脱硝系统喷氨自动调节系统控制策略优化

例析SCR脱硝系统AIG喷氨优化调整1河源电厂SCR脱硝系统介绍河源电厂一期工程2×600MW超超临界燃煤机组分别于2008年12月和2009年8月投产，同期配置低氮燃烧器、除尘效率为99.67%的双室四电场静电除尘器和脱硫效率为95%的湿法烟气脱硫装置、各种废水处理装置等环保设施，并于2012、2013年完成两台机组取消脱硫旁路和增设SCR脱硝装置的技术改造。

SCR脱硝系统采用高尘布置，工作温度300℃～420℃，工艺系统按入口NOx 浓度450mg/Nm3、处理100%烟气量、脱硝效率不低于80%、最终NOx排放浓度为90mg/Nm3、氨逃逸浓度不大于3μL/L、及SO2/SO3转化率小于1.0%进行设计。

每台锅炉设两个SCR反应器，不设省煤器调温旁路和反应器旁路。

采用蜂窝式催化剂，按“2＋1”模式布置，备用层在最下层。

采用液氨制备脱硝还原剂，两台锅炉脱硝装置共用一个还原剂公用系统。

SCR脱硝系统采用集中控制方式，脱硝反应器区的控制纳入各机组DCS系统，操作员站利用现有机组操作员站，设在机组运行控制室内。

脱硝还原剂储存、制备与供应系统等公用部分的控制作为远程站纳入机组公用DCS系统，氨区就地设置专用的操作员站，就地操作员站具有集控室操作员站的全部功能，且1、2号机组可对还原剂区公用部分进行监视。

SCR脱硝系统采用CFD数值模拟和物理模型试验进行优化设计，将省煤器出口、反应器进口烟道、喷氨格栅、导流叶片、静态混合、整流装置、反应器及空预器入口烟道等作为一个整体，保证脱硝系统各截面的烟气流场分布均匀性。

在消除局部大量积灰的同时，使烟气系统阻力最小，顶层催化剂入口烟气分布满足：速度最大偏差：平均值的±15%温度最大偏差：平均值的±10℃氨氮摩尔比的最大偏差：平均值的±5%烟气入射催化剂角度（与垂直方向的夹角）：±10°2氨喷射系统AIG介绍氨喷射系统AIG是SCR脱硝系统的核心部件，其作用是将喷入烟道内的氨-空气混合气与烟气（NOx）均匀混合，满足催化剂入口设计条件，最终达到脱硝性能要求。

脱硝系统运行喷氨量优化调整摘要：本文介绍了上安电厂脱硝系统流程及运行调整情况，针对运行中出现的问题进行总结，并根据经验提出了优化调整方式策略，对电厂运行具有借鉴意义。

关键词：脱硝；节能；优化调整0 引言为了响应国家环保政策要求，上安电厂#1—#6机组相继利用检修机会进行了脱硝系统改造。

上安电厂SCR 脱硝工艺采用选择性催化还原方法，即在装有催化剂的反应器里，烟气与喷入的氨在催化剂的作用下发生还原反应，生成无害的氮气(N2)和水蒸汽(H2O)，实现脱除氮氧化合物的目的。

1 系统简介1.1 系统流程上安电厂锅炉烟气脱硝技改工程 SCR 脱硝装置，由东方锅炉股份有限公司承接。

本工程 SCR 脱硝装置采用选择性催化还原烟气脱硝技术（简称 SCR）。

本工程采用液氨来制备脱硝还原剂，氨站系统含液氨储存、制备、供应系统包括液氨卸料压缩机、储氨罐、液氨蒸发器、液氨泵、氨气缓冲器、氨气稀释槽、废水泵、废水池等。

液氨的供应由液氨槽车运送，利用液氨卸料压缩机将液氨由槽车输入储氨罐内，储氨罐内的液氨由液氨泵输送到液氨蒸发器内蒸发为氨气，经氨气缓冲器来控制一定的压力及其流量，然后与稀释空气在混合器中混合均匀，再送达脱硝反应器。

氨气系统紧急排放的氨气则排入氨气稀释槽中，经水的吸收排入废水池，再经由废水泵送至废水处理厂处理。

图 1 上安电厂脱硝系统画面1.2 运行中存在问题系统投运后，由于环保要求的标准越加严格，加之氨逃逸率高、自动调节品质差、运行经验欠缺等诸多原因，导致系统氨耗率偏高，造成脱硝喷氨量增加，且逃逸的部分氨气与烟气中的硫化物反应生成硫酸氢氨，极易造成空预器的堵塞，增加了风机耗电率，给设备的安全运行带了来很大隐患。

