SCR脱硝控制系统优化

脱硝系统控制策略优化与实施本文主要介绍了某电厂利用曲线拟合技术对脱硝控制系统的阀门做出了流量特性曲线，并对控制策略进行了进一步的优化，提高了控制品质。

标签：阀门流量特性曲线;SCR;曲线拟合;控制策略;积分饱和。

1.引言近年来，随着国家对环境保护日益重视及各种政策陆续出台，各个电厂脱硝项目正在逐步实施。

SCR脱硝法由于其技术成熟脱硝效率较高而成为了火电厂脱硝系统改造的首选。

为了将烟气中的NOX浓度控制在一定的范围内，各个机组都使用了相应的控制策略。

然而所采用的控制策略在实际运行过程中是否合适，能否满足各方面的要求却关系到脱硝的效果。

尤其是在硬件条件都达标的情况下，如果控制策略使用不合理就会成为整个系统的瓶颈，影响整个系统的运行效率。

这时对控制策略做出优化就显得尤为重要。

2.某电厂脱硝系统简介某电厂脱硝系统采用单炉体双SCR结构体布置。

分别设置氨喷射系统、稀释风机、烟道、催化剂吹灰系统等，公用部分主要包括液氨储存和供应系统、事故排放系统、工艺水系统及气源、水源等引接系统、空气吹扫系统。

脱硝装置采用选择性催化还原法（SCR），初期安装2层催化剂，后又扩充至3层。

脱硝剂为纯氨。

3.某电厂脱硝系统控制策略介绍及存在问题3.1某电厂脱硝系统控制策略介绍根据目前国内脱硝系统的运行情况，脱硝氨气流量控制一般采用固定摩尔比控制方式。

该控制方式是基于脱硝效率和催化剂脱硝能力的控制方式，在该控制方式下系统按照固定的氨氮摩尔比及脱硝效率设定值脱除烟气中NOX。

某电厂脱硝系统原设计提供的就是这种控制策略，控制原理框图如图1所示。

控制系统为典型的前馈串级控制系统。

依据脱硝入口烟气NOx浓度和烟气流量的乘积得到NOx的流量，此信号乘上所需NH3/NOx摩尔比就是反应所需NH3的流量。

根据烟气脱硝反应的化学反应式，一摩尔氨和一摩尔NOx进行反应，在调试过程中根据二者实际物质的量进行微调修正。

将经过摩尔比修正后的NH3的物质量折算成质量即可作为整个反应过程中所需氨的质量流量，将这一信号作为前馈信号。

电站燃煤锅炉 SCR烟气脱硝喷氨优化控制分析摘要:污染是一个全球问题，它会导致温室效应，破坏臭氧层和形成酸雨。

我们国家对的排放做出了严格的限制。

另一方面脱硝所用液氨的价格较贵，给对电厂的经济运行带来了挑战。

锅炉脱硝系统的正常运行对于整个发电厂的环保和经济运行都有着非常重要的影响。

本文通过对发电厂脱硝系统运行中存在的问题进行总结与分析,提出了一些有效的优化调整措施,希望在满足严苛环保要求下保持脱硝系统的经济运行。

关键词:脱硝系统；超净排放；精准喷氨引言为达到国家环保超净排放标准的严格要求(30万千瓦及以上公用燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值的环保指标,即在基准氧含量6%条件下，氮氧化物排放浓度分别不高于50毫克/立方米),华能井冈山电厂一期两台30万千瓦燃煤机组采用选择性催化还原(SCR)工艺烟气脱硝系统,锅炉配置2台SCR反应器,采用纯度为99.6%的液氨做为脱硝系统的反应剂。

