尿素热解法脱硝系统自动控制策略优化

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。

脱硝还原剂尿素法改造常见问题及优化探讨摘要：本文主要针对脱硝还原剂尿素法改造展开研究，先对脱硝还原剂尿素法改造常见问题进行阐述，然后有针对性地总结了几点脱硝还原剂尿素法改造的优化措施，主要包括卸料管振动大的优化措施、溶解罐溢流管出气泡问题优化、疏水箱和疏水母管问题优化等，以此来不断提升脱硝还原剂尿素法改造效果，给予实际生产有益的帮助。

当前加强脱硝还原剂尿素法改造常见问题及优化已成为重要研究课题。

关键词：脱硝；还原剂；尿素法；改造；常见问题；优化措施对于火电厂来说，脱硝还原剂尿素法改造项目具有较强的安全性与环保性特点，与脱硫、脱硝、除尘改造项目之间有着密切的联系。

目前，国家能源局的重视程度越来越高，颁布的相关文件也比较多，对于脱硝还原剂尿素法改造提出了明确的要求，以此来防止液氨存储量较大的影响，从而顺利规避风险的发生。

但是在脱硝还原剂尿素法改造过程中，也存在着较多的问题，对此，应从实际情况出发，加强优化措施的制定，以此来确保脱硝还原剂尿素法改造效果的稳步提升。

一、脱硝还原剂尿素法改造常见问题以某一公司为例，该公司具有组装机容量较大的特点，烟气入口NO X浓度显著，作为重大的危险源，对于当时企业的影响极为深远。

该公司先进行的可行性分析，然后向施工建设进行过渡，紧接着投入实际运行。

（一）卸料管振动大以上述公司为例，罐车主要负责运输尿素，然后借助不锈钢卸料管，向溶解罐中进行输送。

通常来说，不锈钢卸料管主要在墙上和地面固定支架上进行安装、固定，借助膨胀螺丝来连接支架与墙面之间。

在卸料口到尿素溶解罐的整个过程中，卸料管转的90°数量为两个左右，在卸料过程中，基于压缩空气的推力，卸料管的90°弯头处，产生了明显的振动问题，墙上和固定支架上的地脚螺栓，出现振断的次数较多，进而对卸料的安全性产生了极大的影响。

（二）溶解罐溢流管出气泡在溶解罐溶解方面，尿素溶解，使得水的表面张力严重增加，而且进入尿素溶液的气体较多，在溶液表面，所出现的气泡较多。

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。

脱硝的控制系统优化发布时间：2021-06-17T14:35:40.427Z 来源：《基层建设》2021年第6期作者：关鹏丁建学陈天池[导读] 摘要：SCR脱销系统由于是大惯性大迟延系统自动控制系统的控制精度差、响应时间长。

通过新控制方案大幅度提高了SCR脱销系统自动控制系统的调节品质，并解决氨逃逸高的问题。

华能包头第三热电厂内蒙古包头市 014000摘要：SCR脱销系统由于是大惯性大迟延系统自动控制系统的控制精度差、响应时间长。

通过新控制方案大幅度提高了SCR脱销系统自动控制系统的调节品质，并解决氨逃逸高的问题。

关键词：SCR脱销；大惯性；大迟延；自动控制系统前言SCR脱销系统以其较高的脱销效率的优势，成为了我国大型火电机组脱销系统的主流技术。

在脱销装置的运行中，控制系统的重要性越来越突出，其控制品质直接关系到脱销运行成本和环保指标考核。

脱销系统控制的关键参数是喷氨量，对喷氨量调节必须既要保证出口NOx的浓度满足要求，又要保证脱销效率和较低的氨逃逸率。

目前国内SCR脱销装置的喷氨量控控制策略设计过于简单，与脱销对象不相适应。

脱销控制对象的整个响应过程达十几分钟，是典型的大滞后被控对象。

目前普遍采用的控制策略均为简单的PID的方案，无法获得良好的控制品质。

主要由于按偏差确定控制作用以使输出量保证其在期望值的反馈系统，对于滞后大的控制对象，其反馈控制作用不能及时影响系统的输出，以致引起输出量的过大波动，直接影响控制品质。

而由前馈和反馈控制系统组成的复合控制方案能够有效的补偿外扰对整个系统的影响，并有利于提高控制精度。

主要存在的问题：目前，脱销装置的喷氨量控制方案主要有以下两个问题：1、控制策略过于简单。

脱销控制对象的整个响应过程达十几分钟，是典型的大滞后被控对象。

目前普遍采用的控制策略为简单的PID方案，无法获得良好的控制品质。

2、控制系统的运行过分依赖于测点的完好主要问题是CEMS仪表的定期吹灰、标定会使测量值瞬间突变。

SCR脱硝自动控制策略分析及优化摘要：脱硝系统是降低NOx排放量的必要设施，而如何控制还原剂的流量则成为控制NOX排放的关键因素，本文从脱硝系统原理、还原剂流量自动控制的策略等方面入手，深入浅出地论述了脱硝系统自动控制的相关控制策略和优化思路，对其他脱硝项目的调试和运行也具有重要的借鉴意义。

