隨著我國(guó)環(huán)保要求的逐漸提高，火電超低排放工作進(jìn)展迅速。各大型燃煤火電企業(yè)對(duì)鍋爐進(jìn)行脫硫、脫硝、除塵裝置的建設(shè)和改造，脫硫脫硝發(fā)展迅速，技術(shù)工藝逐漸成熟，但在自動(dòng)調(diào)節(jié)上仍有大量問題存在，極易造成環(huán)保超標(biāo)。本文提供一種基于質(zhì)量平衡模式的電廠 SCR脫硝系統(tǒng)噴氨自動(dòng)調(diào)節(jié)方法，能自動(dòng)將出口 NOx 排放控制在一定范圍內(nèi)。

SCR工藝的基本原理為：在催化劑作用下，向適當(dāng)溫度( 約280 ～ 420℃ ) 的煙氣中噴入氣氨，氣氨與煙氣中 NOX發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將 NOX還原成 N2和 H20，達(dá)到脫硝的目的。

1 改造前存在問題

隨著新的排放標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施，燃煤電廠目前現(xiàn)有的的脫硝噴氨自動(dòng)控制系統(tǒng)的兩種控制模式( “濃度模式”和“效率模式”) ，已經(jīng)完全不能滿足運(yùn)行人員的需求。脫硝噴氨只能改為手動(dòng)控制調(diào)節(jié)門開度，其調(diào)整完全依賴于運(yùn)行人員的經(jīng)驗(yàn)，合格達(dá)標(biāo)和經(jīng)濟(jì)性很難平衡，運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)和調(diào)整不及時(shí)將造成出口NOx 值超高越線，各種不確定因素的存在給系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成了隱患。

2 原因分析

1) 噴氨自動(dòng)無論是“濃度模式”還是“效率模式”，其調(diào)整存在滯后，當(dāng)出口已經(jīng)反應(yīng)出來了，噴氨自動(dòng)系統(tǒng)才進(jìn)行調(diào)整。

2) 供氨壓力不平穩(wěn)，波動(dòng)范圍較大。以本公司為例，供氨壓力在 0.2MPa～0.245MPa 波動(dòng)。

3 基于質(zhì)量平衡模式的脫硝系統(tǒng)噴氨自動(dòng)調(diào)節(jié)

基本思路：先根據(jù)鍋爐脫硝反應(yīng)器入口氮氧化物濃度、煙氣量( 一般煙氣量測(cè)點(diǎn)不準(zhǔn)可用總風(fēng)量代替) 、脫硝反應(yīng)方程式等計(jì)算出脫硝需要的噴氨質(zhì)量，再根據(jù)排放出口的氮氧化物濃度進(jìn)行修正，最終得出需求的噴氨量。同時(shí)設(shè)置人工偏置調(diào)整回路，使運(yùn)行人員能在不切除自動(dòng)情況下對(duì)噴氨量進(jìn)行修正。

3．1 噴氨量計(jì)算

( 1) 取 A、B 側(cè)入口 NO( mg/Nm3) 計(jì)算均值，并轉(zhuǎn)換成體積濃度。通過下列公式轉(zhuǎn)換成體積濃度:

NO 體積濃度( ppm) = NO 質(zhì)量濃度 / 1.34

( 2) 計(jì)算 CNOX體積濃度，并求得 CNO2質(zhì)量濃度。

鍋爐排放的煙氣中的氮氧化物統(tǒng)稱為 NOX，主要成分為NO 占 95%和 NO2占 5%。氮氧化物的排放標(biāo)準(zhǔn)以標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，干煙氣，6%O2，NO2計(jì)。

CNOX體積濃度=NO 體積濃度( ppm) /0.95;

CNO2體積濃度=CNOX體積濃度* 0.05;

CNO2質(zhì)量濃度=CNO2體積濃度* 2.05。

( 3) 脫硝效率計(jì)算:

取 A、B 進(jìn)口 6%NO2( mg/Nm3) 計(jì)算平均濃度、總出口排放濃度計(jì)算效率。

ηnox=［進(jìn)口 6%NO2( mg/Nm3) －出口 6%NO2( mg/Nm3) ］/進(jìn)口 6%NO2( mg/Nm3) * 100

( 4) 氨氮摩爾比( M) :

M 是實(shí)際脫硝效率及氨逃逸后的氨消耗量與 100% 脫硝效率時(shí)理論氨耗量的比值。

取效率、氨逃逸率、CNO( mg/Nm3) 、CNO2( mg/Nm3) 按下式計(jì)算氨氮摩爾比。

ηnox———脫硝效率，γa———氨逃逸率( 取 3%進(jìn)行計(jì)算)

( 5) 實(shí)態(tài)煙氣轉(zhuǎn)標(biāo)態(tài)體積比值計(jì)算:

T實(shí)( K) ———脫硝入口平均溫度。

P實(shí)( Ka) ———空預(yù)出口二次風(fēng)壓。

( 6) 實(shí)態(tài)風(fēng)量體積計(jì)算:

實(shí)態(tài)風(fēng)量體積=實(shí)際總風(fēng)量* 1000/0.5881( 密度)

( 實(shí)際總風(fēng)量為一、二次風(fēng)量之和。)

( 7) 標(biāo)態(tài)風(fēng)量體積:

Vq標(biāo)態(tài)風(fēng)量體積=實(shí)態(tài)風(fēng)量體積/實(shí)態(tài)轉(zhuǎn)標(biāo)態(tài)體積比值

( 8) 實(shí)際脫硝效率及 3%氨逃逸情況下所需氨耗量計(jì)算:

3．2 修正計(jì)算的耗氨量

( 1) 根據(jù)鍋爐氧量修正，修正函數(shù)為 f1( X) ; 見下圖。

( 2) 根據(jù)排放的 NOx 濃度對(duì)噴氨量進(jìn)行修正，修正函數(shù) f2( X) 。

4 優(yōu)勢(shì)和實(shí)施效果

( 1) 結(jié)合總風(fēng)量的變化和脫硝反應(yīng)器入口濃度的變化，可以最大程度的預(yù)判噴氨量，提前進(jìn)行調(diào)整。

( 2) 因?yàn)榭刂频氖菄姲钡馁|(zhì)量流量，因此可以消除供氨壓力變化帶來的影響。

( 3) 能將環(huán)保出口 NOX平穩(wěn)控制在 35-42mg/Nm3之間，解決了脫硝噴氨自動(dòng)調(diào)節(jié)品質(zhì)不能滿足需求的問題。減輕集控人員調(diào)整負(fù)擔(dān)。

( 4) 直接經(jīng)濟(jì)效益: 萬度電噴氨量比去年下降 0.26kg/萬Kwh，全年可節(jié)約液氨 73 噸左右，合計(jì) 24 萬元左右。

( 5) 間接經(jīng)濟(jì)效益:

a．每年可減少因 NOx 超標(biāo)排放罰扣電費(fèi)上百萬元。

b．逃逸氨量減少，緩解空氣預(yù)熱器的冷端形成硫酸氫銨堵塞問題，提高一二次風(fēng)溫。

( 6) 間接經(jīng)濟(jì)效益:

a．保證脫硝不超標(biāo)，不扣罰脫硝電價(jià)。

b．逃逸氨量減少，緩解空氣預(yù)熱器的冷端形成硫酸氫銨堵塞問題，提高一二次風(fēng)溫.