應用背景

SCR脫硝系統利用NH3對NOx的還原特性，在催化劑的作用下將NOx還原為對環境無害的N2和H2O。在實際運行過程中，噴氨量的控制尤為關鍵，增加噴氨量有利于降低NOx排放濃度，但氨逃逸會隨之增加，進而造成硫酸氫銨堵塞，并腐蝕下游空氣預熱器。在噴氨控制方面，除了合理控制噴氨總量以外，還應重點關注噴氨的均勻性，以確保在允許氨逃逸范圍內，NOx排放濃度達標。目前，電力行業正全面推行燃煤機組超低排放改造，要求NOx排放濃度嚴格控制在50mg/Nm3（6%O2）以下，這對噴氨系統提出了更為嚴苛的要求，因此噴氨均勻性的監測和適時調整顯得尤為重要。

相關試驗研究表明，噴氨的均勻性與SCR出口截面的NOx濃度（氨逃逸）分布密切相關。在SCR催化劑層未有明顯故障的情況下，NOx濃度過大（或局部氨逃逸過小），可認為是上游相應區域的噴氨量偏少所致；局部NOx濃度過小（或氨逃逸過大），則是由于上游相應區域的噴氨量過剩所致；局部NOx濃度過小，氨逃逸顯著上升，不僅增加SCR的運行成本，而且對下游空氣預熱器的安全運行造成嚴重威脅（存在堵灰風險）。因此，為避免SCR出口NOx濃度分析嚴重不均很有必要，而通過SCR上游AIG（噴氨調整裝置）的優化調整，可將SCR出口NOx濃度（或氨逃逸）調整至相對均勻的狀態。若發現AIG的調整幅度過大，則相應位置的催化劑模塊可能存在明顯的磨損、坍塌及堵灰等故障。

鑒于上述分析，在目前電力行業全面推行燃煤機組超低排放的大背景下，SCR出口NOx濃度（或氨逃逸）分布的監測對于鍋爐的安全運行及故障排除，顯得尤為重要；由于監測氨濃度的技術難度和投資成本均顯著高于NOx，因此通過NOx分布特性來反映噴氨的均勻性顯得更為科學、合理，NOx/O2分布式巡測系統正是基于此而設計。在上述測量系統上進一步構建分區噴氨控制系統，是精細化噴氨的一種具體實踐，從而最終達到有效控制SCR出口NOx排放濃度、減少氨逃逸的效果。

SCR智能噴氨分區控制系統

SCR智能噴氨分區控制系統包括測量層、執行層和控制層，主要涉及NOx濃度（NH3濃度可選）分布式巡測和混合采樣測量、氨氮摩爾比分區在線調平以及多維度決策的噴氨總量控制等技術，通過執行層

“總量控制閥+分區調平閥+支管調節閥”三級閥門的串聯控制和調節，全面提升噴氨控制的品質，使SCR性能適應NOx超低排放要求，達到節約噴氨量、降低NOx排放濃度、降低空預器堵塞幾率、減輕尾部設備（如電除塵極線、除塵濾袋、低壓省煤器）積灰等綜合效果。

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測量層

系統測量層實現SCR出口NOx/O2濃度的分布式巡測和混合采樣測量，為執行層和控制層提供基礎數據，系統布置如下圖所示，其核心部件包括：多點取樣槍（插入SCR出口截面）、控制閥門、NOx/O2在線分析儀以及管路吹掃子系統。

說明：

• 在SCR出口至空預器出口段建立微型煙道旁路，利用系統負壓大流量取樣；

• 多點取樣槍的分布主要根據上游噴氨閥組沿煙道寬度方向的布置數量和間距確定，原則上多點取樣槍與上游噴氨閥組一一對應；

• 整套系統測量管路均呈較大傾角或垂直布置，無積灰傾向，輔以熱一次風反吹，避免堵灰；

• 因測量層采樣支路閥門動作頻繁，特選取特殊偏心設計，避免卡澀和磨損；

• NOx/O2濃度測量儀表，采用超高頻超導諧振原理，無需預處理樣氣，儀表響應時間小于1s。

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執行層

系統執行層主要通過在噴氨總管和噴氨支管之間增加噴氨分區調平閥和噴氨分區小母管，實現虛擬分區；根據測量層反饋，對“總量控制閥+分區調平閥+支管調節閥”三級閥門進行串聯控制和調節，執行層具體布置如下圖所示。

說明：

• 總量控制閥、支管調節閥及其管路均利用現場原有設備，噴氨分區母管和噴氨分區調節閥需要通過對現場管道進行改造；

• 分區小母管及分區調平閥組數根據現場噴氨手動調節閥組數決定，原則上每個分區小母管及分區調平閥控制的煙道區域為近似正方形區域。

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控制層

系統控制層與DCS（或SIS）系統通訊，實時獲取SCR系統相關性能參數，結合測量層和執行層的工作參數，自成一套完整的SCR噴氨控制系統，系統網絡結構如下圖所示。

說明：

• 根據測量層反饋的NOx/O2濃度平均值對總量控制閥進行自動調整，與廠方原有總閥控制系統同時存在，并能實現無擾切換；

• 根據測量層反饋的NOx/O2濃度分布式巡測值對分區調平閥進行定期調整，分區調節閥設定上下限，僅在設定范圍內小幅度調節，且調節過程保證各分區調節閥總開度基本不變，避免對噴氨總量控制閥的自動調節造成擾動；

• 當設定調節范圍內SCR出口分區NOx濃度無法趨平時，測量層自動發出提示信息，并給出支路調節閥調整方案，按其調整后可手動觸發測量層工作，根據反饋結果手動逐步精細調節。