为了解决上述问题，对脱硝喷氨量进行优化控制，在保证烟囱入口NOX排放浓度均小时不超标的前提下，加强运行调整，通过进行喷氨调平优化试验、制定相应奖惩措施、与检修配合进行控制逻辑优化等相关工作，实现单位发电量下氨耗率下降的目标，降低脱硝运行成本，提高运行经济性的同时，减缓空预器的堵塞速率。

SCR脱硝系统喷氨精细调节技术应用及控制策略研究摘要：SCR脱硝系统是对烟气中NOx在一定温度范围内与氨脱除反应。

副产物为N2和H2O，SCR脱硝系统中的喷氨在进入SCR反应器之前将氨和烟气完全混合。

喷氨会不均匀地降低脱硝特性，如果注入过喷氨，逃逸量就会增加。

硫酸氢氨等物质的出现堵塞了预热器，导致冷段腐蚀。

喷氨不足降低了脱硝效率，随着燃煤电厂空气污染标准的更新，以及现代节能行动计划的实施，必须更严格地控制烟气中氮氧化物的排放。

催化还原恢复脱硝技术(SCR)通常用于燃煤电厂，因为它高效、可靠且功能强大。

脱硝效率和氨气逃逸的下降是CRR系统正常运行的重要指标。

关键词：脱硝系统;喷氨优化SCR脱硝系统的发展今天更加成熟，在许多情况下，系统的烟气的脱硝率甚至超过90%。

工业经济的迅速发展近年来在一定程度上增加了社会能源消耗。

据不完全统计，我国在国际煤炭类等材料的消费量较高。

煤炭是一种化石燃料，在燃烧时会引起复杂的化学反应，并能提供制造企业所需的能量。

氮氧、硫、颗粒以及粉尘的排放污染了大气。

为控制污染物，生产单位已开始实施和使用SCR脱硝系统，但它是一个多参数控制系统。

对于操作系统，不仅要考虑喷氨量对系统的影响，还要考虑操作系统的稳定性，操作过程中某个系统参数的异常变化可能会影响脱硝。

一、喷氨格栅对脱硝运行的影响喷氨格栅技术决定了SCR脱硝喷氨，直接影响脱硝系统反应。

一般来说，喷氨格栅在将氨后烟气输送络后，但在氨氮摩尔比分布不均后，被认为是不均喷氨。

仅当烟场和NOX浓度场相同时，喷氨量需要均匀分布。

实际情况下，由于催化剂速度、NO2密度不同、催化剂的实际性能不同以及所需氨实际数量不同，要去除脱除的NOx量和处理能力也不同，实际喷氨量与氨不符合，导致喷氨局部过量，氨逃逸高，不均NOx浓度场等。