SCR反应器布置在省煤器与空预器之间的高含尘区域。

脱硝系统在机组并网运行期间保持连续运行，运行人员既要确保脱硝系统出口浓度在标准要求之内，又要满足脱硝系统节约经济运行的要求。

所以要对机组脱硝喷氨进行优化控制，实现精准喷氨，既满足于严苛的环保要求，又能节约液氨消耗的成本，助力我厂实现绿色节能型电厂的建设。

一SCR脱硝系统简介我厂一期锅炉烟气脱硝装置布置在炉外，呈露天布置，采用高粉尘布置的SCR工艺，即将SCR反应器布置在省煤器之后、空预器和电除尘之前。

脱硝系统布置有三台稀释风机，一台运行，两台备用。

氨气与空气混合后被喷入反应器中，与反应器中的氮氧化物发生反应。

烟气中所含的全部飞灰和均通过催化剂反应器，的去除率可达到80%～85%。

每台锅炉配置两台SCR反应器,采用蜂窝式催化剂,按“2+1”模式布置三层催化剂。

SCR的化学反应机理比较复杂，催化剂选择性主要是指在有的条件下被氧化，而不是被氧化，SCR反应是选择性反应生成，而非其他的含氮氧化物。

脱硝系统喷氨优化调节技术随着火电厂最新大气污染排放标准的颁布及煤电节能减排升级与改造行动计划的实施，燃煤电厂必须更加严格地控制烟气中NOx的排放量。

选择性催化还原（SCR）脱硝技术因脱硝效率高且运行稳定可靠，而被广泛应用于燃煤电厂。

脱硝效率和氨气逃逸率是衡量SCR脱硝系统运行是否良好的重要依据。

标签：脱硝系统;喷氨优化1 前言SCR脱硝系统是在一定温度范围内，在催化剂的作用下实现还原剂（氨）对烟气NOx的脱除反应，副产物为N2和H2O. SCR脱硝系统中的喷氨格栅可促使氨气和烟气在进入SCR反应器前充分混合。

喷氨不均会降低脱硝性能，喷氨过量时氨逃逸量会增大，形成的硫酸氢氨等物质易造成空气预热器堵塞和冷段腐蚀，喷氨不足时会降低脱硝效率。

2 喷氨格栅对脱硝运行的影响喷氨格栅技术作为目前SCR脱硝喷氨应用最多的技术，其喷氨效果决定了催化剂层氨氮分布情况，直接影响脱硝系统的反应效果。

通常所说的喷氨不均，准确地说，指的是喷氨格栅供氨后烟气中的氨氮摩尔比分配不均，即脱硝系统各反应区域的氨量未按预期的氨氮摩尔比进行分配，而不是喷氨量的分配不均。

只有在烟气流场及NOx浓度场绝对均匀的情况下，才要求喷氨量的均匀分配。

在实际工况下，由于催化剂层各个位置流速不同、NO2浓度不同、催化剂实际性能不同，导致实际需要脱除的NOx量以及处理能力不同，进而实际氨需用量也不尽一致。

脱硝运行中，实际喷氨量与氨需用量的不匹配，是导致局部喷氨过量、氨逃逸高、NOx浓度场不均等问题的主要原因。

喷氨过量造成脱硝效率过高，使得出口NOx浓度出现极低值，同时未能参与反应的氨形成大量氨逃逸，进而引发空预器腐蚀堵塞问题;喷氨不足则导致脱硝效率低，出口NOx浓度偏高，易导致排放浓度超标。

由于脱硝系统对NOx浓度、氨逃逸浓度的监测绝大部分采用单点测量方式，因此在喷氨不均的情况下，极易出现监测数据与实际反应状况不一致的现象，主要体现为脱硝出口与总排口NOx浓度差异大、喷氨量与脱硝效率不匹配、氨逃逸数据低而空预器堵塞严重等情况，严重影响运行人员对脱硝运行状态的判断及调整。

摘要：随着国家能源局《电力行业危险化学品安全风险集中治理实施方案》对火电厂液氨改尿素工程时限的明确，尿素制氨在火电厂脱硝控制系统中的应用越来越广泛。

热解尿素法是尿素制氨工艺的一种，现通过对其在某电厂中的运行现状进行分析，提出SCR出口氮氧化物采用多点取样测量方式，并结合改进型基于氨氮摩尔比的串级PID脱硝控制策略进行优化，同时设置两侧SCR反应器出口氮氧化物调平控制回路。

最终通过实施，有效降低了该厂氨单耗，达到了节能降耗的目标。

关键词：热解尿素；脱硝控制；节能0 引言近年来，国家环保标准逐渐提高，监管力度也不断加大。

氮氧化物作为火电厂烟气中的一种主要污染物，一直是火电厂环保治理的重点。

目前，火电厂脱硝治理主流方法为SCR脱硝技术，其一般采用氨气作为还原剂，在催化剂的作用下，将氮氧化物还原成氮气和水，从而达到脱硝的目的。

火电厂制备氨气主要有液氨法、水解尿素法和热解尿素法。

液氨法由于其危险性，目前正在进行改造、替代。

根据国家能源局印发的《电力行业危险化学品安全风险集中治理实施方案》要求，全国公用燃煤电厂的液氨一级、二级重大危险源尿素替代改造工程要于2022年12月底前完成，液氨三级、四级重大危险源尿素替代改造工程要于2024年底前完成。

