CN105854597A

CN105854597A - Scr脱硝装置喷氨格栅智能优化调整系统及方法

Info

Publication number: CN105854597A
Application number: CN201610231388.5A
Authority: CN
Inventors: 郭阳; 董锐锋; 李媛
Original assignee: State Grid Corp of China SGCC; Electric Power Research Institute of State Grid Henan Electric Power Co Ltd; Henan Enpai High Tech Group Co Ltd
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; Electric Power Research Institute of State Grid Henan Electric Power Co Ltd; Henan Jiuyu Enpai Power Technology Co Ltd
Priority date: 2016-04-14
Filing date: 2016-04-14
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2036-04-14
Also published as: CN105854597B

Abstract

本发明提供了一种SCR脱硝装置喷氨格栅智能优化调整系统及方法，属于燃煤锅炉排放的大气污染物控制技术领域。SCR脱硝装置喷氨格栅智能优化调整系统，包括设置在SCR入口烟道的烟气流量分布检测系统、烟气分布集中采样系统Ⅰ和烟气分析仪Ⅰ，依次设置在SCR反应器内的喷氨格栅和催化剂层，设置在SCR出口烟道的烟气分布集中采样系统Ⅱ和烟气分析仪Ⅱ，以及智能控制系统。本发明实现了喷氨优化调整的智能化控制，烟气流量检测、喷氨流量检测的无线传输，全流程控制喷氨量，有效避免喷氨过量，提高测试效率和数据有效性，整套系统设计集成度高，便携性强。

Description

SCR脱硝装置喷氨格栅智能优化调整系统及方法

技术领域

本发明属于燃煤锅炉排放的大气污染物控制技术领域，涉及一种SCR脱硝装置喷氨格栅智能优化调整系统。具体是基于集中采样装置，实现对SCR进出口烟道的分布式烟气采样与分析，得到进出口烟道内各组分气体的分布情况和流速分布情况数据，然后基于无线通信技术，将数据实时传输至上位机智能控制系统，经过对数据的整理与计算确定出喷氨格栅各支管的喷氨流量，以此为基础实现喷氨优化过程的精确调整。

背景技术

电力工业是国民经济发展中的第一基础能源产业，是关系国计民生的重要产业。作为电力的来源，我国的发电行业目前仍以燃煤发电为主，燃煤电厂对促进国民经济的发展和社会的进步起到了非常重要的作用。然而，燃煤电厂在运行过程中会不断排放出大量的SO₂、NO_x、灰尘等污染物，给生态环境带来了巨大的压力。出于社会责任担当和可持续发展的理念，燃煤电厂针对不同污染物分别设置了排放治理设备，其中脱硝设备中应用最为广泛的就是SCR脱硝技术。

虽然SCR脱硝设备与技术都较为成熟，但在实际运行过程中还存在较多的缺陷和技术性问题，例如SCR系统在实际运行过程中，会由于喷氨不均而引起后续空预器等设备堵塞，严重威胁到了发电机组的正常稳定运行，甚至会造成非计划停机等严重后果，亟待开展相关技术研究进行解决。

为了解决SCR系统在运行过程中喷氨不足、喷氨过量等问题，燃煤电厂在实际运行过程中已装备了在线自动控制系统，根据监测的SCR进出口NO_x浓度以及流量情况来自动调节喷氨母管的实时流量。然而，燃煤电厂在进行NO_x浓度监测时通常都只在烟道内设置两个固定的监测取样点，取样代表性较差，在烟道内NO_x浓度分布不均时，监测结果无法准确反映烟道内NO_x浓度的实际情况，因此依旧会出现喷氨不足、喷氨过量以及喷氨不均等现象。

当喷氨格栅在运行过程中发生喷氨不足现象时，会引起SCR系统出口NO_x浓度的升高，甚至超过排放标准要求，给电厂带来经济效益和环境效益的损失。当喷氨格栅发生喷氨过量时，又会因多余的NH₃与烟气内SO₃结合生成NH₄HSO₄，导致烟道下游空预器等设备的堵塞，威胁运行安全。当喷氨格栅发生喷氨不均时，则可能同时引起NO_x排放浓度的升高和NH₄HSO₄生成量的增加，给电厂生产运行带来双重压力。因此，对SCR脱硝系统进行喷氨优化和喷氨分布调整对保证燃煤电厂的正常运行有着十分重要的意义。

目前电厂在进行喷氨优化调整时，所采用的方法都是通过人工方法，将烟气采样枪依次插入SCR出口烟道外壁各采样孔内，对烟道内NO_x的浓度分布情况进行采样分析，然后根据各采样孔NO_x浓度值与平均值的偏离情况，依据经验来对喷氨格栅各喷氨支管处的阀门进行开度调整。调整之后需要重新对SCR出口烟道的NO_x浓度分布情况进行人工采样分析，观察浓度分布的均布情况，并视结果而定，重新对喷氨格栅各喷氨阀门进行开度调整，直至确定NO_x浓度分布情况的再次采样分析结果达到了均布要求，在该机组负荷条件下的整个喷氨优化调整过程才算完成。