过高喷氨导致脱硝效率更高、NOX浓度极低的出口，可能导致高氨大量逃逸，造成腐蚀和堵塞问题；喷氨不足导致氮脱硝效率低下、高NOx浓度、超标排放浓度。

SCR烟气脱硝喷氨自动控制分析及优化摘要：随着我国环境保护法律、法规和标准的日趋严格及执法力度的加大，电厂先后进行了燃烧器低碳改造和脱硝装置加装。

其中，大型电站主要主要烟气脱硝技术为选择性催化还原法(SCR)，通过化学反应降低NOx排放。

本文主要分析了SCR烟气脱硝喷氨自动控制分析及优化策略。

有不对之处，请批评指正。

关键字：SCR；烟气脱硝；自动控制；优化NOx被证明是引起酸雨、诱发光化学烟雾、温室效应及光化学反应主要物质之一。

根据《火电厂大气污染物排放标准》，降低燃煤电站污染物NOx排放浓度限值，提供清洁能源，建设绿色环保电厂已势在必行。

我国目前新建大型火力发电机组大多采用SCR，选择性催化还原法方法，SCR法一般是将氨类等还原剂喷入烟气中，利用催化剂将烟气中的NOx转化为N2和H2O。

为了确保烟气脱硝效率，增强脱硝系统的可靠性、连续性以及经济性，需要配置可靠性较高的自动调节系统。

笔者结合实际经验，探讨了SCR烟气脱硝喷氨自动控制及优化方法。

1 SCR工作原理及流程SCR工艺是在催化剂作用下以液氨为介质，通过化学反应使NOx转化为N2和H2O。

SCR系统一般由液氨存储系统、氨/空气喷射系统及催化反应器系统组。

首先，将液氨槽车内液氨卸入液氨储槽，然后进入氨气蒸发器将液氨加热蒸发成氨气，再经过气液分离器后氨气调压至所需压力进入氨气缓冲罐，送出气化站供后续使用。

氨气进入SCR区后一般分为两路，反应器内烟气浓度等经DCS计算后通过调节阀调节气氨的流量后进入氨/空气混合器使空气和氨气以文丘里管喷射的方式在混合器内进行混合后送至分配总管，由总管通过每个支管的流量调节进入喷氨格栅，继而进入SCR反应器中与NOx进行催化反应。

2 SCR脱硝控制系统特性分析控制系统对象的动态特性取决于结构特性，SCR脱硝控制系统具有其特殊性，从脱硝系统的工艺流程可看到，氨喷射格栅至SCR反应器上游的位置是氨气与烟气的混合区域，虽然已经喷氨，但由于最终过程是一个化学反应，进入反应器催化剂层前，化学反应没有产生，所以调节不会影响到控制对象。

脱硝喷氨自动控制策略分析及优化摘要：根据我国环保政策的要求，目前烟气脱硝项目已基本覆盖所有燃煤火电机组。

SCR烟气脱硝技术是应用较为广泛的，该方式下喷氨量的控制是影响脱硝效率的关键。

本文针对600MW超临界机组在脱硝系统投运时喷氨自动不能正常投入,无法精确控制脱硝出口NOx排放浓度的问题,分析了喷氨自动控制的影响因素,介绍了控制系统逻辑的优化方案，优化后脱硝喷氨自动调节可以长时间正常投入,出口NOx排放浓度满足了环保达标排放要求。

关键词：脱硝，喷氨自动，SCR，优化1.引言某电厂2×600MW超临界燃煤机组，为满足大气污染物环保排放要求，先后对2台机组实施了脱硝改造，采用选择性催化还原(SCR)法进行脱硝，控制系统采用国电智深的EDPF-NT DCS控制，接入主机的工程系统进行操作和控制。

2台机组脱硝系统在投入运行的过程中，由于脱硝喷氨自动控制逻辑设计的不完善，加之喷氨调节门的性能不足，导致喷氨自动无法正常投入，完全依靠运行人员手动控制，无法精确控制脱硝出口NOx排放浓度，也增大了运行人员的工作强度。

下面对脱硝喷氨自动控制系统存在的问题进行分析并详细介绍了优化方案。

2.初始喷氨自动控制策略某电厂原脱硝喷氨自动控制策略是经典的前馈加串级回路控制，如图1所示。

与单回路比例-积分-微分(PID)相比，串级回路控制相对复杂，由两个控制器串联工作，以主控制器为主导，保证变量稳定为目的，两个控制器协调一致，互相配合。

若干扰来自副环，副控制器首先进行粗调，主控制器再进一步进行细调。

因此控制质量优于简单控制系统。

主调控制回路：主调节回路有两部分组成，一个控制的是脱硝效率，另一个控制的是出口NOx含量。

在操作画面上提供了方式选择供运行人员设置。

但两者逻辑原理是一样的，都是用锅炉的总风量的分段函数作为前馈，对主PID模块计算出的值进行修正后得出氨气需求量，形成供氨流量的设定值。

副调控制回路：根据总风量修正计算得到所需要的氨气流量，其作为副调的给定值与氨气流量测量值的偏差经过副调调节后输出控制指令，控制喷氨流量调节阀开度，改变喷氨量大小，最终将出口NOx质量浓度控制在设定值范围内。

火力发电厂脱硝喷氨自动控制优化研究发布时间：2022-12-19T02:56:10.497Z 来源：《中国电业与能源》2022年第15期作者：付俊杰[导读] 目前，我国大型火力发电机组烟气脱硝大多采用选择性催化还原（SCR）法，付俊杰大唐鲁北发电有限责任公司山东滨州摘要：目前，我国大型火力发电机组烟气脱硝大多采用选择性催化还原（SCR）法，该系统虽然具有脱硝效率高、二次污染小等优点，但由于喷氨调节反应器出口NOX方法存在惯性大、扰动剧烈等系统特点，在运行过程中普遍出现出口NOX浓度排放超标、空气预热器硫酸氢氨堵塞等问题。

