作者：沈奕斌
氮氧化物NO。是造成大气污染的主要污染源之一，通常所说的NO。有多种不同形式，如N20、NO、N02．N203和N2 0s等。除NO，外，其他NOx均极不稳定，遇光、湿或热变成NO和N02，NO又变为N0：。因此，脱硝工艺中所指的NOx -般指NO和NO：。中国NO。的排放量中，70%来自于煤炭的直接燃烧，而电力工业又是燃煤大户，因此火力发电厂是NO。排放的主要来源之一。近年来，随着NO。减排指标要求的不断提高，控制燃煤电厂锅炉燃烧过程中产生的NO。成为NO。排放控制的关键‘纠。选择性催化还原反应烟气脱硝工艺（下文简称SCR）是目前世界上应用最多、最为成熟的一种烟气脱硝技
术，SCR与其他技术相比，技术成熟，运行可靠，脱硝效率可以达到90%以上，NO。排放浓度可降至100 mg/m3左右。
国内某大型钢铁公司自备电厂1、2号机组建成于20世纪80年代初期，锅炉采用煤、煤气（高炉煤气和焦炉煤气）等多种燃料混烧，设计最大能力为混烧30%以上的高炉煤气。为满足环保要求，于2013年和2014年采用SCR技术分别对1、2号锅炉系统增设脱硝装置。
1 工艺流程
本工程脱硝系统由液氨泵站、氨蒸发区以及每台机组的SCR反应区组成。
1.1液氨泵站从3个液氨罐出口接三通管引出液氨至母管后输送到两台液氨泵前。泵出口设有逆止门、脉动阻尼器、安全阀和背压阀，该背压阀设定需确保高于罐压一定压力才能打开，并确保液氨在长输管中以液相输送。
系统设有液氨泵旁路回路，如果两台泵全部故障，并且罐内压力高于设定值时可以临时使用。常规方式时用盲板堵住。
所有泵与旁路的液氨管道出口设有一个气动截止门，在紧急情况下可以快速关断液氨在管道内的输送=泵出口与总管均设有安全阀，超压时安全阀动作，液氨进入氨洗涤器。
1.2氨蒸发区
液氨泵中的液氨（约1.5 -2 MPa）经过第2个背压阀到达氨蒸发区。氨蒸发区配置两个液氨蒸发器和两个氨气缓冲罐。液氨用水浴法低压蒸汽加热（液氨在盘管内，热水在盘管外部）后进入氨气缓冲罐（罐内压力稳定至0. 25 MPa左右），再从缓冲罐通过氨气长输管送至两台锅炉。氨蒸发区现场配有专用废水池、水箱、洗眼器、消防、喷淋、电子室、仪表与控制等装置。
13 SCR反应区
每个锅炉设置3台稀释风机，其中1台备用。风机为离心风机，按烟气最大量时稀释氨气所需风量考虑，设计裕度为10%。稀释风机不设置流量控制，在风机出口设置流量检测装置，以检测风机的工作状态；同时，在出口设置气动蝶阀，以实现风机的自动启停。
来自氨站区的氨气与来自稀释风机的空气在氨／空气混合器充分混合，稀释成5%浓度的混合气体，进入氨注人格栅，通过氨喷射系统（在此设置多个手动阀调节各支管氨的流量）使混合气体均匀进入SCR反应器，并与烟气充分混合，在SCR反应器内通过安装在其中的催化剂的催化作用，使氨与烟气中的NO、在此迅速发生反应，生成氮气和水。在氨一空气混合器前设置氨气调节阀，根据烟气流量、NO。含量调节氨气的喷人量。SCR内设置声波吹灰器，吹扫介质为压缩空气，进口压力0.6 -0.8 MPa。
2控制系统硬件设计
液氨泵区与氨蒸发站区各设置一套独立的PLC系统，两者选用同一品牌的PLC，通过光纤连成一体，完成整体调节控制。液氨泵站与蒸发站区PLC均有操作界面，两地的PLC可以就地形成对本区系统的保护动作，在通信正常时，也能通过远程的比较诊断执行保护动作。锅炉SCR区纳入机组现有DCS．实现与机组控制系统的软、硬件统一，每台机组新增1对控制器，通过机组DCS操作员站对SCR系统进行启／停控制、正常运行的监视和调整以及异常和事故工况的处理。
3控制系统软件设计
软件设计包括主要监测点设置、控制方式确定、控制逻辑设计和干烟气量计算。
3.1 主要监测点设置
液氨泵区和氨蒸发站主要监测点包括泵站氨泄漏、氨气缓冲罐压力、泵站液氨流量、泵站液氨输送泵进出口温度／压力、泵站液氨切断阀后压力、疏水池液位、蒸发槽水浴温度、蒸发槽气氨出口温度、蒸汽总管压力等。
