火电厂脱硝SCR区喷氨的原理是什么 现存哪些问题如何解决

SCR脱硝基本原理

燃煤电厂锅炉产生的NOx主要来源于燃料型NOx和热力型NOx。根据NOx生成机理，控制NOx的技术主要包括燃烧时尽量避免NOx的生成技术和NOx生成后的烟气脱除技术。SCR技术是应用最为广泛的烟气脱硝技术，采用NH3作还原剂，烟气中NOx在经过SCR反应器时，在催化剂的作用下被还原成无害的N2和H2O。烟气中的NOx主要有NO和NO2，其中NO占95%左右，其余的是NO2。

要实现高效率脱硝，喷氨流量的控制至关重要。若喷氨量超过需求量，则NH3氧化等副反应的反应速率将增大，降低NOx的脱除效率，同时形成有害的副产品，即硫酸铵(NH4)2SO4和硫酸氢铵NH4HSO4，加剧对空气预热器换热元件的堵塞和腐蚀;若喷氨量小于需求量，则反应不充分，造成NOx排放超标。由于喷氨量主要由氨流量调节阀控制，因此为保证脱硝出口NOx排放浓度满足环保要求，控制氨逃逸率低于3×10-6mg/m3，提高脱硝系统喷氨自动控制的品质尤为重要。

水解区侧来的氨气首先进入氨气计量及调节模块，对氨气流量进行调节，然后与蒸汽加热后的稀释风混合均匀后，通过喷氨格栅喷入烟道内与锅炉烟气混合，最后在催化剂的作用下将NOX还原分解成无害的氮气（N2）和水（H2O）。在机组运行时，通过网格法手动测量SCR出口烟道多点NOX含量，然后手动设定喷氨管道支管蝶阀开度。

采用氨气流量串级调节控制。反应器后烟气中NOX的浓度水平要求不超过50mg/m3，该数值预先作为主控制器的设定值。反应器后烟气单点NOX浓度作为实际测量值反馈给主控制器。通过测量反应器前烟气NOX浓度，计算喷氨需要的氨气流量，通过副控制器调节氨气气动调节阀开度。整个控制系统需满足锅炉负荷工况在30%～100%之间变动的脱硝要求。

喷氨自动控制影响因素分析及优化

初始逻辑设计虽然采用了较为经典的控制策略，但是设计不完善，没有考虑更多的细节，同时由于PLC实现复杂的模拟量控制较为困难，所以脱硝喷氨自动一直无法正常投入，长时间依靠运行人员手动调节，在负荷变化较大时，脱硝出口NOx质量浓度得不到及时有效地控制，严重影响了NOx的达标排放。为解决该问题，使喷氨自动能够有效投入，达到良好的调节品质，全面分析喷氨自动控制的影响因素，并对现有喷氨自动控制进行优化改造。

a.系统延迟性。由于脱硝反应系统及取样测量系统的延迟性，使喷氨自动控制系统被控对象的响应延迟时间在2～3min，是典型的大滞后被控对象，这意味着喷氨调节阀动作后，出口NOx需要一段时间才会有变化，这使得调节的及时性受到制约。

b.入口NOx含量波动大。受燃烧调整、煤质变化、负荷变化频繁及启停磨等影响，脱硝入口NOx质量浓度变化大、变化快，由于脱硝反应区入口到出口的距离短，喷氨反应有一定的时间滞后，所以反应就不完全，出口NOx也会相应快速上升，导致超调。

c.NOx测量数值异常。脱硝烟气自动监控系统(CEMS)取样采用直抽法，系统处于负压状态，若取样管路有泄漏，氧量测量就会失准，导致经过氧量折标的NOx质量浓度异常;取样探头及管线堵塞，取样流量消失，分析仪表报故障，会使NOx数值失准;分析仪表吹扫/标定期间，NOx数值将保持不变，这些都会影响喷氨自动控制。