因此，对SCR反应器喷氨自动控制进行优化，使系统稳定性提高并及时响应扰动，对于排放浓度控制及提高机组热经济性都具有重要意义。

本厂原有的SCR脱硝系统喷氨自动针对出口NOX浓度实际值与设定值偏差采用单回路闭环控制方法，在应用过程中经常出现扰动剧烈、响应延迟等问题。

本文分析了系统工艺流程的时域特性及扰动特点，提出根据SCR反应区入口NOX计算NH3需求量的串级控制方法，以提高响应速度。

在控制算法中增加出口NOX偏差修正，以消除静态偏差；同时采用波形判定方法进行回调，防止输出出现震荡。

该控制策略调试应用于本厂2#机组，经参数调整后取得良好控制效果，显著提高了响应扰动的速度，减少了系统输出震荡。

有效降低了空气预热器冷段元件硫酸氢氨堵塞频率，提高了机组热经济性。

关键词：喷氨自动，脱硝，串级控制1SCR反应原理及反应器1.1 SCR反应原理选择性催化还原（SCR）法，是一种以NH3作为反应物消除烟气中NO与NO2的方法，其反应方式主要有如下四种：4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O6NO+4NH3→5N2+6H2O6NO2+8NH3→7N2+12H2O2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O由于烟气温度达不到这些反应所需温度条件（850-1100℃），且需要反应过程中需要NH3优先与烟气中NOX反应，因此使用选择性催化剂来满足需求。

火电机组脱硝自动控制系统优化环境问题不仅在国内受到越来越多的重视，也是世界各国普遍面临的问题，经济发展要与环境保护同步是大勢所趋。

我国政府对各个企业的绿色发展要求越来越高，对企业环境保护要求也日益严格。

为了迎合国家的节能减排政策，降低环境污染，火电厂为防止锅炉内煤燃烧后产生过多的NOx污染环境，应对锅炉的烟气进行脱硝处理，本文主要阐述了火电机组脱硝自动控制系统的重要性、当前出现的问题以及优化自动控制系统的措施。

标签：火电机组;脱硝;自动控制;系统优化脱销自动控制系统运行的效率直接影响脱硝成果，如果自动控制系统运行不正常，会增加液氨量的消耗，从而提高火电机组运行总成本，甚至脱硝后的氮氧化物排放量超出規定标准，污染环境。

一、火电机组脱硝控制系统优化的意义火电厂运行中通常情况下是以煤炭作为动力燃料，在这个过程中发生多重的物理和化学变化，化学能向热能转化，通过动力机械的装置，将产生的热能转化机械运转的机械能，再将机械能转化成人类能够利用的电能。

火电厂生产过程中产生大量的排放物，如果不加以处理，会对环境造成巨大的影响，因此必须采取措施对烟气进行处理后再排放。

目前广泛采用的措施是脱硫脱硝技术，将烟气处理到符合国家环保规范。

因此，脱硝自动控制系统的优化升级与不断改进就显得格外重要，完善的脱硝自动控制系统会直接促进脱硝效果的提升以及火电机组运行成本的下降，同时也促进自身企业的长远发展。

二、火电机组脱硝自动控制系统当前面临的主要问题通过对多台火电机组脱硝自动控制系统不能正常发挥作用的原因分析，对自动控制系统的各个组成部分进行了细致的考查，总结出了当前火电机组脱硝自动控制系统普遍存在的问题。

（一）烟气流量值计算方法不当通过从副调节器中统计烟气流量的方法计算出来的喷氨值往往与实际值有很大偏差，因为副调节器本身使用的烟气流量值就不够准确，导致计算值与实际需求值的较大出入，因此操作系统就不能达到预期运行效果。

而采用计算总风量折算出的烟气值能够有效的改变这一弊端，使计算值与实际需求值更加吻合，使自动控制系统发挥出更好的效果。

火电厂脱硝精准喷氨系统的运行分析及优化摘要：在火电厂机组建设中应用脱硫脱硝技术，可以减少生产过程中的大气排放，最大限度地降低对环境的影响，非常符合现代环保节能发展理念，是促进我国持续发展的重要举措。