SCR区主要监测点包括SCR系统喷氨流量和进口烟气流量，SCR反应器进出口烟气NOx和O：体积分数，SCR反应器压力、人口温度以及进出口烟气差压。
3.2 主要控制方式确定
脱硝喷氨系统控制通常采用两种方式：固定摩尔比控制方式和出口NOx定值控制方式。固定摩尔比控制方式由SCR反应器进口的NOx体积分数乘以烟气流量得到NOx总量，该
信号乘以NH3/NOX（摩尔比）得出所需的氨气流量，此信号作为PID控制器的给定值并与实测氨气的流量信号比较，由PID控制器运算后发出调节信号控制SCR入口氨气流量调节阀的开度以调节氨气流量。出口NOx定值控制是根据环境空气质量标准，控制反应器出口NOx为定值。本工程DCS应用软件中对两种控制方式均编制了相关程序，经调试效果比较，运行过程中采用固定摩尔比控制方式。
3.3部分控制逻辑
3.3.1 喷氨流量调节
喷氨流量调节控制逻辑见图1，本工程中，为了调试方便及可选择性，控制系统应用软件编制了固定摩尔比控制方式和出口NOx定值控制方式两种方法，可供运行人员选择。
氨管道快速切断阀关断条件：(1)脱硝人口温度小于280℃或者大于420 cC。在脱硝入口烟道上设置了3个热电偶，当3个数值均正常时取均值，当2个数值正常时取2个数值的均值，当2个以上的数值不正常时认为该测点失效，联锁关闭阀门并发出警告。(2)锅炉MFT（锅炉主燃料跳闸）。(3)稀释风机停机。(4)稀释空气管道的出口气动蝶阀关闭。(5)氨气和空气的稀释比例。当氨气与空气体积比例高于10%时，联锁关闭快速切断阀。(6)稀释空气流量低。当稀释空气流量低于额定流量的80%时，认为稀释风机出现故障，联锁关闭快速切断阀。(7)机组所有引风机停机。(8)机组所有送风机停机。
3.3.2吹灰器控制
本工程SCR每台反应器各设置6台吹灰器，分两层布置，每层3台。1号反应器1号、2号、3号吹灰器吹扫10 s；间隔140 s，2号反应器l号、2号、3号吹灰器吹扫10 s；间隔140 s，1号反应器4号、5号、6号吹灰器吹扫10 s；间隔140 s，2号反应器4号、5号、6号吹灰器吹扫10 s。以此循环。
3.3.3 液氨泵区和氨蒸发站控制
主要控制逻辑包括：(1)氨罐温度及压力联锁。当液氨储罐温度升高或储罐内压力高时，打开雨淋阀降低储罐温度；当储罐温度或压力低于设定值时，关闭雨淋阀。(2)蒸发器蒸汽调节阀。PID自动调节，当蒸发器温度下降时，蒸汽调节阀开度增大；温度过高时，蒸汽调节阀开度减小。
(3)蒸发器液氨进口调节阀。PID自动调节，根据蒸发器出口气氨压力调节，当出口压力下降时，进口调节阀开度增大；当出口压力增加时，减小调节阀开度。
3.4干烟气量计算
由于SCR烟道形状复杂，因此很难得到满足测量要求的大断面烟气量实测值。而SCR对烟气的精度要求不是太高，常规机组脱硝控制中的烟气量一般由主蒸汽流量换算得出。但本工程中的机组为混烧机组，燃料种类之多在国内比较罕见，传统的烟气量计算方法不能很好地满足控制要求。因此，根据其燃料量特性，参考锅炉相关资料，作者运用以下算法，烟气量计算的准确率在±10%以内。
荜位燃料产生的总干烟气量( m3/h)为
式中：C。。为设计煤量估计值；FBFC为设计BFC量估计值；Fcoc为设计COC量估计值。
折算到6%氧量状态的总干烟气量(m3/h)为
4 结论
本工程第1台机组增设SCR改造于2013年下半年改成投产，第2台机组增设SCR改造于2014年上半年改成投产。改造前，烟气NOx含量为400 mg/m3（干基，6%氧量状态）；改造后，烟气NO。含量可降至40 mg/m3以下（干基，6%氧量状态），脱硝效率在90%以上，满足环保要求。
5摘要：
为了降低NOx排放，采用选择性催化还原法对电厂两台混烧机组的锅炉系统进行改造。在介绍工艺流程的基础上，阐述控制系统软硬件设计和控制逻辑，并针对混烧机组特性，给出干烟气量计算公式和6%氧量状态时的烟气量计算公式。改造达到预期效果。
