系统解决方案
ＳＣＲ烟气脱硝装置及自动控制系统的设计及应用
王学军，陈
亮
（华能济宁运河发电有限公司，山东济宁２７２０５７）
摘
要：结合济宁运河电厂二期２台３３０ＭＷ机组ＳＣＲ脱硝工艺改造，介绍ＳＣＲ工艺的原理、流程、技术特点，设
计其自动控制系统。
关键词：火电厂；烟气脱硝；ＳＣＲ；自动控制
Design and Application of SCR Flue Gas Denitrification Device and
its Automatic Control System
ＷＡＮＧＸｕｅ－ｊｕｎ，ＣＨＥＮＬｉａｎｇ
（ＪｉｎｉｎｇＹｕｎｈｅｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎＬｔｄ，ＨｕａｎｅｎｇＧｒｏｕｐ，Ｊｉｎｉｎｇ２７２１５７，Ｃｈｉｎａ）
Abstract:Ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ，ｔｅｃｈｎｉｃａｌｆｅａｔｕｒｅｓｏｆＳＣＲｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｓｅｃｏｎｄｐｈａｓｅｏｆＳＣＲｄｅｎｉ－ｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｗｏ３３０ＭＷｕｎｉｔｓ，ａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅａｕｔｏｍａｔｉｃｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．
Keywords:ｔｈｅｒｍａｌｐｏｗｅｒｐｌａｎｔ；ｆｌｕｅｇａｓｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ＳＣＲ；ａｕｔｏｍａｔｉｃｃｏｎｔｒｏｌ
0引言
我国2011年初通过的“十二五”规划纲要，将NO X
排放治理列为我国现阶段减排重点。在此背景下，华能济宁运河发电公司二期#6机组于2013年底改装低氮燃烧器，加装SCR 烟气脱硝装置，#5机组于2014年5月完成低氮-脱硝改造。
来自省煤器烟气
导流板
喷氨栅格
液流板
混合器
卸氨压缩机
风机
缓冲器
催化剂
运氨槽车
去空预器
液氨储罐
蒸发器
1降低NO x 排放的手段
燃煤过程中，影响NO x 生成的主要因素包括煤种特性，燃烧区域的温度峰值，反应区中氮、氧、烃等含量及可燃物在反应区中停留的时间等。因此，对原有燃烧器进行改造并改变运行方式，以达到一定程度上降低烟气NO x 排放的目的。
降低NO x 生成的主要途径：减少燃烧区燃料周围的氧浓度；降低燃烧区的温度峰值；延长燃料在燃烧区的停留时间，使燃料中的N 不易生成NO x 。
采用低氮燃烧技术是降低NO x 生成比较经济的方式，但NO x 降低的效果有限，必须联合SCR 烟气脱硝技术进一步降低烟气NO x 的排放。
图1SCR 系统设备分布图
低氮燃烧后生成的含NO x 烟气自省煤器来，同氨、空气稀释混合气混合后进入SCR 催化反应区。在此，氨气与烟气在催化剂和300~320℃环境下进行如下化学反应：
4NO+4NH3+O2=4N2+6H2O 2NO 2+4NH3+O2=3N2+6H2O 6NO+4NH3=5N2+6H2O 6NO 2+8NH3=7N2+12H2O
反应后，大量NO X 转化成无害的氮气和水，随烟气排向大气，达到环保的目的。
由于氨气是碱性气体，容易与烟气中的酸性物质反应生成盐类物质，在温度较冷（120~130℃）的空气预热器内容易结晶，同烟尘一起粘附在空预器换热板上，造成空预器堵塞，因此在运行过程中，需要合理控制氨气供应量，防止空预器堵塞。
2SCR 烟气脱硝原理
