摘要：本文分析了脫硝煙氣分析表計、煙氣流量測量準確性對噴氨控制的影響，對煙氣流量場不均勻性影響噴氨效果進行探討。通過對浙江浙能長興發(fā)電有限公司脫硝系統(tǒng)的煙氣分析表計、煙氣流量測量裝置優(yōu)化，噴氨格柵調(diào)整及控制模型調(diào)整，從測量設(shè)備、控制模型、參數(shù)、噴氨格柵等多方面著手來提高脫硝噴氨控制效果。
0引言
長興發(fā)電有限公司4×300MW機組脫硝工程，采用選擇性催化還原(SCR)脫硝裝置，在設(shè)計煤種、鍋爐最大工況(BMCR)、處理100%煙氣量條件下，脫硝效率不小于70%。
脫硝系統(tǒng)布置在鍋爐省煤器和空預(yù)器之間的位置。煙道分兩路從省煤器后接出，經(jīng)過垂直上升后變?yōu)樗胶?，接入SCR反應(yīng)器。反應(yīng)器為垂直布置，經(jīng)過脫硝以后的煙氣經(jīng)斜煙道進入空預(yù)器入口煙道。自投產(chǎn)以來，出現(xiàn)脫硝NOX測量取樣代表性不夠準確、煙氣流量測量不準、存在噴氨過噴或少噴、脫硝效率過高或過低，SCR出口與煙囪排放口偏差較大等問題，導致影響鍋爐環(huán)保排放控制不夠精確及鍋爐空預(yù)器容易堵塞問題。
為解決存在問題，對脫硝系統(tǒng)深入分析并提出了解決對策。利用機組檢修和調(diào)停機會對設(shè)備進行改進、調(diào)整，控制模型優(yōu)化；運行時對調(diào)節(jié)參數(shù)進行細調(diào)，進而取得了較好的效果。
1存在問題及原因分析
脫硝效率過高或過低，噴氨量過高或過低。通過分析，導致脫硝NOX控制不穩(wěn)定的原因有以下幾點:
1)煙氣流場流速不均
由于煙氣流場受煙道結(jié)構(gòu)和催化劑、煙氣擋板調(diào)節(jié)、脫硝入口噴氨格柵影響，導致流速不均、煙氣成分分布不均。
2)煙氣NOX測量取樣點單一，代表性不夠
脫硝基建時，煙氣NOX測量取樣布置于煙道本體，并采用直插單點取樣方式，所取樣只代表當前截面的某一點區(qū)域。
圖1多點均壓管旁路取樣NOX測量裝置
3)煙氣流量測量與實際偏差大
先期安裝流量測量設(shè)備為熱導式流速儀。測量元件為煙道插入式單點安裝，測量原理是流速儀探桿頭部有長短不一、前后布置的測溫探針兩支，通過煙氣流經(jīng)探針的先后溫差解算流速、流量。由于單點布置，只代表該點流速代表性低，與實際平均流速偏差較大，導致流量計算偏差。同時該流速儀結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生探桿頭部煙溫探針積垢現(xiàn)象，一旦結(jié)垢將無法準確測出流速。
圖2煙氣旁路布置圖和煙道內(nèi)部均壓管布置圖
4)噴氨量測量裝置截面在受結(jié)晶時，測量會有偏差
噴氨裝置經(jīng)過長期運行時，噴氨量測量裝置出現(xiàn)微偏時不宜發(fā)現(xiàn)，但控制長期作用時所產(chǎn)生的累積誤差將不可小覷。
2改進措施
經(jīng)過分析，技術(shù)人員認為改善脫硝NOX控制應(yīng)從提高煙氣流場流速均勻性、改善測量裝置、改進控制模型著手，并逐條提出對策。
1)提高煙氣流場流速均勻性
來自鍋爐省煤器出口的煙氣進入脫硝系統(tǒng)煙道，在煙道內(nèi)與經(jīng)噴氨格柵(AIG)噴入的氨氣充分混合均勻后進入SCR反應(yīng)器。為提高流場流速均勻性，煙氣進入脫硝系統(tǒng)煙道加裝導流板，提高煙氣流速的穩(wěn)定性。對噴氨格柵進行調(diào)整，提高煙氣流場的均勻性。
2)脫硝NOX測量采用煙道多點均壓管旁路結(jié)構(gòu)，提高NOX測量代表性
改進措施具體結(jié)構(gòu)為脫硝NOX測量，采用煙道多點均壓管旁路結(jié)構(gòu)，分別在脫硝進口水平煙道和出口水平煙道裝設(shè)上下兩根多點均壓管，橫向水平布置，用于在煙道中均勻取樣。取出煙氣引至旁路管道，旁路管道中將煙道上下截面來煙氣再次混合，通過安裝于旁路管中段位置的煙氣取樣探頭抽出送至分析儀表。經(jīng)過實際運行效果良好，儀表NOX數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，煙氣中NOX成分代表性明顯提高。
3)分析小室移位
圖3熱式流量計和DFAB防堵陣列式風量測量裝置對比圖
脫硝煙氣分析小室布置SCR進口原煙氣NOX表兩臺(A\B煙道)，型號ABB-AO2020，量程(0~600)；SCR出口凈煙氣NOX表兩臺(A\B煙道)，型號ABB-AO2020，量程(0~600)，用于實時監(jiān)測脫硝SCR工作情況。
實際運行中由于脫硝小室布置于鍋爐本體鋼架上，SCR進口煙氣小室位于鍋爐7樓34m層，SCR出口煙氣小室位于鍋爐5樓23.6m層。鍋爐鋼架在運行過程中，有振動及共振現(xiàn)象。個別小室振動幅值較大已接近或超過儀表可承受范圍，對儀表產(chǎn)生破壞性影響，導致表計故障頻發(fā)。