随着我国高新科技不断飞速发展，使得该项技术得到了显著提升，通过高效利用各种新型环保技术，在提高对机组管控水平的基础上，达到环保节能的目的。

关键词：脱硝系统；精准喷氨；神经网络；自动控制逻辑引言煤炭在中国能源消费中占主导地位，占一次能源的75%。

目前，我国煤炭消费量已达15～19亿吨。

2025年和2030年，我国煤炭消费量预计分别达到23亿吨和30亿吨。

随着经济的发展，社会对电力的需求将不断增加。

煤炭消费量占煤炭消费量的比重将逐步提高。

火电厂排放的烟尘和含硫气体占全国工业排放比重也在快速增长。

目前，除尘脱硫技术相对成熟，但如何以最少的投资控制成本和总量达到环保的目的成为研究热点。

本文以电厂除尘脱硫为例，说明优化分析的重要性和实用性。

下面结合企业对其应用优势进行分析，首先说明其重要性。

1精准喷氨系统简介某火电厂是华东电网的主力电厂之一，其1000MW锅炉的主要设计参数如下：锅炉采用超超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，型号为SG-3040/27.46-M538，单炉膛塔式布置，四角切向燃烧，摆动喷嘴调温，平衡通风，全钢架悬吊结构，露天布置，干式排渣。

该锅炉脱硝装置采用选择性催化还原法（SCR），采用热段/高含尘布置方式，脱硝还原剂采用液氨。

在燃用设计煤种及校核煤种、锅炉最大工况（BMCR）、处理100%烟气量、脱硝系统入口NOx浓度为300mg/Nm3条件下，脱硝效率不小于80%，脱硝系统出口NOx浓度不大于50mg/Nm（3干基、标态、6%氧），脱硝层数按2+1设置。

通过该锅炉燃烧调整，燃烧生成的NOx一般能够控制在200～300mg/Nm3。

精准喷氨系统主要原理如下：测量脱硝出口不同区域NOx浓度的分布情况，通过不同区域的喷氨支管电动调整门，自动调整相应区域的喷氨量，使得不同区域烟气与喷氨量等比例混合，从而使得脱硝出口NOx流场分布更加均匀。

脱硝喷氨自动控制系统应用与分析作者：田猛来源：《电子技术与软件工程》2017年第19期摘要针对公司#4机组超低排放改造后，原常规的PID+前馈控制方式无法满足调节过程中的负荷变化、给煤机断煤、磨煤机切换等工况变化，造成控制品质下降、调节滞后等问题。

采用集成了预测控制和神经网络等先进控制技术的INFIT优化控制系统，以考核指标作为控制目标，应用以来不仅可满足环保排放指标要求，同时提高了脱硝控制品质。

【关键词】控制策略控制品质预测控制 INFIT NOx1 引言目前国内大型火电机组的SCR脱硝控制系统由于控制策略设计不完善、控制目标不够明确、现场测量条件限制等问题，系统的自动投入率和投入效果较差，使得整个脱硝系统的运行性能受到明显影响。

我公司#4机组在进行过超低排放改造后，根据环保要求，烟囱入口氮氧化物NOX浓度控制要求将不超过50mg/Nm3，比原有控制要求在100mg/Nm3以下减小了一倍，烟囱入口氮氧化物NOx浓度可调节范围变小，喷氨量变大。

通过对喷氨自动控制系统升级改造，取得较好的调节品质。

2 目前脱硝喷氨自动控制系统现状及分析目前SCR脱硝闭环控制策略，基本设计为固定摩尔比控制方式（Constant Mole Ratio Control）。

该控制方式下的设定值为氨氮摩尔比或者脱硝效率，控制系统根据当前的烟气流量、SCR入口NOx浓度和设定氨氮摩尔比计算出NH3流量需求，最终通过流量PID改变氨气阀开度来调节NH3实际流量，这种控制方式较简单；部分电厂总结固定摩尔比控制方式的不足，采取了固定SCR出口NOx浓度控制方式，此时系统设定值为SCR出口NOx浓度，并根据其与实际出口NOx浓度的偏差来动态修正氨氮摩尔比，达到闭环控制SCR出口浓度的效果。

但不论上述何种控制方案，在正常运行中均表现出如下问题：2.1 控制目标不与考核目标对应环保部门最终对电厂进行考核核算的指标是烟囱入口处的NOx浓度测量值（由CEMS表计测得）。