某火电机组采用热解尿素法制备氨气、SCR脱硝方式。

1 热解尿素法制氨系统概况尿素热解系统主要包括尿素溶液制备输送系统、热解炉系统、压缩空气系统，如图1所示。

尿素溶液制备输送系统将尿素颗粒用一定比例的除盐水溶解，并储存于尿素溶液储罐。

尿素溶液输送泵将尿素溶液储罐中的尿素溶液输送至计量分配装置，经计量分配后由尿素溶液喷枪雾化后进入热解炉分解为氨气，尿素溶液喷枪投入数量根据尿素消耗量实时调整。

热解炉热源采用电加热热一次风方式，将雾化进入热解炉的尿素溶液快速分解为氨气、水和二氧化碳，并经机组供氨母管输送至A、B侧SCR反应器。

压缩空气用于尿素溶液的雾化和尿素喷枪的密封，由厂区仪用压缩空气管网提供。

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。

ISSN 1672-9064CN35-1272/TK基金项目:重庆市科委技术创新与应用示范项目:燃煤电厂烟气脱硝优化与自动控制技术。

作者简介:王进(1985~),工程师,主要研究方向大气治理。

SCR 脱硝优化概述王进吴其荣陈建宏周川雄(国家电投集团远达环保工程有限公司重庆401122)摘要针对出现问题的SCR 脱硝系统,采用SCR 脱硝优化技术如:降低进入反应器内的飞灰含量、优化现有SCR 脱硝系统流场、优化SCR 脱硝喷氨控制系统等,可有效减缓催化剂磨损、堵塞,提升截面流速分布均匀性、氨浓度分布均匀性,降低氨逃逸等目标,最终使SCR 脱硝系统节能稳定运行。

关键词SCR 脱硝优化流场优化预除尘喷氨优化中图分类号:X511文献标识码:A文章编号:1672-9064(2020)03-109-02《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014—2020年)》(发改能源[2014]2093号)要求改造后燃煤发电机组的大气污染物排放浓度在基准氧含量6%条件下,烟尘、SO 2、NOx 排放浓度分别不高于10mg/m 3、35mg/m 3、50mg/m 3。

目前,大部分机组已完成超低改造要求,但在实现NOx 超低排放要求的同时,存在催化剂磨损、过量喷氨、氨逃逸超标、空预器堵塞等问题,因此在保证脱硝出口NOx 排放达标的同时,如何优化SCR 脱硝装置运行就非常有必要了。

1SCR 脱硝优化技术目前SCR 脱硝优化技术主要从以下3个方面进行。

(1)在脱硝前设置预除尘装置。

通过在脱硝前设置预除尘装置,降低进入脱硝反应器的尘含量,减缓催化剂的磨损。

(2)流场优化。

通过流场优化,降低灰飞的沉积,提高烟气进入反应器的均匀性,提升烟气和氨气的混合效果,从而降低催化剂的磨损、提升脱硝反应效率,降低氨逃逸。

(3)优化SCR 脱硝控制系统。

采用氧含量、烟气量等参数建立SCR 入口NOx 浓度预测模型,并结合SCR 进出口测点反馈的NOx 浓度值,自动调节喷氨格栅不同区域的喷氨量,优化SCR 脱硝系统运行,达到提升脱硝效率、降低氨逃逸的目的。

300MW燃煤机组SCR脱硝系统优化及数值模拟的开题报告一、选题背景燃煤电厂是我国电力行业的主要发电方式之一，在满足国内能源需求的同时，也存在着对环境的不良影响。

其中，燃煤电厂的氮氧化物排放是重要的环境污染源，也是我国环保政策要着重控制的方向之一。

因此，对燃煤电厂的氮氧化物排放进行控制和减少是非常必要的。

SCR（Selective Catalytic Reduction）脱硝系统是目前燃煤电厂中常用的氮氧化物减排技术。

通过将尿素蒸氨喷入锅炉排放的烟气中与氮氧化物反应，进而减少其排放。

然而，在实际应用中，SCR脱硝系统存在着各种问题，如不完全反应，NH3氧化等等，这些问题不仅影响了脱硝效率，还增加了运行成本。

因此，本文将对300MW燃煤机组的SCR脱硝系统进行优化和数值模拟，探索合理的操作策略和优化方法，提升脱硝效率和降低运行成本，实现燃煤电厂氮氧化物排放的控制和减少。

