SCR烟气脱硝喷氨流量及其自动控制优化
摘要：介绍了脱硝喷氨流量计的改进，并对喷氨自动逻辑进行了论述，提出
了优化喷氨自动的方法。
关键词：脱硝；喷氨流量；自动控制
Abstract: the article introduces the denitration spray ammonia flowmeter of
improvement, and spray ammonia automatic logic is discussed, and puts forward
optimum method of automatic spray ammonia.
Keywords: denitration; Spray ammonia flow; Automatic control
0引言
太仓港协鑫发电有限公司4×300MW机组脱硫脱硝改造工程由2010年11月
开工，2011年12月全部完工。其中脱硝改造工程采用SCR（选择性催化还原法）
方法，SCR催化剂布置采用2+1方式，2层运行，1层备用。二层催化剂设计脱
硝效率65%。脱硝工程投运后，先后出现了喷氨流量计测量不准和喷氨自动无法
投入的问题，经过热工人员的仔细研究，对喷氨流量计进行换型改造；对喷氨自
动逻辑进行优化，在生产中取得了良好的效果。
1 喷氨流量测量改进
1.1 存在问题
原设计喷氨流量计采用涡街流量计，测量一直不准确，主要现象是测量值忽
大忽小，经常为0，喷氨流量几乎失去监视。
流量计现场安装示意图如下:
图1 喷氨流量计安装示意图
涡街流量计参数如下：
型号：ABB FV4000 VT41
通径：DN40
流量范围：30-390
1.2问题分析
涡街流量计基于卡门涡街原理，涡街流量计测量出来的是体积流量，仅与介
质的流速有关，与介质的压力、粘度等参数无关。加装温度、压力传感器后，可
以将体积流量换算为质量流量。
现场检查以下几点进行：
⑴ 检查涡街流量计安装是否满足要求。流量计前有同心收缩闸阀时，前直
管段应至少为15D(D为公称直径)，流量计有调节阀的，流量计后直管段应至少
为10D，现场测量涡街流量计前直管段95mm,后直管段240mm，前、后直管段
不满足要求。
⑵ 检查常用流量计是否大于涡街流量计的下限流量。该涡街流量计的下限
流量为(工况体积,下同),而在氨区总表上查看两台锅炉供氨最大瞬时流量为 ，单
侧SCR喷氨流量计不到 。SCR喷氨流量低于涡街流量计的测量下限。
⑶ 检查现场管道有无振动情况。现场管道支撑固定支架完整、牢固，管道
振动较小，符合要求。
综上所述，造成喷氨流量计测量不准的主要原因是直管段不够和实际流量低
于流量计最小流量。
1.3解决办法
1.3.1流量计换型
减小涡街流量计的通径可以降低测量下限值，但是如果通径太小，管道就会
变得很细，容易发生振动，对测量造成不利影响。另外，在氨气系统使用的测量
元件防护等级必须达到防爆的要求。综合考虑，决定把涡街流量计更换为标准孔
板流量计，同时对流量计前后管道进行改造，尽量满足测量要求。
孔板流量计设计选型如下：
管道尺寸：￠42×5
刻度流量：89 kg/h ,常用流量：20 kg/h
工作表压：0.2MPa,温度：20℃
其中刻度流量依据SCR设计说明书，常用流量依据氨区总表测量值。
1.3.2 孔板流量计安装
孔板流量计测量的准确性与现场安装密切相关，当孔板选型确定以后，测量
能否达到预期效果在很大程度上取决于现场安装的好坏。在现场安装时重点注意
以下几点：
⑴ 流量计前后管道内壁不能毛刺或锐角突出物，所有焊口都必须用磨光机
打磨光滑。
⑵ 垫片不能太厚，不能突出到内壁中。
⑶ 为防止有水进入到取压管中，必须在管道水平中心线向上45°~135°取压。
⑷ 为防止氨气泄漏，一、二次门均采用焊接式针型阀，取消平衡阀门。
孔板流量计安装完成后，取得了很好的效果，测量非常稳定，在喷氨调门开
度很小的情况下，仍然能够实现准确测量。与氨区供氨总表比较，测量偏差在
10%范围以内。喷氨流量计改造达到了预期效果。
2 喷氨自动逻辑优化
2.1 SCR法基本原理
在SCR中，氨气将烟气中的NO还原为 和水，其化学反应方程式为：
由于燃烧的烟气中约95%的NOx是以 的形态存在，因而上面第一个反应占
主导地位，该反应表明，脱除1mol的NOx需要消耗1mol的 。
喷氨流量计改造以后，实现了喷氨流量的准确测量，因此可以按摩尔比例进
行喷氨流量控制。控制逻辑见下图：
图2 喷氨调门自动逻辑图
2.2喷氨自动控制方案设计思路
⑴ 采用主回路和副回路两个调节回路，主回路调节脱硝效率，副回路调节
喷氨流量。主回路调节器宜设置最小限幅，副回路调节器比例和积分作用要尽量
弱一些，使调节作用尽量平稳。
⑵ 引入负荷前馈信号，提前响应锅炉变化。
⑶ 锅炉烟气量采用锅炉负荷对应的理论值，不宜采用实测烟气量，防止流
量计堵塞造成测量值大幅波动，进而引起自动指令跳变。
⑷ 脱硝CEMS分析仪表进行自动反吹时，自动保持当前指令不变。
2.3 喷氨自动调试
喷氨自动投入试运以后，4台机组效果各不相同，有的调节效果好，有的却
无法投入自动。经检查发现造成自动调节效果不好的原因主要有：
部分喷氨调门线性不好，阀门通流量过大，调节余量小。
运行值班员手动干预过于频繁，看到脱硝效率低于60%就进行干预，过于注
重瞬时效率，实际上脱硝考核效率是小时平均效率，瞬时效率低于考核值是很正
常现象。
NH3/NOx摩尔比设定范围不合适，造成实际喷氨量过大。查设计说明书，
65%脱硝效率时，NH3/NOx摩尔比为0.67；80%脱硝效率时，NH3/NOx摩尔比
为0.82。
针对喷氨调门的问题，根据生产实际调整阀门设计参数，订购新阀门。调整
NH3/NOx摩尔比设定范围，从0.8～１.1调整到0.67～0.82，使喷氨量尽量符合
设计值。经过努力，喷氨自动取得良好的效果，在SCR进口NOx浓度较大的情
况下，仍然能保证脱硝效率相对稳定。
3号炉脱硝A侧SCR数据曲线见下图， 时间段为：2012年5月14日8时
至2012年5月15日8时
图3 3号炉A侧SCR数据曲线
3 结束语
改进SCR喷氨自动的调节效果，解决氨气流量的检测与控制是关键的第一
步， 其次是熟悉生产工艺，了解NH3/NOx摩尔比例关系。通过不断改进，4台
机组SCR脱硝喷氨自动都达到了良好的效果。
参考文献
[1] 蒋文举主编. 烟气脱硫脱硝技术手册[M]. 北京: 化学工业出版社, 2006
[2] 罗子湛，孟立新. 燃煤电站SCR烟气脱硝喷氨自动控制方式优化[J]. 电
站系统工程, 2010,(2):59～63
[3] 太仓港协鑫电厂脱硝改造物料平衡计算书，中环工程有限公司
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
