摘要：本文分析了脫硝煙氣分析表計、煙氣流量測量準確性對噴氨控制的影響，對煙氣流量場不均勻性影響噴氨效果進行探討。通過對浙江浙能長興發電有限公司脫硝系統的煙氣分析表計、煙氣流量測量裝置優化，噴氨格柵調整及控制模型調整，從測量設備、控制模型、參數、噴氨格柵等多方面著手來提高脫硝噴氨控制效果。

0引言

長興發電有限公司4×300MW機組脫硝工程，采用選擇性催化還原(SCR)脫硝裝置，在設計煤種、鍋爐最大工況(BMCR)、處理100%煙氣量條件下，脫硝效率不小于70%。

脫硝系統布置在鍋爐省煤器和空預器之間的位置。煙道分兩路從省煤器后接出，經過垂直上升后變為水平后，接入SCR反應器。反應器為垂直布置，經過脫硝以后的煙氣經斜煙道進入空預器入口煙道。自投產以來，出現脫硝NOX測量取樣代表性不夠準確、煙氣流量測量不準、存在噴氨過噴或少噴、脫硝效率過高或過低，SCR出口與煙囪排放口偏差較大等問題，導致影響鍋爐環保排放控制不夠精確及鍋爐空預器容易堵塞問題。

為解決存在問題，對脫硝系統深入分析并提出了解決對策。利用機組檢修和調停機會對設備進行改進、調整，控制模型優化；運行時對調節參數進行細調，進而取得了較好的效果。

1存在問題及原因分析

脫硝效率過高或過低，噴氨量過高或過低。通過分析，導致脫硝NOX控制不穩定的原因有以下幾點:

1)煙氣流場流速不均

由于煙氣流場受煙道結構和催化劑、煙氣擋板調節、脫硝入口噴氨格柵影響，導致流速不均、煙氣成分分布不均。

2)煙氣NOX測量取樣點單一，代表性不夠

脫硝基建時，煙氣NOX測量取樣布置于煙道本體，并采用直插單點取樣方式，所取樣只代表當前截面的某一點區域。

圖1多點均壓管旁路取樣NOX測量裝置

3)煙氣流量測量與實際偏差大

先期安裝流量測量設備為熱導式流速儀。測量元件為煙道插入式單點安裝，測量原理是流速儀探桿頭部有長短不一、前后布置的測溫探針兩支，通過煙氣流經探針的先后溫差解算流速、流量。由于單點布置，只代表該點流速代表性低，與實際平均流速偏差較大，導致流量計算偏差。同時該流速儀結構易產生探桿頭部煙溫探針積垢現象，一旦結垢將無法準確測出流速。

圖2煙氣旁路布置圖和煙道內部均壓管布置圖

4)噴氨量測量裝置截面在受結晶時，測量會有偏差

噴氨裝置經過長期運行時，噴氨量測量裝置出現微偏時不宜發現，但控制長期作用時所產生的累積誤差將不可小覷。

2改進措施

經過分析，技術人員認為改善脫硝NOX控制應從提高煙氣流場流速均勻性、改善測量裝置、改進控制模型著手，并逐條提出對策。

1)提高煙氣流場流速均勻性

來自鍋爐省煤器出口的煙氣進入脫硝系統煙道，在煙道內與經噴氨格柵(AIG)噴入的氨氣充分混合均勻后進入SCR反應器。為提高流場流速均勻性，煙氣進入脫硝系統煙道加裝導流板，提高煙氣流速的穩定性。對噴氨格柵進行調整，提高煙氣流場的均勻性。

2)脫硝NOX測量采用煙道多點均壓管旁路結構，提高NOX測量代表性

改進措施具體結構為脫硝NOX測量，采用煙道多點均壓管旁路結構，分別在脫硝進口水平煙道和出口水平煙道裝設上下兩根多點均壓管，橫向水平布置，用于在煙道中均勻取樣。取出煙氣引至旁路管道，旁路管道中將煙道上下截面來煙氣再次混合，通過安裝于旁路管中段位置的煙氣取樣探頭抽出送至分析儀表。經過實際運行效果良好，儀表NOX數據穩定可靠，煙氣中NOX成分代表性明顯提高。

3)分析小室移位

圖3熱式流量計和DFAB防堵陣列式風量測量裝置對比圖

脫硝煙氣分析小室布置SCR進口原煙氣NOX表兩臺(A\B煙道)，型號ABB-AO2020，量程(0~600)；SCR出口凈煙氣NOX表兩臺(A\B煙道)，型號ABB-AO2020，量程(0~600)，用于實時監測脫硝SCR工作情況。