运河电厂SCR 采用高尘布置，即SCR 反应器安装在省煤器和空预器之间。SCR 系统设备分布如图1所示。
作者简介：王学军（１９７３－），研究方向为电厂热工自动化现场应用。
收稿日期：２０１４－０８－０８
3SCR 主反应控制系统
SCR 反应区入口、出口各装设NO x 和O 2监测点，
自动化应用
2014
9期
1
系统解决方案
用来测量SCR 原烟气和脱硝后烟气的NO x 和O 2浓度；SCR 出口/空预器入口处装设NH 3测点，用来测量
计有低温省煤器出口主烟气调节挡板，其作用是，若机组出现长时间深度调峰，全开省煤器旁路挡板已无法继续维持SCR 脱硝反应，则在旁路挡板保持全开的同时，微调主烟气调节挡板，达到升温的目的。由于所涉机组皆为AGC 调峰机组，锅炉常运行在低负荷工况，为了保证较高的脱硝效率，设有省煤器旁路烟道\主烟道调节挡板。
省煤器旁路烟气挡板控制系统设计为单回路PID 烟气气温控制，主烟气挡板采用手动控制，同时设计烟气挡板开关允许\闭锁条件，保证机组及SCR 系统的安全和高效运行。
SCR 出口氨气逃逸量。利用上述测点及脱硫系统净烟气NO x 测点共同分析确定氨气供应量，以实现脱硝系统的合理、有效控制。
运河电厂#5、#6机组采用双侧SCR 布置。由于机组脱硫后烟气中NO x 已充分混合均匀，此位置取样检测NO x 更为准确，因此NO x 自动控制系统中的被控量由脱硫系统后净烟气CEMS 系统采集获得。但两侧SCR 之间脱硝过程传递规律存在一定偏差，因此双侧脱硝、烟气充分混合后NO x 浓度保持稳定时，SCR 两侧出口NO x 浓度可能出现偏差，导致单侧氨逃逸量过大，威胁机组的安全经济运行。因此，控制系统设计采用具有双侧自平衡功能的串级PID 控制方式，即通过两侧SCR 喷氨执行器开度控制喷氨流量，进而控制SCR 后烟气NO x 含量；利用两侧SCR 后NO x 浓度偏差进行PID 控制，输出执行器指令偏置量，参与两侧喷氨自动控制。同时，根据机组AGC 工况下燃烧变化对NO x 生成的影响，设计风量\煤量前馈，使NO x 控制超前响应AGC 工况的变化，减少外部扰动，提高控制品质。控制系统如图2所示。
SCR A 出口SCR B 出口净烟气NO X
净烟气NO X
SCR 反应区温度控制系统原理如图3所示。
省煤器主烟气调节挡板反馈
SCR A SCR B 省煤器旁路调节挡板
图3SCR 反应区温度控制系统
5结语
运河电厂330MW 机组进行低氮燃烧-SCR 脱硝工艺改造后，目前烟气NO x 浓度排放量长期稳定控制在65~85mg/Nm3，脱硝效率达到85%以上。
SCR 烟气脱硝系统初期投资成本大，但其工艺成熟、可靠性高、脱硝效率高、运行成本低，脱硝产物可直接排放大气，无二次污染。因此对于已建成机组，在考虑到现有设备基础、还原剂存储空间的布局及SCR 装置对现有设备的影响因素并完善相应控制策略后，
喷氨执行
器
喷氨执行器
图2SCR 双侧自平衡串级PID 控制原理
SCR 工艺仍是较好的选择。
参考文献
［１］胡永峰．ＳＣＲ法烟气脱硝技术在火电厂的应用［Ｊ］．节能
技术，２００７，（２）：１５２－１５５
4SCR 反应区温度控制系统
运河电厂330MW 机组SCR 脱硝系统设有省煤器旁路烟道及调节挡板，其作用是当烟气温度较低时，从低温省煤器前区烟道引出一部分较高温度的烟气同低温省煤器出口烟气混合，以提高SCR 反应区烟气温度，保证SCR 脱硝反应顺利进行。此外，机组另设
［２］顾卫荣．燃煤烟气脱硝技术的研究进展［Ｊ］．化工进展，
２０１２，３１（９）：２０８４－２０９２
［３］刘学军．ＳＣＲ脱硝技术在广州恒运热电３００Ｍ机组上
的应用［Ｊ］．中国电力
，２００６，３９（３）：８６－８９
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