方案原理

制約脫硝效率的因素有:①最大允許氨逃逸率;②SCR反應器入口煙氣流的分布狀態(tài);③NOx/NH3混合效果。

影響逃逸氨水平的主要因素除催化劑用量、活性外， 與設計及運行調(diào)整相關(guān)的因素是控制反應器入口的氨氮摩爾比分布的均勻性。

設計階段通常假設入口流速、NOx濃度均勻，并以此為邊界條件設計流場。然而，在實際運行中，上述邊界條件通常并不能滿足，有時隨著燃燒器的不同組合，入口NOx不但不均勻，而且還不固定。另一個導致氨氮摩爾比不均勻的因素是AIG的堵塞，會造成各分區(qū)內(nèi)還原劑量配置的波動。

新機組通常會做一次AIG的調(diào)平試驗，此后會每年進行一次。 這種調(diào)平對常規(guī)條件有效，但對于變化的入口NOx濃度，仍然無法實時跟蹤，時刻做到氛氮摩爾比的高度均勻。

ZN-NH3000噴氨優(yōu)化系統(tǒng)正是針對這一問題而開發(fā)設計。該系統(tǒng)主要構(gòu)成為: SCR反應器入出口煙道實時NOx快速網(wǎng)格法測量系統(tǒng);數(shù)據(jù)分析控制系統(tǒng);在線分區(qū)還原劑調(diào)整系統(tǒng)組成。系統(tǒng)原理是，由網(wǎng)格法測量系統(tǒng)定時測量反應器入出口NOx分布，經(jīng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)計算,并調(diào)節(jié)對應分區(qū)還原劑的調(diào)整量。

系統(tǒng)構(gòu)成

ZN-NH3000噴氨優(yōu)化系統(tǒng)由:出口及入口NOX/O2濃度分布實時在線分析系統(tǒng)、出口NH3濃度分布實時在線分析系統(tǒng)、噴氨格柵分區(qū)遠程電控調(diào)節(jié)系統(tǒng)和計算機控制系統(tǒng)四大子系統(tǒng)組成。

1.出口及入口NOX/O2濃度分布實時在線分析系統(tǒng):

該子系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)核心系統(tǒng)，采用我公司專利技術(shù)的ZN-NOX直插型氨氧化物在線分析系統(tǒng)檢測出入口NOX濃度實時分布，該系統(tǒng)的核心部件是能夠直接插入高溫煙道中，對煙氣中的NOX/O2進行連續(xù)在線分析的氮氧化物探頭。該探頭采用半導體陶瓷氣體傳感器，可以直接工作在高溫高污染的氣氛中，反應速度小于2秒。探頭結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，可以直接插入煙道內(nèi)。探頭只需要連接電源和信號線即可工作，安裝極為方便。探頭到現(xiàn)場變送箱采用標準的總線傳輸模式，通過-對線即可進行所有探頭信號的傳輸，大大簡化了現(xiàn)場的布線工作。由于結(jié)構(gòu)和安裝都很簡單，而且成本低廉，因此非常適合進行多點的濃度分布檢測。該系統(tǒng)最多可以支持多達12個探頭同時進行在線連續(xù)測量。系統(tǒng)和探頭示意圖請參考圖1。

圖1 NOX/O2濃度分布在線分析系統(tǒng)及直插式探頭結(jié)構(gòu)示意圖

核心優(yōu)勢:檢測速度極快，安裝極為方便，可單點、多點分布監(jiān)測。

2、出口NH3濃度分布在線分析系統(tǒng):

該子系統(tǒng)主要是作為評估噴氨優(yōu)化控制效果的參考參數(shù)之一。采用我公司設計的ZN-NH1000原位抽取分布型在線氨逃逸分析系統(tǒng)測量SCR出C ]煙氣中NH3的分布參數(shù)，通過該參數(shù)結(jié)合出口NOX的濃度分布，可以評判噴氨優(yōu)化控制的效果，對控制參數(shù)進行進一步優(yōu)化。 該組參數(shù)作為評估參數(shù)，不參與實時控制。

該系統(tǒng)采用的是多點分式的半導體激光在線分析系統(tǒng)。核心部件是半導體激光氣體分析儀。系統(tǒng)采用一拖多的光纖檢測方式，取樣探頭內(nèi)置檢測池，全程快速實時檢測，最多可以連續(xù)在線檢測8個點。系統(tǒng)示意圖請參考圖2。

圖2 出口NH3濃度分布實時在線分析系統(tǒng)示意圖

核心優(yōu)勢:采用先進的光纖傳導技術(shù)，一臺主機可同時監(jiān)控1-8個測量點，是實現(xiàn)單點監(jiān)測、多點分布監(jiān)測的最優(yōu)方案。

3.噴氨格柵分區(qū)遠程電控調(diào)節(jié)系統(tǒng)

該子系統(tǒng)是系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，執(zhí)行系統(tǒng)的控制指令,來調(diào)節(jié)噴氨量。將原有的分區(qū)手動噴氨調(diào)節(jié)閥改造成電動調(diào)節(jié)閥，并通過標準通訊模塊，以及用戶現(xiàn)有的DCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸通道，實現(xiàn)調(diào)節(jié)閥和上位控制計算機間的閥位調(diào)節(jié)信號的數(shù)據(jù)鏈接。

核心優(yōu)勢:這種方式采用標準通訊協(xié)議,利用現(xiàn)有的DCS數(shù)據(jù)鏈接，大大降低了現(xiàn)場布線的工作量。

4、噴氨分區(qū)實時優(yōu)化計算機控制系統(tǒng)

將所有檢測信號和閥門控制信號接入一專門的計算機控制系統(tǒng)。系統(tǒng)安裝的控制軟件,對輸入的各個參數(shù)進行分析處理，通過特定的算法計算出控制策略，并轉(zhuǎn)化為每個噴氨分區(qū)調(diào)節(jié)閥的開度信號來實現(xiàn)噴氨的分區(qū)控制。如圖3

圖3 噴氨分區(qū)實時優(yōu)化系統(tǒng)控制框圖

該系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的大腦，負責運行噴氨分區(qū)實時優(yōu)化控制軟件。該軟件通過實時在線監(jiān)測到的氣氛濃度分布數(shù)據(jù)，結(jié)合SCR和鍋爐實時運行數(shù)據(jù)，通過人工智能控制算法以及自學習的專家系統(tǒng)，給出最佳的噴氨分區(qū)控制策略，并通過系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)噴氨量的分區(qū)實時調(diào)節(jié)。同時通過該軟件強大的數(shù)據(jù)處理能力，對大量相關(guān)運行數(shù)據(jù)進行長期采集記錄，并進行統(tǒng)計分析。對包括催化劑使用狀態(tài)分析和預測、SCR運行優(yōu)化等提供幫助。

核心優(yōu)勢:該系統(tǒng)運行的人工智能控制軟件通過對控制結(jié)果的自我評估，進行自我學習和修正，不斷提高系統(tǒng)控制精度，為用戶進一步提高設備運行管 理水平，降低設備運行成本。

效果：采用該裝置能實時調(diào)整氛氮摩爾比的均勻性，最總達到實時最低的逃逸氨水平，除節(jié)省試驗費用外，還將節(jié)約大量的還原劑用量，減少空預器維護，延長催化劑的更換周期，綜合經(jīng)濟效益顯著，并有很高的投資回報比。