YX-NO500型烟气脱硝SCR装置喷氨优化控制系统

YX-NO500型烟气脱硝SCR装置喷氨优化控制系统

一、系统概述

    SCR脱硝装置在设计阶段虽然进行了流场优化设计，以保证SCR入口截面烟气流速和NOX分布的均匀,保证排放NOX浓度和脱硝效率。但由于现场空间限制和安装因素影响，加上调试阶段对喷氨格栅调整重视不足，实际运行中SCR入口截面NOX分布偏差较大，普遍达到20%以上，造成部分区域氨过剩，反应器出口氨逃逸远超设计值。正是由于烟气气流分布的不均匀，造成NOx与NH3 的混合及反应不充分,不但极易造成局部喷氨过量,导致副反应的发生，影响催化剂寿命,同时也会造成大量生成硫酸氢氨腐蚀和堵塞空预器，严重影响脱硝效果及安全经济运行。

    喷氨优化系统是针对NOx在催化剂表层的不均匀特性，有计划、有步骤地控制不同区域的喷氨量，实现不同区域不同的NH3/NOx摩尔比，从而充分发挥有限体积的催化剂的性能，在较小氨逃逸率前提下，实现较高的脱硝效率。

二、系统原理

    制约脱硝效率的因素有：①最大允许氨逃逸率；②SCR反应器入口烟气流的分布状态。③NOx/NH3混合效果。

    影响逃逸氨水平的主要因素除催化剂用量、活性外，与设计及运行调整相关的因素是控制反应器入口的氨氮摩尔比分布的均匀性。下图是在一定催化剂条件下两者之间量化关系的示例。

    设计阶段通常假设入口流速、NOx浓度均匀，并以此为边界条件设计流场。然而，在实际运行中，上述边界条件通常并不能满足，有时随着燃烧器的不同组合，入口NOx不但不均匀，而且还不定常。另一个导致氨氮摩尔比不均匀的因素是AIG的堵塞，会造成各分区内还原剂量配置的波动。

    新机组通常会做一次AIG的调平试验，此后会每年进行一次。这种调平对常规条件有效，但对于变化的入口NOx浓度，仍然无法实时跟踪，时刻做到氨氮摩尔比的高度均匀。

    AIG再线优化调整装置正是针对这一问题而开发设计。该系统主要构成为：SCR反应器出口烟道实时NOx快速网格法测量系统；数据分析控制系统；在线AIG分区还原剂调整系统组成。系统原理是，由网格法测量系统定时测量反应器出口NOx分布，经数据处理系统计算，并调节对应AIG分区还原剂的调整量。

三、系统构成

1、AIG调平实验：

   采用网格法对SCR进、出口进行分区测量，依据实际测量数据进行流场计算，最终给出机组各典型工况下AIG分区喷氨对应关系表，实现典型工况下的喷氨优化。

2、在线闭环优化控制系统：

   实时在线测量系统：在线快速断面扫描测量系统,该系统能在短时间内完成断面84个网格测点的NOx和O2测试。网格法测量系统可实时测量反应器出口NOx分布，经数据处理和系统计算给出AIG各分区还原剂的调整量即不同工况下喷氨格栅各阀门开度，实现喷氨格栅调平。安装了该实时测量系统后电厂可随时进行喷氨格栅调平。

3、数据分析和控制系统：

   依靠在线快速断面测量系统并结合喷氨格栅阀门远程控制的改造，系统可实时测量并计算出NOX分布的不均匀情况，同时依据计算结果实时在线调整各个喷氨格栅阀门开度,做到实时自动的调平功能，保证喷氨格栅氨氮摩尔比的高度均匀，实现闭环自动控制。

4、闭环优化控制系统：

   系统采用先进控制算法，逐步累积测试得到的数据，逐步达到在燃烧器组合、燃料变化时的快速判断调整，并逐渐减少实时测试的频率，最终实现SCR系统的智能、精细控制，并可结合锅炉燃烧优化系统在保证NOX排放的前提下实现机组效率、氨和催化剂消耗量间的效益最大化。

四、效果

    采用该装置能实时调整氨氮摩尔比的均匀性，最总达到实时最低的逃逸氨水平，除节省试验费用外，还将节约大量的还原剂用量，减少空预器维护，延长催化剂的更换周期，综合经济效益显著，并有很高的投资回报比。