学文网摘要：介绍了电厂的烟气脱硝技术的原理、工艺流程及其控制方法。
关键词：选择性催化还原法（Selective catalytic reduction，简称SCR）；系统原理 工艺流程；仪表和控制系统
Abstract: This paper introduces the principle of the power plant flue gas, denitrification technology and process control methods.Key words: SCR; the process of system theory; instrumentation and control systems
中***分类号：TM62 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）
1 系统原理
脱硝原理采用选择性催化还原方法，该反应发生在装有催化剂的反应器里，烟气与喷入的氨在催化剂的作用下反应，实现脱出氮氧化合物。烟气中的氮氧化合物通常由95%的NO和5%的NO2组成，它们通过以下反应转化成水和氮气。
4 NO+4 NH3+ O2 ->4 N2+6 H2O
4NH3+2NO2+O2->3N2+6H2O
1 NO2+1 NO +2 NH3->2 N2 + 3 H2O
NOX的转化率由如下公式表示：
ηNox —— 脱硝效率%
NOxin—— 反应器进口NOx浓度
NOxout —— 反应器出口NOx浓度
2 工艺流程简单介绍
脱销装置主要由两个系统组成，一个是SCR系统，另一个是还原剂供应系统，即氨供应系统。SCR子系统的主要设备位于SCR区域，即锅炉尾部区域。氨供应系统主要设备位于电厂东北部位还原剂制备区域。氨供应系统制备的气态氨经沿厂区管架的气态氨管道送入位于SCR区域的氨/空气混合器与稀释空气混合后，由AIG系统注入到SCR入口烟道中。
2.1 SCR系统
烟气在锅炉出口处被平均分成两路，每路烟气并行进入一个垂直布置的SCR反应器里，即每台锅炉配有两个反应器，在反应器里烟气向下流过均流器、催化剂层，随后进入回转式空气预热器、静电除尘器、引风机和FGD，最后通过烟囱排入大气。
SCR 系统包括：烟气系统、触媒吹扫系统。烟气系统主要包括稀释风机、氨/空气混合器，氨流量控制阀，喷氨关断阀，喷氨格栅等。气态氨来自公用系统氨制备区，与稀释风机提供的空气按照一定的体积比例通过氨/空气混合器混合后经过喷氨格栅注入反应器，为脱硝工艺系统提供还原剂。稀释风机为两用一备；喷氨格栅包括喷氨母管、喷氨支管，每根支管上装有手动流量调节装置，其作用为粗调进口烟道截面上的喷氨浓度分布。喷氨检测装置为每个反应器一套，主要有1 个喷氨流量控制阀和1 个喷氨关断阀组成，用于控制系统的喷氨量。触媒吹扫系统主要包括触媒、蒸汽吹灰器。触媒采用蜂窝式催化剂，主要活性成分为TiO2和V2O5，少量的WO3。本工程催化剂层按2+1层，即2层催化剂设计层加1层催化剂预留层，每层设置3 台吹灰器。
耙式吹灰器装在每个催化剂层的上方，采用过热蒸汽吹灰，吹掉催化剂上的积灰。吹灰器的启动根据反应器催化剂层的阻力由脱销DCS进行控制，设计为一台机组两台吹灰器（每台反应器配置一台吹灰器）同时吹灰。
气态氨与被加热后的稀释空气在混合器AIG系统稀释后，经氨注射栅格注入SCR反应器入口前的烟道中。完整的氨喷射系统，保证氨气和烟气混合均匀，喷射系统设置手动阀和孔板流量系统用于在调试运行期间进行调节，使每个喷嘴的氨流量达到运行要求，一旦调好则固定不变。
2.2 氨供应系统
液氨用罐车运到现场，通过氨卸载装置卸载到液氨贮罐中。贮罐中的液氨送到蒸发器中蒸发产生气态氨。氨卸载压缩机抽取氨贮罐中的氨气，经压缩后将槽车的液氨推挤入液氨贮罐中。氨罐设计有防太阳辐射措施，四周安装有工业水喷淋管线及喷嘴，当贮罐罐体温度过高时自动淋水装置启动，对罐体自动喷淋减温；当有微量氨气泄露时也可启动自动淋水装置，对氨气进行吸收，控制氨气污染。
液氨进入蒸发槽，使用压差和液氨自身的重力势能实现。设有两个液氨泵，仅用于当冬天室外气温极低时作为液氨罐向蒸发器供氨液用。氨泵设计为一用一备。
液氨蒸发采用电加热器来提供热量，加热介质为乙二醇。蒸发器出口氨气管道上装有压力控制阀和流量调节阀，使进入烟道的氨气压力控制在一定范围内。蒸发器上装有压力和温度测量装置，并将测量信号反馈到控制系统以控制电加热器，使加热介质的温度维持在一定范围，确保液氨转变为气态。当蒸发器内被加热的液氨超过最高液位时，系统报警并切断液氨进料。蒸发器装有通风阀。液氨储存及供应系统周边设有氨气检测器，以检测氨气的泄漏，并显示大气中氨的浓度。当检测器测得大气中氨浓度过高时，在机组控制室会发出警报，操作人员采取必要的措施，以防止氨气泄漏的异常情况发生。在氨供应区的储罐区域、蒸发区域和卸载区域均布置有氨气泄漏检测器。
在氨制备区设有排放系统，使液氨储存和供应系统的氨排放管路为一个封闭系统，将经由氨气稀释槽吸收成氨废水后排放至废水池，再经由废水泵送到废水处理站。