一．引言华能聊城电厂#7炉为1100t/h自然循环锅炉，采用SCR脱硝技术，烟气脱硝系统于2013年初投入运行，DCS为新华的XDPS400控制系统。

2019年5月，机组DCS系统进行改造，更换为和利时的MACS6控制系统。

为解决之前脱硝自动控制效果不佳的问题，在DCS系统改造的过程中，对脱硝自动控制提出了优化要求。

本文重点讨论改造过程中对喷氨自动控制的策略与参数的优化和改进。

二．SCR脱硝工艺简述SCR(Selective Catalytic Reduction)技术，即选择性催化还原法脱硝技术。

废气中的NOX与氨水、尿素或其它含有氨基的物质进行反应，生产氮气和水。

以氨气作为还原剂为例，SCR的化学反应方程式为：4NO + 4NH3+O2?→ 4N2?+6H2O2NO2?+ 4NH3?+ O2? → 3N2?+ 6H2OSCR系统主要包含了反应器、还原剂储罐、还原剂喷射系统和催化剂，在还原剂喷射和烟气进行完全混合后，废气进入催化剂层进行脱硝反应。

聊城电厂#7炉配备了1个氨区和两个SCR反应区，氨区包含了液氨存储和蒸发系统，氨气与稀释风机过来的空气以及烟气混合进入SCR反应器进行脱硝反应。

SCR反应区位于省煤器出口和空预器入口之间，每台SCR反应布置两层催化剂，并预留1层备用，即2+1的布置方式。

烟气中的NOX经过还原剂喷射系统与氨气混合均匀后，在催化剂的作用下发生催化还原反应。

三．自动控制策略及优化3.1优化前基于机组负荷的理论氨流量算法对出口NOX的串级控制方式原系统采用的控制方式为基于对出口NOX的串级回路，逻辑如图1所示。

200MW机组锅炉尿素热解脱硝存在问题及应对策略作者：高兴慧来源：《科学与财富》2018年第14期摘要：针对我公司1、2号炉尿素热解脱硝系统热解炉易结晶、尿素耗量偏高等问题深入分析，进行了脱硝系统改造及优化运行。

通过改变稀释风取风口、缩短喷氨格栅管路、完善保温等措施，提高热解炉出口温度，解决了脱硝系统效率低、尿素消耗量大的问题。

关键词：稀释风；热解炉；喷氨格栅；保温1 尿素热解脱硝系统主要存在问题公司1号锅炉为哈尔滨锅炉厂设计生产，锅炉型号为HG-670/140-YM14型，属于超高压、大容量、一次中间再热自然循环、单炉膛、平衡通风、固态排渣煤粉锅炉。

根据最新《中华人民共和国环境保护法》要求，针对我公司现有火力发电机组烟气中NOx达标排放问题，对烟气系统进行改造。

为满足国家环保要求，公司于2014年和2015年分别进行了6台锅炉脱硝系统及配套工程改造，1、2号炉配套设置的尿素热解脱硝系统，3～6号炉为尿素水解脱硝系统，改造后，在机组正常运行时氮氧化物均实现达标排放。

1号锅炉尿素热解脱硝及配套工程改造，采用尿素热解脱硝工艺。

脱硝反应系统主要是由烟气系统、尿素制备系统、尿素热解系统、SCR反应器、氨喷射系统、吹灰系统组成。

干尿素按比例加入合适温度的除盐水，制成 50% 质量浓度的尿素溶液，然后通过尿素溶液给料泵输送到尿素溶液储罐；高流量循环模块，通过变频循环泵把储罐中尿素溶液输送到计量与分配装置，其中未使用的部分尿素返回到尿素溶液储罐；计量与分配装置根据锅炉不同负荷的要求，自动控制并分配给4只雾化喷枪，然后喷入热解炉，稀释风机由空气预热器抽取热风送入热解炉加热，由电加热控制系统控制热解炉达到热解所要求的温度，雾化后的尿素液滴在热解炉内分解，生成氨气、水、二氧化碳，分解后的氨由稀释风稀释到低于5% 氨浓度的混合气体送到氨喷射系统，通过36路喷氨格栅与烟气均匀混合后流经催化剂加速催化还原反应，完成烟气脱硝过程。

