墨 麦旦 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－１０４１．２０１ １．０３．０２３ ６６０ＭＷ超临界机组ＳＣＲ法烟气脱硝系统控制策略 张玉胜，刘瑞 （沧东发电有限责任公司设备部，沧州０６１１１３） 摘要：随着空气质量的日益恶劣和全民环保意识的逐渐增强。社会对排放氮氧化物占７０％以上的燃煤电站的要求越来越 高。但是在中国脱硝技术的实际应用刚开始，相应的过程控制系统有待在前进过程中不断调整与完善。本文以已经投入脱 硝系统使用的国华沧东电厂为例。介绍ＳＣＲ法烟气脱硝系统的控制策略。 关键词：氮氧化物；脱硝技术：ＳＣＲ；过程控制 中图分类号：ＴＰＩ３ 文献标志码：Ｂ Ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｏｆ ＳＣＲ ｆｌｕｅ ｇａｓ ｄｅｎｉｔｒｉｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ ６６０ＭＷ ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ ｕｎｉｔ ｆＺＨＡＮＧ Ｙｕ—ｓｈｅｎｇ．ＬＩＵ Ｒｕｉ （Ｃａｎｇ Ｄｏｎｇ Ｐｏｗｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｃｏ．Ｌｔｄ，Ｃａｎｇ ｚｈｏｕ ０７１００３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｔｅｒｉｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｉｒ ｑｕａｌｉｔｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ａｗａｒｅｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｐｅｏｐｌｅ， ｔｈｅ ｓｏｃｉｅｔｙ ｈａｓ ｈｉｇｈｅｒ ａｎｄ ｈｉｇｈｅｒ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏａｌ－ｆｉｒｅｄ ｐｏｗｅｒ ｓｔａｔｉｏｎｓ ｗｈｉｃｈ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｏｘｉｄｅｓ ａｃｃｏｕｎｔ ｆｏｒ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ７０％，ｂｕｔ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｎ ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ ｉｓ ｓｔｉｌｌ ｙｏｕｎｇ ｉｎ ｃｈｉｎａ，ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｔｈａｔ ｇｏｅｓ ｗｉｔｈ ｉｔ ｃａｌｌｓ ｆｏｒ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｐｅｄｅｃｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｗａｙ ｔｏ ａｄｖａｎｃｅ．