同時SCR出口煙氣小室處于省煤器倉泵同一層，現(xiàn)場設(shè)備漏灰量較大，粉塵污染嚴重，小室環(huán)境惡劣。嚴重影響小室環(huán)境因素還有小室結(jié)構(gòu)為簡易房，保溫及密封效果較差，位置又處于鍋爐本體高位四面透風無遮擋，夏季太陽光直射疊加鍋爐散熱室內(nèi)溫度高達50°C~60°C;冬季寒風凌冽溫度低至-10°C。
煙氣分析小室依據(jù)國家環(huán)保規(guī)定必須恒溫恒濕，雖然裝設(shè)空調(diào)，但使用效果較差，煙氣分析儀表預(yù)處理系統(tǒng)受干擾較大。
基于上述原因，對分析小室進行移位。拆除原鍋爐本體煙氣監(jiān)測小室，重新選址鍋爐0m層地面，新建磚混結(jié)構(gòu)小室。同時將SCR進出口小室合并，小室按電子室標準建設(shè)，下部架空放置電纜橋架層。所有機柜安置于固定槽鋼鋼架上，小室環(huán)形接地并與廠區(qū)接地網(wǎng)聯(lián)通。所有取樣伴熱管及電纜重新施放。
脫硝煙氣分析小室經(jīng)此改造振動干擾徹底消除，房間保溫、密封效果顯著提高。小室更換位置后，受到鍋爐電除塵及尾部煙道的遮擋，已無太陽光直射影響。同時更換空調(diào)，由原小室各裝設(shè)一臺1.5匹掛機改為3匹~5匹柜機，室內(nèi)溫度調(diào)控更加穩(wěn)定。煙氣分析儀表及預(yù)處理系統(tǒng)運行更為穩(wěn)定安全：
a提高煙氣流量測量準確性
先期安裝流量測量設(shè)備為熱導式流速儀。測量元件為煙道插入式單點安裝，測量原理是流速儀探桿頭部有長短不一、前后布置的測溫探針兩支，通過煙氣流經(jīng)探針的先后溫差解算流速、流量。由于單點布置，只代表該點流速代表性低，與實際平均流速偏差較大，導致流量計算偏差。同時該流速儀結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生探桿頭部煙溫探針積垢現(xiàn)象，一旦結(jié)垢將無法準確測出流速，需人工拆除進行清理，維護困難。
根據(jù)鍋爐煙道煙氣粉塵大、煙道截面大、風道內(nèi)流場極其不均的特性，必須采用防堵性能好、耐磨損、多個點平均取壓、壓損小的一種風量測量裝置。一般傳統(tǒng)的測風裝置，如機翼，巴類、文丘里不能滿足這些要求。因而經(jīng)過技術(shù)方案比對，最終確定使用DFAB型防堵陣列式風量測量裝置作為脫硝項目煙氣流量測量裝置的一次元件。改型后的風量測量裝置本身具備的自清灰和防堵塞功能，幾乎沒有壓力損失。加上耐磨涂層，防磨性能好、性能可靠，風量顯示穩(wěn)定。目前已經(jīng)在各類型的鍋爐上得到應(yīng)用，成為免維護產(chǎn)品。防堵陣列式風量測量裝置基于靠背測量原理，測量裝置安裝在管道上，其探頭插入管內(nèi)，當管內(nèi)有氣流流動時，迎風面受氣流沖擊，在此處氣流的動能轉(zhuǎn)換成壓力能，因而迎面管內(nèi)壓力較高，其壓力稱為“全壓”,背風側(cè)由于不受氣流沖壓，其管內(nèi)的壓力為風管內(nèi)的靜壓力，其壓力稱為“靜壓”，全壓和靜壓之差稱為差壓，其大小與管內(nèi)風速有關(guān)。風速越大，差壓越大；風速小，差壓也小。因此，只有測量出差壓的大小，再找出差壓與風速的對應(yīng)關(guān)系，就能正確地測出管內(nèi)風量。改造后脫硝風量測量準確率明顯提升。
b改進控制模型，減少中間環(huán)節(jié)對控制的影響
原控制模型以控制噴氨量為中間變量來最終控制NOX，其控制SAMA圖如圖4所示。
圖4優(yōu)化前脫硝率控制回路
基于其控制原理，必須對SCR入口NOX、SCR出口NOX、SCR煙氣流量、氨供給流量、氧量任一量都必須準確，但實際運行過程不可避免地會出現(xiàn)測量故障或準確性不夠的問題。如何避免多重量影響NOX的控制，必須對現(xiàn)有模型進行優(yōu)化，合理提取其基本要素，重新整合。
優(yōu)化后NOX控制回路以目標NOX為主控回路，從而盡可能避免SCR入口NOX、SCR煙氣流量、氨供給流量測量對控制回路的影響，同時為提高系統(tǒng)模型的快速響應(yīng)，引入到前饋量按系數(shù)折算，從而提高模型的快速性與穩(wěn)定性結(jié)合。
3小結(jié)
經(jīng)過上述措施后，脫硝NOX測量準確性及控制穩(wěn)定性得到大幅提高，適合機組控制AGC調(diào)節(jié)及負荷大幅擾動調(diào)節(jié)。
來源:《儀器儀表用戶》 作者:董宇鳴 楊曉權(quán)
特此聲明：
1. 本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來源的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點。
2. 請文章來源方確保投稿文章內(nèi)容及其附屬圖片無版權(quán)爭議問題，如發(fā)生涉及內(nèi)容、版權(quán)等問題，文章來源方自負相關(guān)法律責任。
3. 如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題，請在作品發(fā)表之日內(nèi)起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)益。