摘要：电厂的SCR喷氨流量控制精度为了满足国家超低排放需求正在逐渐提高，但是在实际运行过程中，经常会出现控制对象与控制策略特性不适应、测点不准确的情况，这就使超低排放改造后烟气氮氧化合物的含量不能得到有效控制，虽然使环保指标合格得到了保证，但是机组部分的经济性与安全性丧失了。在这种情况下，本文将对脱硝喷氨控制精度难点进行分析，并提出相应的对策，旨在改进现场测量环节，使精度控制得到进一步提升。
关键词：脱硝喷氨控制精度难点；对策；超低排放；测量
一、降低烟气中氮氧化合物的排放量的方法
要想使烟气中氮氧化合物的排放量得以降低，可以通过以下三个方法实现:对燃烧前进行控制，对燃烧中进行控制，对燃烧后进行控制。选用低碳燃料就是对燃烧前进行控制的最好方法；在燃烧中使用低氮氧化合物燃烧技术，对整个燃烧过程中氮氧化合物的产生进行控制，通过这种方法对燃烧过程进行控制。在对生成烟气中的氮氧化合物使用脱硝处理是一种比较常用的方法。选择性催化还原法是国内电站主要使用的烟气脱硝技术，在催化剂的作用下，还原剂可以选择性的与氮氧化合物反应生成水和氮气，具体的化学反应式如下：
4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O
4NH3+2NO2+O2=6N2+6H2O
其中的主要反应就是第一个反应公式，约占90％以上，因此可以近似认为氮氧化合物和氨气的摩尔比是1:1。
二、提高喷氨控制精度难点问题分析
1.控制策略出现的问题分析
部分公司使用的氨量调节控制逻辑是依据选择性催化还原法出口氮氧化合物浓度测量值与设定值的偏差，使用单回路PID进行控制，这种控制逻辑相对简单。固定摩尔比控制方法是基本设计。该控制方式下的设定值为脱硝效率或者是氨氮摩尔比，依据当前的SCR入口氮氧化合物浓度、当前的烟气流量和设定氨氮摩尔比将氨气的流量需求计算出来，然后调节氨气的实际流量通过PID改变氨气阀开度来实现，这种控制方法与开环控制相似，脱硝系统中使用的氨气量需要依据静态物理特性计算出来，但是这种控制效果精准度并不高。这种控制方法存在的问题如下。
（1）控制系统对SCR入口氮氧化合物浓度扰动适应性差
部分企业在使用脱硝控制策略时，将机组负荷变化对脱硝控制产生的作用进行了充分考虑，这是基于静态物理特性下的对应关系。具体来说就是当机组运行达到负荷点时，负荷点对应的喷氨量可以通过控制系统计算出来，但是机组的负荷变化速率有多种，对应的风量以及燃料变化也不相同，通常逻辑是燃料变化在风量变化之后，这就可能使SCR入口氮氧化合物的浓度增大，进而造成脱硝控制品质不高的情况出现。
（2）考核目标不是控制目标
一般情况下，发电单位烟囱入口氮氧化合物浓度小时均值是环境保护管理部门考核的内容，SCR出口的氮氧化合物浓度是自动控制回路的直接控制目标，这就说明考核目标与控制目标存在一定程度的联系。控制目标与考核目标中氮氧化合物浓度值存在一定差别，并且两个位置在物理空间上存在较大差距，校正氧量差距也比较大，最终造成考核目标与控制目标中的氮氧化合物浓度差距较大。
（3）控制策略设计没有对被控对象的大延迟特性进行充分考虑
对被控制对象的特性进行考察时，需要测量现场相关数据，通过与DCS上相关的历史曲线进行对比分析，可以得知SCR出口或者是入口氮氧化合物实际值与测量值相比延迟了30秒，如果烟囱入口的管路更长，延迟的时间也就越长。从氨流量控制阀动作到烟囱入口氮氧化合物浓度发生变化时间大致在三分钟，整个响应过程长达十分钟，这就属于大滞后被控对象，这一特性在进行设计控制逻辑时要进行充分考虑。
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2.仪表测量系统存在的问题
（1）烟气流量测量不够准确。企业在进行超低排放改造之后，烟气流量测量装置的安装要求就难以得到满足，并且大部分企业将烟气流量测量装置放在高粉尘、高温的环境中，这就容易造成该装置出现堵塞的情况。同时，现阶段并没有直接测量烟气流量的使用方案，但是要想计算喷氨量就需要有烟气流量参数作为依据，该参数对喷氨精度的影响较大。