由此可见，采用人工采样分析的方法不仅工作量大，而且耗时费力，需要多名工作人员彼此配合，在进行多次采样、调整之后才能满足喷氨均布的要求，并且必须保证在喷氨优化调整的数个小时之内机组负荷和运行情况保持不变。因此，开发出一套智能化程度高、简单易操作的喷氨优化调整系统，对于燃煤电厂的安全稳定运行就尤为重要。

申请号为201310173825.9的专利公开了一种SCR烟气脱硝系统烟气分布测量装置及其测量方法，包括多个取样管、第一阀门组箱、第二阀门组箱、抽吸泵、切换阀箱、烟气分析仪；各取样管连接第一阀门组箱和第二阀门组箱，第一阀门组箱和第二阀门组箱均与抽吸泵连接，抽吸泵连接切换阀箱，切换阀箱连接烟气分析仪；所述烟气分析仪外接控制单元，控制单元同时连接中央计算机、切换阀箱、第一阀门组箱、第二阀门组箱。显然，该发明专利只能得到烟道内NO_x的分布情况，无法得到烟气速度场分布，且结果无法进行数据计算，不能得到各喷氨支管所需的准确喷氨量。在实际应用过程中，依然需要多次调整喷氨阀门开度来达到均布效果，准确性和智能化都无法满足工业需求。

申请号为201510514520.9的专利公开了一种基于权重阀调控的SCR脱硝系统喷氨优化方法，该方法共分为烟气流场特性测量、烟气流场分区域流动特性解析、喷氨权重阀确定及喷氨阀门开度针对性调整四个步骤。该方法首先测量定负荷条件下SCR脱硝系统喷氨格栅前烟道横向截面处的烟气流场特性；然后结合喷氨格栅的喷嘴分布情况，解析与喷氨喷嘴分布相匹配的烟气流场区域流动连续分布特性；根据各负荷条件下的烟气流场分区域流动特性，获得喷氨阀门的权重；最后依据阀的权重差异对各阀门开度进行调整，同时借助烟气分析仪在SCR脱硝系统出口截面进行NO_x出口浓度测量，及时反馈喷氨阀门开度调整效果。显然，该发明专利只能根据烟道内的烟气流速分布情况计算得到个喷氨阀门的权重，而并没有考虑烟道内NO_x浓度分布的情况，在工程实际过程中烟气流速分布和NO_x浓度分布并没有直接的相关性，且该方法在测量烟气流速分布情况时采用的是人工测量法，工作量大且耗时费力，不易于工程实施。

申请号为201510104698.6的专利公开了一种SCR脱硝催化剂在线检测和喷氨优化控制方法。本发明调整锅炉燃烧工况进行实验，得到满足预设条件的多组烟气氧量、耗NH₃量与脱除的NO_x量的比值数据，据此绘制分段拟合直线，计算相应工况的理论喷氨量，在预设条件下分别累加理论喷氨量和实际喷氨量，定期计算二者的比值k，根据k偏离新催化剂对应的初始比值k₀的程度，判断催化剂性能下降情况；根据分段拟合直线和当前烟气氧量值、欲脱除的NO_x质量，计算当前理论需求喷氨量，经最新计算得到的k值修正后作为喷氨自动调控系统的前馈指令，用于优化喷氨自动调节性能；以理论需求喷氨量为参考值设置过量喷氨的报警值和保护值，避免过量喷氨的发生。显然，该发明专利只能根据CEMS系统的固定取样点进行烟气NO_x浓度分析，无法得知烟道内NO_x的浓度分布情况，不能解决SCR脱硝系统喷氨不均的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种能够适应所有燃煤电厂SCR脱硝系统，具有便携性、准确性、快速性等特点的SCR脱硝装置喷氨格栅智能优化调整系统和方法，以实现燃煤电厂进行喷氨优化调整试验时可以方便、快捷、准确地完成工作，达到SCR出口NO_x浓度均布的目标。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

SCR脱硝装置喷氨格栅智能优化调整系统，包括设置在SCR入口烟道的烟气流量分布检测系统、烟气分布集中采样系统Ⅰ和烟气分析仪Ⅰ，依次设置在SCR反应器内的喷氨格栅和催化剂层，设置在SCR出口烟道的烟气分布集中采样系统Ⅱ和烟气分析仪Ⅱ，以及智能控制系统，所述烟气流量分布检测系统、烟气分布集中采样系统Ⅰ、烟气分析仪Ⅰ、烟气分布集中采样系统Ⅱ和烟气分析仪Ⅱ分别与所述智能控制系统无线连接。

进一步的，所述的烟气流量分布检测系统由若干微压计组成，所述微压计由标准S型皮托管流量计和无线微压力变送器构成，所述微压计分别设置在所述SCR入口烟道的采样孔内，通过对所述SCR入口烟道流速的分布式测量，获得所述SCR入口烟道各测点的烟气流速值，将所述各测点的烟气流速值无线传输至智能控制系统。

进一步的，所述烟气分布集中采样系统Ⅰ包括烟气采样枪、采样支管、第一电磁阀、采样总管、第二电磁阀、采样泵和集中采样箱，所述烟气采样枪通过所述采样支管和设置在所述采样支管上的第一电磁阀与所述采样总管连接，所述第二电磁阀和采样泵依次设置在所述采样总管上，所述集中采样箱包括面板模块、控制模块和无线通信模块，所述第一电磁阀和第二电磁阀与所述控制模块连接。