Ｔｏ ｔａｋｅ Ｃａｎｇ Ｄｏｎｇ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ ｔｈａｔ ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ａｒｅ ｂｅｉｎｇ ｕｓｅｄ ｉｎ ｆｏｒ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ，Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｏｆ ＳＣＲ ｆｌｕｅ ｇａｓ ｄｅｎｉｔｒｉｆｉ－ Ｃａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｏｘｉｄｅｓ；ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ＳＣＲ；ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ Ｏ 引言 我国氮氧化物的排放量中近７０％来自于煤炭的直接燃烧 而电力工业又是我国的燃煤大户因此燃煤火力发电厂是ＮＯｘ １．２ ＳＣＲ脱硝装置 １）氨液制备区 ＳＣＲ脱硝装置采用的还原剂为液氨（纯度是９９．５％），设 排放的主要来源之一…。为有效控制电站锅炉ＮＯｘ排放，适 应国内日益严格的环保要求，我厂在２００８年三号机组 ６６０ＭＷ超临界机组安装了脱硝系统。此系统采用选择性催化 还原法烟气脱硝技术。ＳＣＲ烟气脱硝系统的控制策略不仅要保 计有２套储存、卸载、蒸发氨系统（一备一用），其包括卸氨压 缩机、液氨储罐、液氨供应泵、液氨蒸发器、氨气缓冲罐、氨气 吸收槽、废水泵、废水池等设备 Ｊ。 蒸发器采用温度为３２５℃、压力为０．７２ＭＰａ的蒸汽加热； 障工艺设备的连续运行，还要满足脱硝系统的安全和稳定 Ｊ。 液态氨（压力为０．１５—０．２ＭＰａ）进入蒸发器的管程受热蒸发 到３０％，蒸汽进口阀调节蒸汽进量，控制氨气出口温度为 １总体方案 １．１ ＳＣＲ法原理简介 ＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）一选择性催化还原法， ３Ｏ℃左右。氨气紧急排放系统将氨气排人稀释槽中，经水吸 收排入废水池内，由废水泵送至废水处理厂。通过起、停废水 泵来控制废水池液位。 ２）ＳＣＲ反应区 脱硝技术是用氨催化还原促使烟气中ＮＯｘ大幅度净化的方 法。ＳＣＲ技术原理为：在催化剂作用下，向温度约２８０～４２０ ℃的烟气中喷入氨，将ＮＯｘ还原成Ｎ：和Ｈ ０ｌ３］。反应原理 如图ｌ所示。 ●＿＿－—。Ｉ 一 烟气脱硝装置的烟道及ＳＣＲ反应器位于锅炉省煤器后 空气预热器前，氨喷射格栅安装在ＳＣＲ反应器烟气进口（前 端）。烟气在锅炉出口处被分为２路，每路烟气并行进入一个 催化剂 …… 垂直布置的ＳＣＲ反应器中，并向下流过均流板、催化剂层，进 入回转式空气预热器、静电除尘器、引风机和脱硫系统，通过 烟囱排气。 ‘ 烟 Ｎ Ｈ｜ ●—・Ｈｔ０ 仉 毒卜ＨＮ ｏＨ・】 ． ●—＋ＮＩ １４，Ｏ ● 一ＮＩ Ｈ｜０ 气 ｒ●－．－ＮＯ・¨ＮＯ． Ｈ Ｈ｜ ２脱硝控制系统 ２．１氨液压力和加热蒸汽温度控制 氨系统投入运行后，通过调节蒸汽进１３阀开度将氨气出 图１ ＳＣＲ法脱硝反应原理 口温度控制在３０％左右，为单回路控制。通过蒸发器氨液入 ＥＩＣ Ｖｏ１．１８ ２０１１ Ｎ ｏ＿３ ６７ 欢迎订阅欢迎撰稿欢迎发布产品广告信息 日经验窒 日 口调节阀控制氨气出口压力，为单回路控制 考虑实际变负 荷时氨气流量变化较大，为了维持压力稳定，在控制回路中加 入了流量指令信号的前馈作用，以实现优先调节压力，完善其 后的氨流量控制。 ２．２氨气流量和出口ＮＯｘ浓度控制 ＳＣＲ烟气脱硝控制系统利用ＮＨ３／ＮＯｘ摩尔比提供所需 要的氨气流量，使用烟气进口ＮＯｘ浓度和烟气流量的乘积得 至。基本的ＮＯｘ含量，再乘以ＮＨ３／ＮＯｘ摩尔比便可得到氨 气需求量，出口ＮＯｘ浓度控制对ＮＨ３／ＮＯｘ摩尔比加以修正 （对氨气需求量的修正）并参与控制，最终得到氨气流量的目 标设定值。