实施与应用背景国内某电厂2×1000MW燃煤机组配套锅炉为超超临界变压塔式直流锅炉。

锅炉燃烧系统设计采用分级燃烧和浓淡燃烧等技术，可有效降低NO X排放量和降低锅炉最低稳燃负荷。

SCR脱硝系统催化剂采用蜂窝式，烟气脱硝装置采用高尘型工艺，SCR反应器采用双烟道布置。

单个SCR反应器净空尺寸为14600mm （W）×15000mm（L）×23650mm（H）。

采用尿素热一次风热解法。

在SCR入口烟道截面上的2×9个AIG喷嘴将氨喷入到SCR反应器内。

SCR反应器入口烟道弯头较多，布置非常曲折，同时SCR反应器入口烟道狭长，烟气流场复杂，气流分布难以在各符合段达到均匀，采用均衡喷氨极易引起局部喷氨过量导致氨逃逸率过大，影响空预器等烟道后部设备运行，同时也影响了SCR效率。

AIG每个喷氨支管配有手动调节阀，可在运行调试期间根据烟道中NH3和NOX的分布情况，进行手动调节。

根据第三方试验检测机构对该电厂7号机组进行的SCR装置NOX分布均匀性检测结果显示：7号机组SCR装置本次测试区域的NO X分布C.V值：A侧上层30.5%，A侧下层42.2%。

B侧上层6.80%，B侧下层43.5%。

根据以往经验，当SCR装置NO X分布的C.V值在30%以下时，可认为NOX 分布均匀性正常。

改造前SCR装置喷氨优化调整采用静态调整AIG阀门的方法，该方式仅通过在线实验方法调整，并且在工况改变的情况下无法做到及时调整，也无法实时监测SCR反应器入、出口烟气截面NO X分布情况，所以不能及时根据分布情况调整每个喷氨小室的喷氨量，造成了局部氨逃逸率升高、区域性脱硝效率降低。

氨逃逸对脱销系统的影响：如氨分布稍有不均，会出现局部逃逸峰值和较高的逃逸平均值。

实际上，即使分布不均程度较轻，氨逃逸峰值也足以引发问题。

这是因为脱硝效率较高时，如果系统没有调节氨分布不均的能力，当部分烟气含氨量超过NOX反应量时，多余的氨流经系统时就会逃逸。

**尿素水解制氨的燃煤电站SCR系统喷氨控制优化**在当今这个能源与环境问题交织的时代，燃煤电站作为传统能源的代表，其排放问题一直是环保领域关注的焦点。

选择性催化还原（SCR）技术作为一种有效的脱硝手段，在燃煤电站中发挥着重要作用。

然而，如何优化SCR系统中的喷氨控制，提高脱硝效率，减少氨逃逸，成为了摆在我们面前的一大挑战。

传统的SCR系统喷氨控制方式往往如同“盲人摸象”，缺乏精准性和灵活性。

它就像一位笨拙的厨师，在烹饪时总是无法掌握恰到好处的火候和调料量，导致菜肴的味道时而过咸，时而过淡。

同样地，在SCR系统中，如果喷氨量过多，就会造成氨逃逸，增加运行成本，并对环境造成二次污染；而如果喷氨量过少，则无法达到理想的脱硝效果。

因此，我们需要对SCR系统的喷氨控制进行优化，让其变得更加智能化和精准化。

这就好比为那位笨拙的厨师配备了一套先进的智能厨具，让他能够根据菜肴的实际情况自动调整火候和调料量，从而烹饪出美味可口的佳肴。

首先，我们可以引入先进的传感器技术和大数据分析手段，对SCR系统的运行状态进行实时监测和分析。

这就像为系统装上了一双“慧眼”，让它能够看清每一个环节的细微变化，从而做出更加准确的判断和决策。

其次，我们可以采用人工智能算法对喷氨策略进行优化。

通过对历史数据的学习和分析，算法可以逐渐掌握最佳的喷氨规律，并根据实时情况进行调整。

这就像为系统配备了一个“智慧大脑”，让它能够根据实际情况灵活应对，实现最优的喷氨效果。

最后，我们还可以考虑引入反馈控制机制，让系统能够根据脱硝效果和氨逃逸情况自动调整喷氨量。

这就像为系统装上了一个“反馈环路”，让它能够不断自我修正和完善，实现持续改进的目标。

当然，要实现这些优化措施并非易事。

我们需要克服技术上的难题，突破成本和时间的制约，还需要面对可能出现的各种意外情况和风险。

但是，正如那句老话所说：“世上无难事，只怕有心人。

”只要我们坚持不懈地努力下去，就一定能够取得丰硕的成果。