實際運行中由于脫硝小室布置于鍋爐本體鋼架上，SCR進口煙氣小室位于鍋爐7樓34m層，SCR出口煙氣小室位于鍋爐5樓23.6m層。鍋爐鋼架在運行過程中，有振動及共振現象。個別小室振動幅值較大已接近或超過儀表可承受范圍，對儀表產生破壞性影響，導致表計故障頻發。

同時SCR出口煙氣小室處于省煤器倉泵同一層，現場設備漏灰量較大，粉塵污染嚴重，小室環境惡劣。嚴重影響小室環境因素還有小室結構為簡易房，保溫及密封效果較差，位置又處于鍋爐本體高位四面透風無遮擋，夏季太陽光直射疊加鍋爐散熱室內溫度高達50°C~60°C;冬季寒風凌冽溫度低至-10°C。

煙氣分析小室依據國家環保規定必須恒溫恒濕，雖然裝設空調，但使用效果較差，煙氣分析儀表預處理系統受干擾較大。

基于上述原因，對分析小室進行移位。拆除原鍋爐本體煙氣監測小室，重新選址鍋爐0m層地面，新建磚混結構小室。同時將SCR進出口小室合并，小室按電子室標準建設，下部架空放置電纜橋架層。所有機柜安置于固定槽鋼鋼架上，小室環形接地并與廠區接地網聯通。所有取樣伴熱管及電纜重新施放。

脫硝煙氣分析小室經此改造振動干擾徹底消除，房間保溫、密封效果顯著提高。小室更換位置后，受到鍋爐電除塵及尾部煙道的遮擋，已無太陽光直射影響。同時更換空調，由原小室各裝設一臺1.5匹掛機改為3匹~5匹柜機，室內溫度調控更加穩定。煙氣分析儀表及預處理系統運行更為穩定安全：

a提高煙氣流量測量準確性

先期安裝流量測量設備為熱導式流速儀。測量元件為煙道插入式單點安裝，測量原理是流速儀探桿頭部有長短不一、前后布置的測溫探針兩支，通過煙氣流經探針的先后溫差解算流速、流量。由于單點布置，只代表該點流速代表性低，與實際平均流速偏差較大，導致流量計算偏差。同時該流速儀結構易產生探桿頭部煙溫探針積垢現象，一旦結垢將無法準確測出流速，需人工拆除進行清理，維護困難。

根據鍋爐煙道煙氣粉塵大、煙道截面大、風道內流場極其不均的特性，必須采用防堵性能好、耐磨損、多個點平均取壓、壓損小的一種風量測量裝置。一般傳統的測風裝置，如機翼，巴類、文丘里不能滿足這些要求。因而經過技術方案比對，最終確定使用DFAB型防堵陣列式風量測量裝置作為脫硝項目煙氣流量測量裝置的一次元件。改型后的風量測量裝置本身具備的自清灰和防堵塞功能，幾乎沒有壓力損失。加上耐磨涂層，防磨性能好、性能可靠，風量顯示穩定。目前已經在各類型的鍋爐上得到應用，成為免維護產品。防堵陣列式風量測量裝置基于靠背測量原理，測量裝置安裝在管道上，其探頭插入管內，當管內有氣流流動時，迎風面受氣流沖擊，在此處氣流的動能轉換成壓力能，因而迎面管內壓力較高，其壓力稱為“全壓”,背風側由于不受氣流沖壓，其管內的壓力為風管內的靜壓力，其壓力稱為“靜壓”，全壓和靜壓之差稱為差壓，其大小與管內風速有關。風速越大，差壓越大；風速小，差壓也小。因此，只有測量出差壓的大小，再找出差壓與風速的對應關系，就能正確地測出管內風量。改造后脫硝風量測量準確率明顯提升。

b改進控制模型，減少中間環節對控制的影響

原控制模型以控制噴氨量為中間變量來最終控制NOX，其控制SAMA圖如圖4所示。

圖4優化前脫硝率控制回路

基于其控制原理，必須對SCR入口NOX、SCR出口NOX、SCR煙氣流量、氨供給流量、氧量任一量都必須準確，但實際運行過程不可避免地會出現測量故障或準確性不夠的問題。如何避免多重量影響NOX的控制，必須對現有模型進行優化，合理提取其基本要素，重新整合。

優化后NOX控制回路以目標NOX為主控回路，從而盡可能避免SCR入口NOX、SCR煙氣流量、氨供給流量測量對控制回路的影響，同時為提高系統模型的快速響應，引入到前饋量按系數折算，從而提高模型的快速性與穩定性結合。

3小結

經過上述措施后，脫硝NOX測量準確性及控制穩定性得到大幅提高，適合機組控制AGC調節及負荷大幅擾動調節。柴油發電機組