二、研究目的1. 对300MW燃煤机组SCR脱硝系统进行现状分析，探究存在的问题和不足。

2. 建立合理的数值模拟模型，分析SCR脱硝反应过程中的关键参数及其影响因素，为优化操作策略和设备配置提供依据。

3. 通过实验验证模拟结果的可行性和有效性，提出改善措施和优化方案，以提升脱硝效率和降低运行成本，同时减少氮氧化物的排放。

三、研究内容1. 对300MW燃煤机组SCR脱硝系统进行现状分析。

包括：脱硝系统结构和工作原理、运行情况、存在问题及不足等方面的分析。

2. 建立SCR脱硝数值模拟模型。

通过Matlab 或ANSYS FLUENT等软件建立数值模拟模型，模拟SCR脱硝系统中尿素的分解、NH3的生成、NOx的还原等反应过程。

对模拟结果进行准确度验证，并进行优化分析。

3. 开展实验验证。

在300MW燃煤机组的实际操作中，分别采取优化措施和常规操作，比较两种操作方式的脱硝效率和运行成本的差异，并与数值模拟结果进行比较分析。

4. 提出优化方案。

SCR脱硝系统喷氨优化调整试验为了调高脱硝系统效率，在满足环保超低排放标准的前提下，减少喷氨量、降低氨逃逸率、降低空预器堵塞风险，对某电厂超临界2×700MW燃煤机组脱硝系统进行喷氨优化调整试验。

通过调整喷氨手动门开度，合理调节SCR喷氨量，使SCR脱硝系统出口氮氧化物浓度分布的均匀性得到改善，降低了局部氨逃逸峰值，降低了空预器堵塞的风险。

随着火电厂最新大气污染排放标准的颁布及煤电节能减排升级与改造行动计划的实施，燃煤电厂必须更加严格地控制烟气中NO x的排放量。

选择性催化还原（SCR）脱硝技术因脱硝效率高且运行稳定可靠，而被广泛应用于燃煤电厂。

脱硝效率、喷氨量大小和氨气逃逸率是衡量SCR脱硝系统运行是否良好的重要依据。

电厂在实际运行过程中，由于负荷、锅炉燃烧工况、煤种、喷氨格栅阀门开度、烟道流场均匀性、吹扫间隔时间等因素均会影响SCR脱硝效率和氨逃逸率。

逃逸氨在空预器中会生成黏性的硫酸铵或硫酸氢铵，减小空预器流通截面，造成空预器堵灰。

空预器堵灰不仅影响锅炉运行的经济性而且显著降低锅炉安全性，严重影响脱硝机组的安全稳定运行。

目前燃煤电厂可以选择新型的SCR脱硝系统喷氨格栅类型、布置方式及改造喷氨管，调整喷氨量和喷复均匀性，改进催化剂入口氨氮比，优化烟气导流板布置、烟气流速的均布性，或研发与应用烟气脱硝系统自动控制技术。

通过提升自控系统稳定性和可靠性等措施，可提高SCR脱硝系统出口NO x分布均匀性，防止局部氨选逸超标，减轻空预器堵灰、腐蚀、运行阻力等问题。

某厂由于投产时间早，投产时由于国家环保要求不高，脱硝系统按出口氮氧化物排污浓度200mg/m3设计。

随着国家环保要求的提升，为满足发改能源〔2014〕2093号文件《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014—2020年）》的要求，该厂将氮氧化物排放浓度稳定的控制到50mg/m3以下，该厂进行了SCR烟气脱硝提效改造，主要是加装5号炉第三层及6号炉第二层催化剂来达到NO x浓度超低排放。

电厂锅炉 SCR烟气脱硝系统设计优化摘要：随着环境压力的逐步加大，垃圾焚烧发电厂增加脱硝装置已势在必行。

文章对火电厂的SCR烟气脱硝系统结构做了简要的介绍，分析了监控系统的结构特点，然后简单讨论了脱硫与脱硝技术的特点，指出为降低设备投资和运行成本，简化工艺，消除二次污染，增加企业效益，适合提出一种火电厂烟气一体化脱硫脱硝系统及方法。