进一步的，所述烟气分析仪Ⅰ与所述采样总管连接。

进一步的，所述智能控制系统包括显示模块、操作模块、计算模块以及无线通信模块，所述智能控制系统通过无线通信模块实时收集所述烟气流量分布检测系统、烟气分析仪Ⅰ和烟气分析仪Ⅱ传输来的数据信号，获得SCR进出口烟道的NO_x浓度分布情况以及SCR入口烟道的烟气流速分布情况，经所述显示模块显示在面板上，同时由所述计算模块计算得到各喷氨支管的喷氨流量，以及相应孔板式流量计的前后压差，经所述显示模块显示在面板上，所述第一电磁阀的工作状态经显示模块显示在面板上。

进一步的，所述喷氨格栅包括与氨气-空气混合器连接的喷氨母管，自所述喷氨母管引出若干条喷氨支管，每条所述喷氨支管设置喷氨流量调节阀和孔板式流量计，每条所述喷氨支管设置喷氨喷嘴。

SCR脱硝装置喷氨格栅智能优化调整方法，包括以下步骤：

步骤S1、喷氨格栅喷氨总量的确定：所述智能控制系统收集所述烟气流量分布检测系统、烟气分布集中采样系统Ⅰ和烟气分析仪Ⅰ的检测数据，根据物料守恒原理计算获得理论氨气消耗量；

步骤S2、喷氨总量的实际检测与修正：喷氨优化调整试验前，在第一层催化剂的上层测孔，使用氨氮检测仪多点采样监测NH₃浓度以及NO_x浓度，根据浓度取平均值计算氨氮摩尔比NSR，，并将数据结果传输至智能控制系统，智能控制系统调整系统初始参数，保证数据结果与设定的脱硝效率相一致，根据NSR对进行修正，得到；

步骤S3、各喷氨支管喷氨流量的确定：采用氨气检测仪检测氨气浓度，计算出供氨管道内氨气-空气混合气体中氨气的体积百分比，将该数据传输至智能控制系统，智能控制系统以此得出氨气的质量百分比浓度，根据步骤S2修正之后的理论氨气消耗的质量流量，以及烟道内的烟气流动分布情况，确定各喷氨支管的喷氨流量；

步骤S4、各喷氨支管阀门处孔板式流量计压差的确定：智能控制系统根据步骤S3计算得出的各喷氨支管的喷氨流量，根据孔板式流量计理论流量计算公式反推各喷氨支管的理论控制压差，从而得到各喷氨支管阀门处孔板式流量计的压差最优值，并将结果显示在智能控制系统的面板上；

步骤S5、SCR出口烟道NO_x浓度分布分析控制：手动对各喷氨支管阀门处孔板式流量计的开度进行调整，使各孔板式流量计压差与智能控制系统计算出的最优压差值相同之后，烟气分布集中采样系统Ⅱ和烟气分析仪Ⅱ对SCR出口烟道的NO_x浓度分布情况进行采样检测，并将检测结果传输至智能控制系统，智能控制系统计算获得SCR出口烟道的NO_x浓度分布的相对标准偏差RSD，显示在面板上；

若RSD＞10%，则智能控制系统通过分析各测点浓度值的偏离情况，对各喷氨支管阀门处孔板式流量计的压差最优值进行修正，并重新显示在面板上；若RSD≤10%，则喷氨优化试验结果满足调整要求。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1）实现了喷氨优化调整的智能化控制。本发明提供了一种SCR脱硝装置喷氨格栅智能优化调整系统，克服了传统喷氨优化调整试验中仅通过现场经验或人工计算而反复调整各阀门的情况，数据的检测、记录、传输、分析、计算等过程全部实现智能化自动运行，极大程度地提高了喷氨优化调整工作的技术性和可靠性。

2）烟气流量检测、喷氨流量检测无线数据传输。无线通信功能的应用使喷氨优化调整工作的进行更为便利，省去了在SCR进出口以及喷氨格栅支管阀门处工作平台的来回奔波，提高了数据传输的可靠性和自动化程度，并可以有效减少工作人员的数量和工作强度。

3）全流程控制喷氨量，有效避免喷氨过量。整个喷氨优化调整过程均可实现对SCR出口系统NO_x浓度分布情况的连续检测，且各喷氨阀门开度由智能控制系统精确计算得出，有效避免了在喷氨优化调整试验过程中可能发生的调整不足或调整过量，从而避免了喷氨优化调整试验过程中NO_x浓度排放超标或氨逃逸浓度过大的情况发生，保证了喷氨优化调整试验的稳定性和可靠性。

4）SCR出口浓度检测实现集中采样，提高测试效率和数据有效性。传统的人工采样方法不仅工作量大，需要多个工作人员彼此配合，而且整个采样分析过程耗费的时间较长，耗时费力，完成一次喷氨优化调整通常需要五六个小时。本发明提供的SCR脱硝装置喷氨格栅智能优化调整系统，可以自动依次对各采样点进行采样和分析，不需要人工干预，极大程度地降低了采样时间和工作强度，可在一个小时内完成一次喷氨优化调整。并且采样过程中采样数据自动记录和处理，提高了整体工作效率和数据的有效可靠性。

