[发明专利]一种SCR脱硝装置分区喷氨调节控制方法

说明书

本发明公开了一种SCR脱硝装置分区喷氨调节控制方法，以分区氨流量测量值作为喷氨分区调平阀调节控制的闭环信号。本发明SCR脱硝装置分区喷氨调节控制方法，通过监测SCR脱硝装置入口NOx浓度、出口分区NOx浓度、喷氨总量、分区氨流量等重要参数，以分区氨流量测量值作为喷氨分区调平阀调节控制的闭环信号，提高了分区喷氨在线调节的品质，减少了氨逃逸率，从而减轻甚至消除氨逃逸对SCR脱硝装置下游设备的不利影响。

技术领域

本发明涉及一种SCR脱硝装置分区喷氨调节控制方法，属于大型燃煤电站烟气脱硝领域。

背景技术

目前，大型燃煤电站普遍采用SCR脱硝装置来降低烟气中NOx排放浓度。SCR利用NH₃对NOx的还原特性，在催化剂的作用下将NOx还原为对环境无害的N₂和H₂O。在实际运行过程中，喷氨量的控制尤为关键，增加喷氨量有利于降低NOx排放浓度，但氨逃逸率会随之增加，进而易造成下游空预器因硫酸氢铵沉积而堵塞和腐蚀，还可能造成电除尘极线积灰、除尘布袋黏灰等不利影响。

上述SCR脱硝反应所需的还原剂NH₃一般由液氨蒸发或尿素分解获得，经空气稀释后氨浓度降至5％以下(确保无爆炸风险)，再经各支管分配后喷入SCR脱硝装置入口烟道。一般通过直接测量液氨流量或尿素质量换算得到喷氨总量。

在喷氨控制方面，一方面要求合理控制喷氨总量，另一方面要求保证喷氨均匀性(主要指氨氮摩尔比相对均匀)，以确保在允许氨逃逸率范围内，NOx排放浓度达到环保要求指标。

喷氨总量控制一般采用“前馈+反馈”的控制方式，前馈主信号为SCR脱硝装置入口NOx浓度及烟气流量，而反馈主信号为SCR脱硝装置出口NOx浓度，从而调节喷氨自动控制总阀(每台燃煤发电机组有两套SCR脱硝装置，业内习惯上称为A侧和B侧，一般每侧1个)。

总体上看，喷氨总量的精确控制主要依赖反馈控制，即主要依赖SCR脱硝装置出口NOx浓度的测量准确性。但当前SCR出口普遍采用单点测量NOx浓度；单点测量值的代表性较差，不能反映SCR出口NOx平均浓度的情况，故不能完全表征喷氨总量是否合适。此外，当前SCR出口NOx浓度普遍采用CEMS测量，还存在迟滞时间长、维护工作量大等问题。

喷氨均匀性一般需通过人工调整若干喷氨手动调节阀(一般每侧8～40个)，喷氨手动调节阀设在喷氨自动控制总阀的下游，其调整的主要依据是现场实测SCR出口NOx浓度分布。局部NOx浓度偏高区域，与之相应的上游AIG(喷氨调整装置)的喷氨手动调节阀增大开度，反之则减小开度，通过反复多次调整保证SCR出口NOx浓度分布相对均匀。此时若SCR催化剂模块不存在明显的磨损、坍塌及堵灰等故障，则说明喷氨均匀性得以保证。

上述喷氨均匀性主要依赖定期手动调整，调整的目的是实现SCR入口截面不同区域氨氮摩尔比趋于一致，从而使得SCR出口截面不同区域NOx浓度偏差不大。由于一次完整的AIG调整过程耗时较长、耗费较大，因此燃煤电站一般每年调整一次，且大都委外完成。

由于一个调整周期内AIG特性基本不变，当燃烧煤种变化、磨组合方式改变、燃烧器调整等因素导致SCR入口NOx浓度分布和流场发生明显变化时，氨氮摩尔比的均匀性将明显变差，即局部氨氮摩尔比与平均值的偏差变大；氨氮摩尔比过小的区域，局部脱硝效率不能达标，而氨氮摩尔比过大的区域，氨逃逸率超标。

在超低排放改造前，燃煤电站执行特别排放标准，脱硝效率普遍处于60％～80％之间，即氨氮摩尔比平均值普遍控制在0.6～0.8之间；而超低排放改造后，NOx排放浓度要求严格控制在50mg/Nm³以下，机组SCR脱硝效率往往超过90％，即氨氮摩尔比平均值超过0.9。当燃烧煤种变化、磨组合方式改变、燃烧器调整等因素导致SCR入口NOx浓度分布和流场发生明显变化时，执行超低排放标准将导致氨氮摩尔比超过1的位置将大为增加，氨逃逸率将远超允许值(＜3ppm)，从而极易造成空预器堵灰、电除尘极线积灰等不利影响。