关键字：电厂锅炉；SCR烟气脱硝系统；设计；优化1、火电厂的SCR烟气脱硝系统结构介绍火电厂的SCR烟气脱硝系统，包括锅炉和省煤器，所述锅炉的出口连接有省煤器，所述省煤器的出口连接脱硝器，所述脱硝器连接空预器，所述空预器的出口通过除尘器连接脱硫装置，所述脱硫装置的出口连接烟囱；所述空预器的空冷入口上连接有送风机，所述空预器的空冷出口连接至锅炉；所述省煤器与脱硝器间的管路上连接有液氨存储及卸料系统、以及监控系统[1]。

2 、SCR基本原理SCR法以氨气为还原物，以氨储罐、盛放催化剂的容器以及还原剂为主要的反应装置。

烟气中氮氧化物是重要的大气污染物之一，其主要组成成分是一氧化氮和二氧化氮，其中一氧化氮的比例最大，可达93%，因此脱硝反应通常都是以一氧化氮、氨气还有氧气为反应物，生成氮气和水。

除了以上主要反应以外，还会产生一些有害物质，烟气中的二氧化硫、氨和氧气反应生成硫酸铵等有害物质。

催化剂在这些反应中可以起到提高活性、加快反应速度的作用，尤其是对于一氧化氮的还原反应有着非常明显的作用；来自烟气的氧气在这些反应中起到很大的作用，整个反应都需要有氧气源源不断地供应才能维持反应持续进行。

SCR技术中想要保证反映的顺利进行，就必须要将SCR区域温度控制在290～430 ℃，温度过高过低都不可以，过低会导致反应物硫酸铵产生结晶现象，进而覆盖在催化剂表面，降低催化剂的活性，而温度过高则会造成催化剂高温烧结进而失活，降低脱硝效率[2]。

3、工艺流程SCR工艺系统流程主要由贮氨、混氨、喷氨、反应塔（催化剂）系统、烟道及控制系统等组成。

SCR脱硝系统喷氨优化调整试验摘要：SCR脱硝系统是一种常用的尾气处理设备，用于减少燃烧过程中产生的氮氧化物（NOx）。

本文以电厂的SCR脱硝系统为研究对象，通过优化调整喷氨量和喷氨位置，从而提高系统的脱硝效率和降低氨逃逸量。

实验结果表明，适当的喷氨量和喷氨位置可以显著改善SCR脱硝系统的性能。

关键词：SCR脱硝系统，喷氨优化，调整试验1.引言由于燃烧过程中产生的氮氧化物（NOx）对环境和人体健康造成了严重威胁，各国政府对尾气排放的要求越来越严格。

SCR脱硝系统是一种常用的尾气处理设备，可以有效地降低NOx排放。

2.实验方案2.1实验设备本次实验使用了电厂的SCR脱硝系统作为研究对象。

该系统由脱硝反应器、氨水储存罐、氨水泵等组成。

2.2实验目的本次实验的目的是通过优化调整喷氨量和喷氨位置，提高SCR脱硝系统的脱硝效率和降低氨逃逸量。

2.3实验步骤（1）首先，记录系统运行时的氨逃逸量和脱硝效率。

（2）然后，将喷氨量逐渐增加，每次增加10%，记录氨逃逸量和脱硝效率的变化。

（3）接着，将喷氨位置从脱硝反应器底部逐渐移向顶部，每次移动10%，记录氨逃逸量和脱硝效率的变化。

（4）最后，根据实验结果分析，确定最佳的喷氨量和喷氨位置。

3.实验结果与分析通过实验，得到了一系列的数据，并分析了喷氨量和喷氨位置对SCR脱硝系统性能的影响。

3.1喷氨量对系统性能的影响实验结果显示，在一定范围内，增加喷氨量可以提高系统的脱硝效率。

然而，当喷氨量超过一定阈值时，脱硝效率开始下降，而氨逃逸量则显著增加。

这是因为过量的氨会与NOx反应生成氮氧化物，然后逃逸到大气中。

3.2喷氨位置对系统性能的影响实验结果还显示，随着喷氨位置由底部向顶部移动，系统的脱硝效率有所提高，而氨逃逸量有所降低。

这是因为喷氨位置越高，氨与NOx的接触机会越多，反应的效率也会提高。

4.结论通过对SCR脱硝系统喷氨优化调整试验的研究，可以得出以下结论：（1）适当增加喷氨量可以提高系统的脱硝效率，但过量喷氨会导致氨逃逸量的增加。