5）整套系统设计集成度高，便携性强。系统各部分功能自动化程度高，集成性能较好，具有轻便易携带的优势，在对各燃煤电厂开展喷氨优化调整试验过程时，适应性较强且易于携带，尤其是使用手持式智能控制系统即可实现对整体系统运行情况的监视与控制，工业现场使用非常方便。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

图1：SCR脱硝装置喷氨格栅智能优化调整系统流程图；

图2：烟气分布集中采样系统Ⅰ/Ⅱ的结构示意图；

图3：集中采样箱的结构示意图；

图4：SCR脱硝装置喷氨格栅智能优化调整系统总体框图；

其中，1-SCR系统，2-测点1烟道横断面，3-测点2烟道横断面，4-喷氨点，5-锅炉，6-微压计，61-标准S型皮托管流量计，62-无线微压力变送器，7-烟气采样枪，8-采样支管，9-第一电磁阀，10-采样总管，11-第二电磁阀，12-采样泵，13-集中采样箱，14-烟气分析仪Ⅰ，15-氨气-空气混合器，16-喷氨母管，17-喷氨支管，18-喷氨流量调节阀，19-孔板式流量计，20-喷氨喷嘴，21-氨气管道，22-空气管道，23-氨气检测仪。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步清楚阐述本发明的内容，但本发明的保护内容不仅仅局限于下面的实施例。在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。

参见图1~图3，一种SCR脱硝装置喷氨格栅智能优化调整系统，烟气流量分布检测系统、烟气分布集中采样系统Ⅰ和烟气分析仪Ⅰ14分别设置在SCR系统的入口烟道处，具体设置在测点1烟道横断面2处；烟气分布集中采样系统Ⅱ和烟气分析仪Ⅱ设置在SCR系统1的出口烟道处，具体设置在测点2烟道横断面3处；喷氨格栅设置在喷氨点4处，各喷氨支管17均装配有喷氨流量调节阀18和孔板式流量计19，在氨气-空气混合器15处设置有氨气检测仪23，用于监测混合气体中氨气浓度；催化剂层设在喷氨格栅的下方；智能控制系统由工作人员手持移动操作，与烟气流量分布检测系统、烟气分布集中采样系统Ⅰ、烟气分析仪Ⅰ14、烟气分布集中采样系统Ⅱ和烟气分析仪Ⅱ无线通信连接。

其中，SCR系统1的入口烟道与锅炉5连接。

在本发明中，所述的烟气流量分布检测系统由若干微压计6组成，所述微压计6由标准S型皮托管流量计61和无线微压力变送器62构成，所述微压计6分别设置在所述SCR入口烟道的采样孔内，通过对所述SCR入口烟道流速的分布式测量，获得所述SCR入口烟道各测点的烟气流速值，将所述各测点的烟气流速值无线传输至智能控制系统。根据现场需要，微压计6的数量优选8~15个。标准S型皮托管流量计61的量程选择为3kPa。

参阅图2，在本发明中，所述烟气分布集中采样系统Ⅰ包括烟气采样枪7、采样支管8、第一电磁阀9、采样总管10、第二电磁阀11、采样泵12和集中采样箱13，所述烟气采样枪7通过所述采样支管8和设置在所述采样支管8上的第一电磁阀9与所述采样总管10连接，所述第二电磁阀11和采样泵12依次设置在所述采样总管10上，所述集中采样箱13包括面板模块、控制模块和无线通信模块，所述第一电磁阀9和第二电磁阀11与所述控制模块连接。在一个实施例中，烟气分布集中采样系统Ⅰ包括8~15支烟气采样枪7、8~15根采样支管8、8~15个第一电磁阀9、1个采样总管10、1个第二电磁阀11、1台采样泵12和1个集中采样箱13，每支烟气采样枪7对应连接1根采样支管8，每根采样支管8上设置1个第一电磁阀9，8~15根采样支管8均与1个采样总管10连接，采样总管10上依次设置有1个第二电磁阀11和1台采样泵12，第一电磁阀9和第二电磁阀11均设置在集中采样箱13内，通过集中采样箱13的控制模块进行开关控制。集中采样箱13在采样过程中具有自动模式和手动模式两种操作方式，并且手动模式具有就地和远程两种操作方式。所述集中采样箱13的自动模式是指在收到采样开始的信号之后，自动依次控制各第一电磁阀9的开关，使采样支管8中的烟气依次通入采样总管10中，且各采样阀门切换的时间间隔可以人工设定。所述集中采样箱13的手动模式是指通过集中采样箱13面板上的按钮（就地），或者智能控制系统的切换信号（远程）来控制每个第一电磁阀9的开关，实现依次将每个采样支管8中的烟气通入采样总管10中。

