一、研究及實施背景：
2014年9月12日，國家發(fā)改委、國家環(huán)保部、國家能源局聯(lián)合發(fā)文“關(guān)于印發(fā)《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃(2014—2020年)》的通知”中要求，穩(wěn)步推進(jìn)東部地區(qū)現(xiàn)役30萬千瓦及以上公用燃煤發(fā)電機(jī)組實施大氣污染物排放濃度基本達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)組排放限值的環(huán)保改造。即在基準(zhǔn)氧含量6%條件下，氮氧化物排放濃度分別不高于50毫克/立方米）。針對“行動計劃”，國內(nèi)火力發(fā)電集團(tuán)提出了“超凈排放”、“近零排放”、“超低排放”、“綠色發(fā)電”等類似的口號。
在節(jié)能減排行動方案及計劃的背景下，為確保煙氣達(dá)標(biāo)排放和節(jié)能減排效果，更好的解決脫硝系統(tǒng)出現(xiàn)的噴氨實時性差、過量噴氨、噴氨不均、空預(yù)器堵塞等問題，我進(jìn)行了SCR智能噴氨及分區(qū)控制方面的積極探索。
依據(jù)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，在NOx超低排放形勢下，脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行效率接近SCR技術(shù)的臨界值，過量噴氨風(fēng)險大，進(jìn)而導(dǎo)致以下問題：
（1）氨逃逸率大，增大了能耗；
（2）空預(yù)器堵塞，增大引風(fēng)機(jī)電耗；
（3）電除塵器極板、極線裹灰，影響除塵效率；
（4）煤灰中氨鹽含量高，影響煤灰的綜合利用；
（5）自動無法投入或效果差，增加了勞動強(qiáng)度；
綜上所述的問題均源于硫酸氫氨。以下為脫硝反應(yīng)方程式：
基本反應(yīng)方程式
4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H2 （1）主要
4NO2 + 2NH3 + O2 3N2 + 6H2O （2）主要
6NO + 4NH3 5N2 + 6H2O （3）
6NO2 + 8NH3 7N2 + 12H2O （4）
副反應(yīng)方程式
SO2+1/2O2 SO3 （5）
NH3 + SO3 + H2O NH4HSO4 （6）
通過上述方程式分析得出以下致使硫酸氫氨生成的因素：
（1）催化劑的SO2/ SO3的轉(zhuǎn)化率；（<1%） （2）SO2的數(shù)量級； （3）鍋爐燃燒生成的SO3； （4）溫度； （5）氨逃逸量； 過量噴氨； （局部、整體）{1、數(shù)據(jù)采集滯后2、流場及濃度場不均3、氨氮摩爾比（整體、局部）4、操作（手動、自動）} 動態(tài)調(diào)整； 催化劑性能； 通過上述分析得出，由于1-4基本屬于難以調(diào)控的變量，可控的過量噴氨就成了控制問題的關(guān)鍵， 二、解決方案： 1、技術(shù)路線：分區(qū)改造——分區(qū)實時測量——分區(qū)調(diào)平——總量控制
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問題
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比較
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市場產(chǎn)品
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使用產(chǎn)品
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1、數(shù)據(jù)采集的滯后問題；
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紅外紫外間接測量，響應(yīng)時間>100秒
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原位式儀表（專利）直測，響應(yīng)時間<3秒
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2、濃度場、流場隨負(fù)荷變化
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分區(qū)控制
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分區(qū)控制
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3、自動控制方案合理性問題
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前饋+目標(biāo)值閉環(huán)9(修正）
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動態(tài)氨氮摩爾比閉環(huán)（專利）
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4、噴氨格柵平衡度問題
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多點輪測
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多點同測（專利）
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2、針對數(shù)據(jù)采集（NOx/O2）的滯后問題；（采用原位式測量儀表）
原位式實時測量儀表與抽氣式CEMS比較：
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原位式實時測量儀表
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抽氣式CEMS
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系統(tǒng)組成
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現(xiàn)場傳感器+現(xiàn)場分析、控制單元；
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取樣探頭+取樣管路+系統(tǒng)預(yù)處理+紅（紫）外分析儀表；
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響應(yīng)時間
