1显示了根据网格法，用TH-880F烟尘采样仪，对浙能某电厂3#炉SCR进口甲乙两侧烟道流场的测试结果。很明显甲乙两侧流场均匀性都不佳，且投运后较难进行有效调整。

图1、 SCR进口流场测试(上图：甲侧;下图：乙侧;单位：m/s)

而催化剂活性分布的均匀性，一方面由催化剂生产质量决定，另一方面由脱硝运行中流场和NOx浓度分布的均匀性决定，因此上述各均匀性参数，除氨氮摩尔比分布的均匀性以外，在脱硝设备投产后均难以进行有效的改善，且NOx浓度分布均匀性随机组负荷变化，有较大改变。例如，浙能某电厂#2机组负荷1000MW时，在脱硝A侧出口人工测试断面，按网格法布点采样测定NOx浓度(均为NOx折算浓度，mg/Nm3)，测试结果如下表1。

表1 脱硝出口A断面NOx浓度测试结果(1000MW工况)

将表1结果转化为NOx浓度等高线图如图2。

图2 脱硝出口A断面NOx浓度分布图

(1000MW工况)

A侧，下-炉膛，上-电除尘侧

同一机组负荷750MW时，在脱硝A侧出口测定NOx浓度，测试结果如表2。

表2 脱硝出口A断面NOx浓度测试结果

(750MW工况)

将表2结果转化为NOx浓度等高线图如图3。

图3 脱硝出口A断面NOx浓度分布图

(750MW工况)

A侧，下-炉膛，上-电除尘侧

在流场及NOx浓度分布不均的情况下，需要将喷氨分布调整不均，使得氨氮摩尔比的分布均匀性在不同机组负荷条件下提升，才能有效降低氨逃逸，提高脱硝效率。这是可以在脱硝设备投产后进行优化改善的参数，因此也是脱硝系统可以优化的核心参数。理论上，烟道截面各点的喷氨量应是根据喷口覆盖区域的烟气流量、NOx浓度，依照最佳氨氮摩尔比得出的。

可调整喷氨量是由喷氨格栅(AIG)这一脱硝系统的核心部件实现的。其主要特点是在反应器前烟道横截面上布置若干根安装喷嘴的喷氨管，将氨水-空气混合物喷射到烟道截面的不同位置处，使还原剂与烟气在到达催化剂之前按照设计氨氮摩尔比混合。

灵活调整的AIG在SCR优化中发挥重要功能，可在烟道截面的2D范围内独立调整各喷点的喷氨量，以匹配此处的NOx浓度。然而，在实际运行中各点喷氨量的控制比较粗放盲目，从而出现局部区域氨过喷的现象，烟道横截面上脱硝入口的氨氮摩尔比分配极度不均衡，进而导致脱硝效率偏低，出口局部氨逃逸过高的问题。

主要原因，是由于脱硝出口工况的恶劣，缺乏对出口NOx浓度，NH3浓度等在烟道截面的分布这些关键参数在变机组负荷工况下的实时监测设备和手段。因此，对SCR出口烟道横截面上每一点的NOx和NH3浓度场进行分布式在线实时连续监测，可以指导喷氨分布的调整，对解决脱硝系统局部区域氨逃逸过量、脱硝效率低等问题具有重要意义。

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