参阅图3，集中采样箱13一侧具有电源指示灯13-1、进气通道指示灯13-2和通道按钮13-3，电源指示灯与电源连接，通道按钮用于切换A侧或B侧的进气通道，通道按钮、第一电磁阀9与进气通道指示灯依次连接，当一侧通道的某一采样支管8的第一电磁阀9阀门打开进气时，相应通道的指示灯亮；集中采样箱13的上部具有各采样支管8的进气口13-4和1个出气口13-5，各采样支管8的进气口与进气通道指示灯一一对应，采样检测后的烟气由出气口排出，闲置状态下，进气口13-4和出气口13-5均套设塑料帽，以防进气或进尘，塑料帽为耐腐蚀材质；第一电磁阀9、第二电磁阀11和采样泵12均设置在集中采样箱13的内部。

烟气分布集中采样系统Ⅱ的结构及工作原理与烟气分布集中采样系统Ⅰ相同。

所述烟气分析仪Ⅰ14与所述采样总管10连接，以将采样总管10输送的烟气进行检测。烟气分析仪Ⅰ14具有O₂、CO₂、NO、NO₂等气体浓度的分析测量功能，以及温度的测量功能。所述烟气分析仪Ⅰ14具备远程通信功能，可将通入其中的烟气各组分气体浓度测量结果以及温度测量结果上传至上位机智能控制系统中。

烟气分析仪Ⅱ的结构及工作原理与烟气分析仪Ⅰ14相同。

所述智能控制系统包括显示模块、操作模块、计算模块以及无线通信模块，所述智能控制系统通过无线通信模块实时收集所述烟气流量分布检测系统、烟气分析仪Ⅰ14和烟气分析仪Ⅱ传输来的数据信号，获得SCR进出口烟道的NO_x浓度分布情况以及SCR入口烟道的烟气流速分布情况，经所述显示模块显示在面板上，同时由所述计算模块计算得到各喷氨支管17的喷氨流量，以及相应孔板式流量计19的前后压差，经所述显示模块显示在面板上，所述第一电磁阀9的工作状态经显示模块显示在面板上。所述智能控制系统，通过操作模块的控制，以及无线通信模块的信号传输，实现对烟气分布集中采样系统Ⅰ与烟气分布集中采样系统Ⅱ的实时控制，烟气分布集中采样系统Ⅰ与烟气分布集中采样系统Ⅱ的各第一电磁阀9的工作状态经显示模块显示在面板上。

所述喷氨格栅包括与氨气-空气混合器15连接的喷氨母管16，自所述喷氨母管16引出若干条喷氨支管17，每条所述喷氨支管17设置喷氨流量调节阀18和孔板式流量计19，每条所述喷氨支管17设置喷氨喷嘴20。喷氨支管17的数量为8～15根。氨气-空气混合器15与氨气管道21和空气管道22连接，氨气-空气混合器15设置有氨气检测仪23。

所述催化剂层为2~4层。催化剂层是喷入的氨气和烟气内NO_x反应的主要场所，一般设置2~4层，目标是使排放的烟气中NO_x浓度达到相应的排放标准。

参阅图4，一种SCR脱硝装置喷氨格栅智能优化调整方法，根据系统设备现场检测数据，依次完成喷氨格栅喷氨总量的确定、喷氨量的实际检测与修正、各喷氨支管17喷氨流量的确定、喷氨支管17阀门处孔板式流量计19压差的确定、SCR出口NO_x浓度分布分析控制步骤，最终完成喷氨优化调整工作，实现SCR出口NO_x浓度均布。

SCR脱硝装置喷氨格栅智能优化调整方法，包括以下步骤：

步骤S1、喷氨格栅喷氨总量的确定：所述智能控制系统收集所述烟气流量分布检测系统、烟气分布集中采样系统Ⅰ和烟气分析仪Ⅰ14的检测数据，根据物料守恒原理计算获得理论氨气消耗量；

所述理论氨气消耗量的计算过程如下：

(1)

式中：——理论氨气消耗量，kg/h；

——标准状态下的干排气流量，m³/h；

——SCR入口烟道的平均NO_x浓度，mg/m³；

——脱硝效率，按照设定脱硝出口为40 mg/m³计算；

		(2)
					(3)

式中：——SCR入口烟道的某一测点流速，m/s；

——SCR入口烟道的某一测点NO_x浓度，mg/m³；

n——SCR入口烟道的测点数目；

(4)

式中：——皮托管修正系数；

——SCR入口烟道的某一测点排气动压，Pa；

——测试工况下湿烟气密度，kg/m³；

(5)

式中：——标准状态下干烟气密度，kg/m³，一般情况取1.34kg/m³；

——SCR入口烟道断面内的烟气平均温度，℃；

——SCR入口烟道断面内烟气静压，Pa；

——大气压力，Pa；

(6)

式中：——排气中水分含量体积百分数，%；

(7)

式中：——SCR入口烟道断面的总截面积，m³；

——SCR入口烟道断面的平均流速，m/s；

(8)

步骤S3、各喷氨支管17喷氨流量的确定：采用氨气检测仪23检测氨气浓度，计算出供氨管道内氨气-空气混合气体中氨气的体积百分比，将该数据传输至智能控制系统，智能控制系统以此得出氨气的质量百分比浓度，根据步骤S2修正之后的理论氨气消耗的质量流量，以及烟道内的烟气流动分布情况，确定各喷氨支管17的喷氨流量；