氨罐冷却喷淋水的排放与事故状态下废氨水等排入采用合流排入，共用一个排放系统。
3 仪表和控制系统
3.1 总体控制方案
脱硝控制系统的硬件和软件与单元机组DCS系统的硬件和软件保持一致，脱硝工艺系统即SCR系统作为单元机组DCS系统的一个子站分别纳入到单元机组DCS系统进行控制，还原剂存储、制备、供应系统（即＃1、＃2号机组脱硝系统的公用系统）则作为公用DCS系统的一个远程I/O站纳入到公用DCS系统进行控制。公用DCS和单元机组DCS之间通过冗余的光纤通讯连接。整个脱销不设单独操作员站和工程师站，运行人员直接通过集控室中单元机组DCS操作员站完成对脱硝系统参数和设备的监控，氨制备区的监控在公用DCS上实现。
脱销控制系统主要实现两部分功能，一部分为氨系统的控制，由公用DCS中的一对用于氨制备区的CP负责实现，这部分主要实现氨的卸载，贮罐的转运，提供反应器所需氨蒸汽以及贮罐各工艺参数的监视及事故状况下的应急处理。其主要的控制对象为氨压缩机系统、贮罐、污水坑泵、氨蒸发器、氨卸载控制盘。另一部分为反应器区的控制，由SCR_DCS负责，每台炉两个反应器设一对CP,由这部分主要实现NOX脱出浓度的控制及反应器各工况的监视、吹灰控制，其主要控制对象包括稀释空气风机、吹灰器、氨流量控制阀等。
3.2 仪表和控制逻辑
3.2.1 氨供应系统仪表和控制逻辑
每一贮罐配有一个磁翻板液位计，在就地显示和单元机组控制室DCS 显示控制屏上显示氨罐液位参数，当贮罐液位达到2300 mm,DCS 显示贮罐液位高位报警,当贮罐液位达到2450mm ,DCS 显示贮罐液位超高位报警.1个液位开关，当DCS 检测到液位达到2270mm，若正在进行液氨卸载，将关闭气氨关断阀，并停止液氨卸载。
系统运行中当安装在贮罐上的测温热电阻检测到贮罐温度达到38℃时，DCS 将自动打开贮罐水喷淋系统，打开水喷淋关断阀以冷却贮罐，当DCS 监视到贮罐温度降到35℃时，操作人员应关闭贮罐水喷淋系统。当贮罐温度达到40℃时，DCS 终端屏上将显示报警。当安装在贮罐上的压力变送器检测到贮罐压力达到1.8MPa 时，DCS 终端屏上将显示报警，贮罐压力达到2MPa时，DCS 终端屏上将显示报警，操作人员应打开贮罐水喷淋系统，打开水喷淋关断阀以冷却贮罐，降低贮罐压力。
蒸发器区域安装有两个氨泄漏检测仪 以探测空气中的氨系统所泄漏的氨。若检测仪控测到游离氨，氨浓度为高位（25ppmv）时，将发送DI 信号给DCS 系统并触发声光报警并可自动打开贮罐水喷淋系统，打开水喷淋关断阀。氨浓度为超高位（35ppmv）报警时，DCS 将关闭所在蒸发器，停止向SCR 供应氨蒸汽和关闭整个氨系统，关闭贮罐出口阀门
进入氨注射栅格氨/空气混合物中氨浓度设计为不超过5％（体积百分比）。氨气流量由闭环控制系统控制，流量计测得的流量经温度和压力修正。作为工艺控制数据进入DCS 的氨气PI 流量控制器。DCS 根据SCR 反应器出口的NOX检测值和设定值间的差值计算需要增加的气氨流量，再加上流量计测得的流量与稀释空气流量比较和计算氨的浓度，确保没有超过准许最大氨的浓度设计值（10%）。
如果比较结果合格，PI 控制器计算阀门控制变量并控制流量调节阀的开度。
出现以下条件，氨流量关断阀将自动联锁关闭：
反应器入口温度>430°C 或＜310°C。
反应器出口温度>430°C 或＜310°C。
注入烟道的氨/空气混合物中的氨浓度超过10％的时间达到5 秒钟。
氨/空气混合器入口的稀释空气流量小于2850m3/h(远期85%效率为4780m3/h）超过5 秒钟
SCR 反应器出口NOX 浓度在30 秒或更长的时间内低于100 ppm(远期脱硝效率85%为10 ppm)
DCS 收到锅炉燃料停止投运。
SCR 反应器入口挡板未开启。
氨系统未准备好供应气态氨。
任何氨系统事故报警发生。
如果氨流量关断阀自动联锁关闭，DCS 将关闭信号传给氨流量开断阀，维持关闭状
3.2.2 SCR 反应器仪表和控制逻辑
烟道上设置必要测点用于SCR 反应的监测和控制，主要如下：
SCR 入口NOX：每个反应器入口烟道（AIG 前）设置一个NOX测点，用于监测SCR 入口NOX浓度。
反应器入口温度：每个反应器入口烟道设置有温度监测点，用于监测SCR 入口温烟气温度。
反应器出口温度：每个反应器出口烟道设置有温度监测点，用于监测SCR 出口温烟气温度。
SCR 出口NOX：每个反应器出口烟道（AIG 前）设置一个NOX测点，用于监测SCR 出口NOX浓度。
反应器进出口（催化剂）差压：每个反应器安装有催化剂进出口的差压计。
反应器出口O2 浓度：每个反应器出口设置一个O2 测点以测量烟气中的O2 浓度，用于NOX 测量值的修正。
每个反应器进口NOX.
出口NOX 和出口O2 的测量采用一套ULTRAMAT 23 多组份分析仪。NOX 的测量采用多组份红外分析法；O2 组分的测量采用电化学分析法。
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