ＳＣＲ控制系统根据计算得出的氨气需求量信号通 过控制氨气阀开度，实现脱硝自动控制 。 ２．３脱硝控制系统报警 １）氨气泄漏检测 在氨区的卸车处、液氨储罐处、蒸发器处设置氨气泄漏检 测仪器。氨气泄漏检测仪器通过现场采样气体，通过分析处 理输出４～２０ｍＡ信号。当检测到空气里的氨气含量达到 ２０ｐｐｍ，就连锁氨气稀释喷淋阀，直到空气里的氨气含量小于 安全值以下，停止喷淋。 ２）储氨罐液位高声光报警 当卸氨时，储氨罐液位到达高位时，由控制装置发出声光 报警信号。就地操作箱设有消音按钮，当液位回落后，按复位 按钮可熄灭光报警信号。 还有一些必要的报警，这里不一一叙述了。 ２．４ ＳＣＲ脱硝控制系统运行 进行控制对象特性试验，调节阀阶跃扰动，可以得到氨气 流量响应曲线和出口ＮＯｘ浓度对氨气流量的响应曲线。。 。 ３脱硝率 在ＳＣＲ脱硝过程中，最终影响脱硝率的因素很多，主 要有： １）氨氮比。氨氮比是脱硝率最直接的影响因素，而其中， 入口的ＮＯｘ量随着生产条件的变化而不断变化着，这就要求 作为控制变量的入口ＮＨ３必须根据ＮＯｘ的变化而不断调整， 以特定的氨氮比来实现所要求的脱硝率。经过实际运行的机 组的数据得到图２曲线。 膜硝效率 Ｏ ９ ０ ８ ／ Ｏ ７ ｜ ／ ０ ６ ０ ５ ， ０．４ ｜ ０．３ ｌ ０ ２ ｛ ０．１ ／ ，． 图２氨氮比／：脱硝效率曲线 ２）混合气体流速。烟气与氨气混合均匀后，混合气体流 经催化剂床层的时间就是反应时间，时间的长短决定着反应 是否充分进行。经过实际运行的机组的数据得到图３曲线。 ６８ ＥＩＣ ＶｏＩ．１８ ２０１１ ＮＯ．３ 仪器仪表用户 图３流速／脱硝效率曲线 ３）温度。根据实际运行情况看，温度对催化剂的影响很 大，在温度较低的情况下反应速度十分缓慢，而当达到合适的 反应温度区问（２５０ｃｃ～４５０￣Ｃ）时，反应速率很快。经过实际 运行的机组的数据得到图４曲线。 图４温度／脱硝效率曲线 ４结束语 国华沧东电厂ＳＣＲ脱硝控制系统可以整体提高控制系 统的稳定性和可靠性，整个系统的运行相比调试期间反应快 速，利用ＮＨ３／ＮＯｘ摩尔比函数进行精确控制脱硝效率控制精 确，而且控制策略简单有利于热工人员整定各个自动系统的 参数，最后通过解决Ｊ’出口ＮＯｘ浓度因大惯性而难于控制的 问题印］。经过一年多实际运行的检验，控制系统达到结构无 静差性（静差很小可以忽略），达到各项控制指标，较好地满 足了ＳＣＲ脱硝自动化控制要求，为脱硝系统的安全、稳定和 经济运行提供了保障，同时ＳＣＲ脱硝系统的控制策略提供了 一个参考。口 参考文献 ［１］王志轩．中国电力工业发展及火电厂氮氧化物控制现状及 对策［Ｍ］．北京：中国电力出版社，２００５：１—８． ［２］陈进生．火电厂烟气脱硝技术一选择性催化还原法［Ｍ］．北 京：中国电力出版社，２００８：２０—２２． ［３］贾双燕，路涛，李晓芸，等．选择性催化还原烟气脱硝技术及 其在我国的应用研究［Ｊ］．电力环境保护，２００４，（１）：ｌ９ ２１． ［４］张强．燃煤电站ＳＣＲ脱硝技术及１：程应用［Ｍ］．北京：化学 工业出版社，２００７：１—６． ［５ 刘今．火电厂 烟气脱硝技术一ＳＣＲ法［Ｊ］．江苏电机工程， １９９６，２４（４）：３—７． ［６］胡学聪．ＳＣＲ法烟气脱硝数值模拟及先进控制［Ｄ］．上海：上 海交通大学，２００９：４４—４５． ７］盂华．工业过程检测与控制［Ｍ］．北京：北京航空航天大学 出版社，２００２：４５—４６． 作者简介：张玉胜（１９８１一），男，本科，毕业于华北电力大学自动化系， 现从事热控专业．；刘瑞（１９８１一），男，硕士研究生，毕业于华北电力大 学自动化系，现从事热控专业。 收稿日期：２０１０．１２－１８ 欢迎光临本刊网站ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｉｅ．ｏｏｍ．ｃｎ