所述各喷氨支管17的喷氨流量的计算过程如下：

(9)

式中：——各喷氨支管17的氨气-空气混合气体流量，kg/h；

——喷氨母管16的氨气-空气混合气体流量，kg/h；

(10)

式中：——根据NSR修正之后的理论氨气消耗量，kg/h；

——氨气-空气混合气体中氨气的质量百分比浓度，%；

(11)

式中：——氨气-空气混合气体中氨气的体积百分比浓度，%；

——空气质量分数，kg/mol，一般情况下可取29kg/mol；

步骤S4、各喷氨支管17阀门处孔板式流量计19压差的确定：智能控制系统根据步骤S3计算得出的各喷氨支管17的喷氨流量，根据孔板式流量计19理论流量计算公式反推各喷氨支管17的理论控制压差，从而得到各喷氨支管17阀门处孔板式流量计19的压差最优值，并将结果显示在智能控制系统的面板上；

所述喷氨支管17阀门处孔板式流量计19压差确定的计算过程如下：

(12)

式中：——阀门的流出系数，无量纲；

——孔板式流量计19的孔板内径，mm；

——孔板式流量计19上游的管道内径，mm；

——孔板式流量计19的可膨胀系数，无量纲；

——孔板式流量计19前后的压差值，Pa；

步骤S5、SCR出口烟道NO_x浓度分布分析控制：手动对各喷氨支管17阀门处孔板式流量计19的开度进行调整，使各孔板式流量计19压差与智能控制系统计算出的最优压差值相同之后，烟气分布集中采样系统Ⅱ和烟气分析仪Ⅱ对SCR出口烟道的NO_x浓度分布情况进行采样检测，并将检测结果传输至智能控制系统，智能控制系统计算获得SCR出口烟道的NO_x浓度分布的相对标准偏差RSD，显示在面板上；

若RSD＞10%，则智能控制系统通过分析各测点浓度值的偏离情况，对各喷氨支管17阀门处孔板式流量计19的压差最优值进行修正，并重新显示在面板上；若RSD≤10%，则喷氨优化试验结果满足调整要求。

实施例1

本实施例装置与方法如上所述，不再重述，对某燃煤电厂实施特定负荷条件下的喷氨优化调整试验，保证SCR出口NO_x浓度分布情况满足均布性要求。其中，要求发电机组稳定运行在某一锅炉负荷状态下，并保持引风机出力、烟道各处挡板开度、供煤量及煤质情况等工况不变。

入厂之后，第一步等待电厂运行负荷及工况达到稳定，并将SCR脱硝装置喷氨格栅智能优化调整系统设置到位。烟气流量分布检测系统、烟气分布集中采样系统Ⅰ和烟气分析仪Ⅰ14设置在SCR系统1的入口烟道处，烟气流量分布检测系统和烟气分布集中采样系统Ⅰ的各采样支管8或烟气采样枪7依次插入SCR入口烟道的各采样孔内，将烟气分布集中采样系统Ⅰ和烟气分析仪Ⅰ14连接在一起，并设置好采样深度和采样装置的顺序。烟气分布集中采样系统Ⅱ和烟气分析仪Ⅱ设置在SCR系统1的出口烟道处，将烟气分布集中采样系统Ⅱ的各烟气采样枪7依次插入SCR出口烟道的各采样孔内，将烟气分布集中采样系统Ⅱ和烟气分析仪Ⅱ连接在一起，并设置好采样深度和采样装置的顺序。

第二步，对SCR脱硝装置喷氨格栅智能优化调整系统初始参数进行设定和校正。在第一层催化剂上层测孔，使用氨气检测仪23以及烟气分析仪Ⅰ14，使用网格法监测NH₃及NO_x浓度分布，并将结果传输至智能控制系统中。在喷氨格栅处，使用氨气检测仪23，检测供氨母管内氨气-空气混合气体中氨气的浓度，得出氨气的体积百分比，将数据传输至智能控制系统中。智能控制系统根据接收到的初始数据，对初始参数进行设定和校正。

第三步，开始对SCR进出口烟道的烟气流速分布情况和NO_x浓度分布情况进行检测。利用手持的智能控制系统，对烟气分布集中采样系统Ⅰ下达开始检测的动作信号，实现烟气分析仪Ⅰ14依次对SCR入口烟道各烟气采样孔中的采样气体进行成分与浓度分析，智能控制系统接收到检测结果的实时数据，并得出SCR入口烟道的烟气流速分布情况和NO_x浓度分布情况，显示在面板上。智能控制系统通过检测结果自动计算出喷氨格栅各喷氨支管17阀门处的孔板式流量计19最优压差分布值，并显示在面板上。

第四步，手动对喷氨格栅各喷氨支管17的喷氨流量调节阀18的阀门开度进行调整。通过各喷氨流量调节阀18的调节手柄，使各阀门处的孔板式流量计19示值与智能控制系统计算得出的最优压差分布值相同。