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實時測量響應(yīng)速度快；響應(yīng)時間＜3s；
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響應(yīng)速度慢，一般＞100s；
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分析原理
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半導(dǎo)體陶瓷氣體傳感器測量原理，現(xiàn)場直接測量，測量準(zhǔn)確性高，無零點漂移；
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紅（紫）外分析原理，容易受背景氣干擾影響，樣氣經(jīng)過部件環(huán)節(jié)過多，容易引起測量偏差；
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NOX 總量測量
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直接可以測量 NOX 總量，無需折算轉(zhuǎn)換，測NOX 數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性高；
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紅（紫）外分析儀只能測量 NO，不能直接測量 NOX 總量，需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換折算 NOX 總量；
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設(shè)備操作維護(hù)
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人性化觸摸式菜單，操作簡單，維護(hù)周期12周；
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系統(tǒng)環(huán)節(jié)多，預(yù)處理需日常維護(hù)檢修，維護(hù)周期平均為 1周；
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現(xiàn)場安裝方式
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測點位置現(xiàn)場安裝；
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取樣探頭安裝在現(xiàn)場，通過取樣管路輸送到分析機(jī)柜，分析機(jī)柜需安裝在分析小屋內(nèi)；
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節(jié)能（減少氨耗）
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NOx目標(biāo)值可按42mg/Nm3運(yùn)行；
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由于滯后原因，無法實時噴氨
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三、實施案例：
某電廠350MW機(jī)組自超低改造以后一直存在著氨逃逸高、脫硝噴氨自動無法正常投入（控制不穩(wěn)定）、脫硝出口ＮＯｘ數(shù)值與總排口ＮＯｘ數(shù)值不匹配、還原劑（尿素）耗量過高、空預(yù)器堵塞嚴(yán)重清理周期短等問題，基于以上探索，采用氮氧化物實時技術(shù)路線進(jìn)行了精準(zhǔn)噴氨改造。
（一）流場優(yōu)化部分：
1、在省煤器出口水平煙道變徑內(nèi)設(shè)置 1 組大尺寸靜態(tài)混合器，該靜態(tài)混合器為三角翼形式，布置為單側(cè)導(dǎo)向，起到變徑導(dǎo)流和煙氣混合的作用；
2、修改上升煙道底部的 1 組導(dǎo)流板，使煙氣經(jīng)過導(dǎo)流板導(dǎo)流后煙氣流動角度得到矯正，另外弧板由原來的 90°直角形式改為60°，可降低煙氣灰分下落的阻力，可防止水平段煙道積灰；
3、SCR 上氣室增設(shè) 5 組導(dǎo)流板，起到均流的作用，消除整流格柵安裝間隙形成的局部高速區(qū)；增設(shè) 2 組出口導(dǎo)流板，用于減少出口煙氣偏流對儀表測量結(jié)果和后續(xù)換熱器磨損等不良影響。
（二）噴氨格柵改造：
為實現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)氨控制，原有的10套圓盤式渦流混合器拆除，重新安裝新型噴氨格柵；單側(cè)煙道噴氨格柵分7個區(qū)，每個分區(qū)調(diào)門后包含4個格柵模塊，每個模塊設(shè)1個DN50手動門控制，由3根支管、30支末端噴管組成，單側(cè)煙道共計840支噴管，配套先進(jìn)控制邏輯算法，通過調(diào)整分區(qū)調(diào)門與格柵手動門，實現(xiàn)機(jī)組動態(tài)工況下的脫硝精準(zhǔn)噴氨。
（三）儀表及分區(qū)控制改造：
１、CEMS更換：本次改造#2機(jī)組拆除原SCR入口、出口CEMS儀表，更換為NCL1801原位式NOx多點分析儀，測量脫硝出入口NOx和O2濃度，脫硝系統(tǒng)單側(cè)煙道入口安裝2個測點，出口安裝4個測點，各測點相互獨立，同步測量實時輸出數(shù)據(jù)；
２、原雙側(cè)共10支DN125噴氨管道全部拆除，改造為14支DN100噴氨管道，安裝手動一次門、文丘里流量計、氣動調(diào)節(jié)蝶閥及格柵模塊控制手動門。
3、DCS擴(kuò)展：所有新增測點信號接至本次技改新增DCS擴(kuò)展柜，通過光纜接至主機(jī)DCS，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視與控制。
通過上述改造以后，機(jī)組脫硝系統(tǒng)工況得到了極大的改善，脫硝自動投入正常，設(shè)定參數(shù)后不再需要人工監(jiān)視，氨逃逸大大降低，機(jī)側(cè)與實驗室手工測量都在１ｐｐｍ的低水平運(yùn)行，通過三個月運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，還原劑消耗量下降約２０％，空預(yù)器易堵問題得到極大改善，實現(xiàn)了精準(zhǔn)噴氨的改造效果。
綜上所述，基于實時測量技術(shù)路線的精準(zhǔn)噴氨方案能針對性的解決當(dāng)前脫硝系統(tǒng)的普遍痛點（測量滯后導(dǎo)致的控制策略失效），是值得推薦的精準(zhǔn)噴氨技術(shù)路線。