（2）仪表与喷氨控制有一定联系，对喷氨控制的影响较大。在实际的运行过程中，对SCR入口以及出口的氮氧化合物浓度测点以及SCR燃气流量测点的测量准确性较差，这就给喷氨控制带来了一定困难。部分公司在对SCR入口以及出口氮氧化合物浓度测点测量时使用冷干直接抽取法，但是这种方法存在气溶胶和铵盐结晶、冷凝水析出等问题，这些问题造成了测量产生误差，同时对设备造成一定腐蚀，致使氮氧化合物浓度测点容易出现故障。仪表左右两侧一般使用单一取样点，这就造成取样点代表性不强。企业在进行超低排放改造之后，并没有对使用的仪表测量系统进行改造与升级，使仪表测量在工作时问题不断出现。
三、喷氨控制系统改进方法
1.喷氨系统控制特性实验
在进行喷氨优化之前，需要使用相关实验仪器对仪表的准确情况进行测量，保证测量仪表相对准确。测量仪表取样管路长度，对仪表的响应时间进行查阅，进而掌握准确的仪表延迟时间，调阅DCS历史曲线，对比喷氨阀动作时间、SCR出口氮氧化合物浓度以及烟囱入口氮氧化合物浓度等数据。通过以上进行的试验以及数据分析，了解到喷氨调节阀动作到烟囱入口氮氧化合物浓度变化需要的时间，同时还可以了解到喷氨调节阀动作到SCR出口氮氧化合物浓度变化需要的时间。
2.仪表改进
对CEMS仪表进行升级以及改造，促使仪表的测量精度逐渐提高，使响应速度变得更快。取样管由单点取样变为多点取样，促使样气代表性得到加强。对样气预处理系统进行完善，使仪表的故障率得以降低，同时可以对尾部烟道漏风点进行综合治理，使锅炉省煤器出口氧量与参考修正用的氧量偏差得以降低。控制系统容易受到CEMS仪表吹扫和标定的扰动，要想解决这个问题，就需要将原有保持控制输出不变方案修改为根据对侧参数进行调整。针对烟气流量测量不准问题，根据以往经验使用机组负荷和引风机电流拟合烟气流量信号来控制。
3.喷氨控制逻辑优化
将喷氨控制回路改为串级控制回路，设计思路如下：将SCR出口氮氧化合物浓度作为主调节器的设定值，SCR出口氮氧化合物浓度测量值为被调量，经过PID运算得到喷氨量，将得出的喷氨量作为副调节器的设定值，其与喷氨流量测定值的偏差经过PID运算后生成指令调节喷氨调节阀。要想解决控制目标不是环保目标的问题，可以对调节目标进行修正通过引入烟囱氮氧化合物浓度设定值与小时均值的偏差来实现。要想解决SCR脱硝控制系统的大滞后特性问题，可以将AGC负荷指令引入设计中，该指令依据被调量的变化量进行控制，使调节过程有效提前，从而使脱硝系统的抗扰动能力以及闭环稳定性得以提高。要想解决控制系统对SCR入口氮氧化合物浓度扰动适应性差问题，可以将前馈信号作为SCR入口氮氧化合物浓度设计，同时使用相应的技术对脱硝控制系统的各种扰动因素进行动态补偿，进而使烟囱入口处氮氧化合物浓度的波动从反应源头得以消除，同时采用与负荷相关的变比例调节作用，促使调节效果得以增强。
结束语
随着环保问题的日益凸显，国家对环保工作越来越重视，人民对环境的要求也逐渐提高，要求更低的氮氧化物排放指标，这就对控制精度提出了更高要求，本文对喷氨系统的逻辑以及仪表缺陷治理进行优化，使系统的控制品质得以提高，在负荷扰动情况下将控制品质控制在一定范围内，就能对超低排放控制要求进行满足，进而减少了对环境造成的污染，同时使喷氨系统的运行费用得以降低，使空预器得以正常运行。
参考文献
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论文作者:刘建平
论文发表刊物:《电力设备》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/17
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