第五步，对喷氨优化调整结果进行检验和校正。利用手持的智能控制系统，对烟气分布集中采样系统Ⅱ下达开始检测的动作信号，实现烟气分析仪Ⅱ依次对SCR出口各烟气采样孔中的采样气体进行成分与浓度分析，智能控制系统接收到检测结果的实时数据，并得出SCR出口烟道的NO_x浓度分布情况，显示在面板上。智能控制系统通过检测结果自动计算出NO_x浓度分布的相对标准偏差RSD，并显示在面板上，保证RSD≤10%。若RSD＞10%，则智能控制系统通过分析各测点浓度值的偏离情况，对各喷氨支管17的孔板式流量计19的压差最优值进行修正，并重新显示在面板上，手动对喷氨格栅各喷氨支管17的阀门开度进行重新调整，直至RSD≤10%，则说明喷氨优化调整试验结果已经满足SCR出口NO_x浓度均布性要求。

具体实施情况，在某电厂400MW负荷下进行了喷氨优化调整试验，试验的结果和最终效果如表1至表5所示。整个喷氨优化调整试验在一个小时内完成，并且SCR出口NO_x浓度均布性满足RSD≤10%的要求，喷氨优化调整效果非常出色。

表1 优化调整前，脱硝A侧出口浓度分布

单位：mg/m³（标态，干基，6%O₂）

深度	A1	A2	A3	A4	A5	A6	A7	A8	A9	A10	A11
												1m	25	37	31	10	31	30	43	52	22	7	31

表2 优化调整前，脱硝B侧出口浓度分布

单位：mg/m³（标态，干基，6% O₂）

深度	A1	A2	A3	A4	A5	A6	A7	A8	A9	A10	A11
												1m	25	25	22	31	7	20.1	12	32	32	32	12

表3 优化调整后，脱硝A侧出口浓度分布

单位：mg/m³（标态，干基，6% O₂）

深度	A1	A2	A3	A4	A5	A6	A7	A8	A9	A10	A11
												1m	35	38	40	38	36	35	39	36	38	35	37

表4 优化调整后，脱硝B侧出口浓度分布

单位：mg/m³（标态，干基，6% O₂）

深度	A1	A2	A3	A4	A5	A6	A7	A8	A9	A10	A11
												1m	34	35	35	34	33	36	32	36	35	35	32

表5 优化调整前后，反应器出口NO_x分布相对标准偏差

	A侧优化前	B侧优化前	A侧优化后	B侧优化后
					相对标准偏差/%	43.02	38.01	4.46	3.95

实施例2

本实施例装置与方法如上所述，不再重述，某燃煤电厂实施多个负荷条件下的喷氨优化调整试验，要求在喷氨优化调整试验之后，喷氨格栅中各喷氨支管17处的各喷氨流量调节阀18的阀门均保持不动时，在多负荷工况运行下依然能保证SCR出口NO_x浓度分布情况满足均布性要求。其中，要求在喷氨优化调整试验过程中，各负荷工况均能稳定运行一个小时以上，稳定运行期间保持引风机出力、烟道各处挡板开度、供煤量及煤质情况等工况不变。

在燃煤电厂各稳定工况下进行喷氨优化调整试验的方法和过程，与实施例1中所述方法和过程相同，不再重述。

当各稳定工况下的喷氨优化调整试验均完成后，要计算确定燃煤电厂日常运行情况下的各喷氨流量调节阀18的阀门开度。将各负荷工况所对应的喷氨格栅喷氨支管17喷氨量分布情况进行总结与分析，调研燃煤电厂正常运行情况下的平均负荷率，对电厂平均工况下的喷氨量分布情况进行拟合计算，并由智能控制系统计算出各喷氨阀门处的孔板式流量计19前后压差。手动调节各阀门的调节手柄，使各喷氨流量调节阀18的阀门处的孔板式流量计19示值与智能控制系统计算得出的压差分布值相同。

最后要对燃煤电厂日常运行情况下的各喷氨流量调节阀18的阀门开度进行检验和校正。在各喷氨流量调节阀18的阀门开度保持不变的情况下，通过SCR脱硝装置喷氨格栅智能优化调整系统，对燃煤电厂多个负荷条件下的SCR出口NO_x浓度均布性进行检测。若所有工况下均满足RSD≤10%的标准，则喷氨优化调整试验达到了预期要求。若在个别工况下无法满足RSD≤10%的标准，则针对电厂实际运行情况制定出不同负荷区间段内各喷氨阀门处的孔板式流量计19前后压差最优分布值，由燃煤电厂运维人员在日常运行过程中，负荷运行区间发生改变时及时进行调整，并适当缩小喷氨优化调整试验的间隔周期，及时更新各负荷区间内的孔板式流量计19最优分布值，保证燃煤电厂在日常运行过程中时刻满足SCR出口NO_x浓度的均布性要求。

具体实施情况，在某电厂锅炉负荷50%、75%以及100%工况下进行了喷氨优化调整试验，经现场调研发现该电厂实际运行过程中近三个月平均负荷为63.36%，对日常运行条件下的各喷氨流量调节阀18的阀门开度进行了设定。设定完成之后在锅炉负荷50%、75%以及100%工况下进行了验证试验，试验结果如表6至表9所示。结果表明通过确定日常运行条件下的各喷氨阀门开度，使得燃煤电厂在不同负荷工况下，SCR出口NO_x浓度均布性都可以满足RSD≤10%的要求，喷氨优化调整效果非常出色。

表6 锅炉负荷50%工况下SCR出口NO_x浓度分布

单位：mg/m³（标态，干基，6%O₂）

深度	A1	A2	A3	A4	A5	A6	A7	A8	A9	A10	A11
												1m	24	22	18	17	22	20	20	19	22	23	21

表7 锅炉负荷75%工况下SCR出口NO_x浓度分布

单位：mg/m³（标态，干基，6%O₂）

深度	A1	A2	A3	A4	A5	A6	A7	A8	A9	A10	A11
												1m	35	29	30	34	32	32	31	29	34	35	32

表8 锅炉负荷100%工况下SCR出口NO_x浓度分布

单位：mg/m³（标态，干基，6%O₂）

深度	A1	A2	A3	A4	A5	A6	A7	A8	A9	A10	A11
												1m	37	42	38	40	45	43	37	38	40	32	35

表9 SCR出口NO_x分布相对标准偏差

	锅炉负荷50%工况	锅炉负荷75%工况	锅炉负荷100%工况
				相对标准偏差/%	9.89	6.57	9.11

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.SCR脱硝装置喷氨格栅智能优化调整系统，其特征在于：包括设置在SCR入口烟道的烟气流量分布检测系统、烟气分布集中采样系统Ⅰ和烟气分析仪Ⅰ，依次设置在SCR反应器内的喷氨格栅和催化剂层，设置在SCR出口烟道的烟气分布集中采样系统Ⅱ和烟气分析仪Ⅱ，以及智能控制系统，所述烟气流量分布检测系统、烟气分布集中采样系统Ⅰ、烟气分析仪Ⅰ、烟气分布集中采样系统Ⅱ和烟气分析仪Ⅱ分别与所述智能控制系统无线连接。

2.如权利要求1所述的SCR脱硝装置喷氨格栅智能优化调整系统，其特征在于：所述的烟气流量分布检测系统由若干微压计组成，所述微压计由标准S型皮托管流量计和无线微压力变送器构成，所述微压计分别设置在所述SCR入口烟道的采样孔内，通过对所述SCR入口烟道流速的分布式测量，获得所述SCR入口烟道各测点的烟气流速值，将所述各测点的烟气流速值无线传输至智能控制系统。

3.如权利要求1所述的SCR脱硝装置喷氨格栅智能优化调整系统，其特征在于：所述烟气分布集中采样系统Ⅰ包括烟气采样枪、采样支管、第一电磁阀、采样总管、第二电磁阀、采样泵和集中采样箱，所述烟气采样枪通过所述采样支管和设置在所述采样支管上的第一电磁阀与所述采样总管连接，所述第二电磁阀和采样泵依次设置在所述采样总管上，所述集中采样箱包括面板模块、控制模块和无线通信模块，所述第一电磁阀和第二电磁阀与所述控制模块连接。

4.如权利要求3所述的SCR脱硝装置喷氨格栅智能优化调整系统，其特征在于：所述烟气分析仪Ⅰ与所述采样总管连接。

5.如权利要求3或4所述的SCR脱硝装置喷氨格栅智能优化调整系统，其特征在于：所述智能控制系统包括显示模块、操作模块、计算模块以及无线通信模块，所述智能控制系统通过无线通信模块实时收集所述烟气流量分布检测系统、烟气分析仪Ⅰ和烟气分析仪Ⅱ传输来的数据信号，获得SCR进出口烟道的NO_x浓度分布情况以及SCR入口烟道的烟气流速分布情况，经所述显示模块显示在面板上，同时由所述计算模块计算得到各喷氨支管的喷氨流量，以及相应孔板式流量计的前后压差，经所述显示模块显示在面板上，所述第一电磁阀的工作状态经显示模块显示在面板上。

6.如权利要求1所述的SCR脱硝装置喷氨格栅智能优化调整系统，其特征在于：所述喷氨格栅包括与氨气-空气混合器连接的喷氨母管，自所述喷氨母管引出若干条喷氨支管，每条所述喷氨支管设置喷氨流量调节阀和孔板式流量计，每条所述喷氨支管设置喷氨喷嘴。

7.SCR脱硝装置喷氨格栅智能优化调整方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S5、SCR出口烟道NO_x浓度分布分析控制：手动对各喷氨支管阀门处孔板式流量计的开度进行调整，使各孔板式流量计压差与智能控制系统计算出的最优压差值相同之后，烟气分布集中采样系统Ⅱ和烟气分析仪Ⅱ对SCR出口烟道的NO_x浓度分布情况进行采样检测，并将检测结果传输至智能控制系统，智能控制系统计算获得SCR出口烟道的NO_x浓度分布的相对标准偏差RSD，显示在面板上；若RSD＞10%，则智能控制系统通过分析各测点浓度值的偏离情况，对各喷氨支管阀门处孔板式流量计的压差最优值进行修正，并重新显示在面板上；若RSD≤10%，则喷氨优化试验结果满足调整要求。