一種用于脫硫脫硝控制的氨逃逸率在線獲取方法
【專利摘要】一種用于脫硫脫硝控制的氨逃逸率在線獲取方法，其技術(shù)方案是，所述方法在燃煤機組SCR脫硝系統(tǒng)運行狀態(tài)下，對煙氣成分分析儀給出的脫硝系統(tǒng)SCR反應(yīng)器入、出口的NOx濃度數(shù)據(jù)進行含氧量折算，得到反應(yīng)器入、出口煙氣實際含氧量下的NO和NO2含量，然后根據(jù)折算結(jié)果及SCR反應(yīng)器入口的噴氨量和煙氣流量的數(shù)據(jù)計算出氨逃逸率。本發(fā)明根據(jù)脫硝的實際效果在線計算SCR脫硝系統(tǒng)的氨逃逸率,在流量處理過程中將氮氧化物細分為NO和NO2進行分析計算，大大提高了計算結(jié)果的準確性；該方法對SCR反應(yīng)器入口的噴氨量及煙氣流量進行實時采集，從而保證了氨逃逸率計算的實時性。
【專利說明】
一種用于脫硫脫硝控制的氨逃逸率在線獲取方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種大型燃煤機組脫硝系統(tǒng)SCR反應(yīng)器出口氨逃逸率的在線獲取方 法，屬于鍋爐技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 選擇性催化還原方法(Selective Catalytic Reduction，SCR)是目前國內(nèi)外大型 燃煤機組上廣泛采用的主要脫硝工藝。SCR脫硝工藝以氨(NH3)為還原劑，氨氣經(jīng)噴氨格柵 噴入煙道，與煙氣充分混合，進入SCR反應(yīng)器，在多層催化劑作用下，把煙氣中的ΝΟχ還原成N 2 和H20,完成ΝΟχ的脫除。
[0003] 在脫硝反應(yīng)過程中，部分未反應(yīng)的氨隨煙氣一并進入到下游設(shè)備，形成氨逃逸，氨 逃逸的危害主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
[0004] a.氨逃逸會對鍋爐的安全經(jīng)濟運行造成不良影響，一般要求氨逃逸小于2.5ppm， 氨逃逸增加，電廠運行成本將增大。
[0005] b.氨氣比較容易和煙氣中的其他物質(zhì)反應(yīng)生成銨鹽--硫酸氫胺(ABS)，在低溫 時，ABS會吸收煙氣中的水分，形成腐蝕性的粘稠物體，并堵塞催化劑，造成催化劑失活。煙 氣經(jīng)過空氣預(yù)熱器時，在熱交換表面會形成ABS，并產(chǎn)生沉積，降低空氣預(yù)熱器的效率。
[0006] c.注入過量的氨不僅會增加對設(shè)備的腐蝕，縮短SCR催化劑壽命，還會污染煙塵， 增加空氣預(yù)熱器中氨鹽的沉積，以及增加向大氣的氨排放。
[0007] 因此，一般工程應(yīng)用中都需要對氨逃逸率（即未經(jīng)反應(yīng)即排出的NH3量與噴入的 NH3量之比）進行監(jiān)測和控制。目前，氨逃逸率的測量方法主要有如下幾種：
[0008] (1)激光在位測量法
[0009] 激光在位測量法采用激光吸收光譜技術(shù)通過分析光被氣體的選擇吸收來測得氣 體的濃度，在采樣栗的作用下，氣體經(jīng)預(yù)處理后進入NH 3分析模塊，測量NH3成分，整個流路 有高溫伴熱，避免水汽冷凝污染流路以及銨鹽結(jié)晶堵塞流路。該種測量方法的不足之處是 需要就地氣體預(yù)處理系統(tǒng)，氣路系統(tǒng)維護工作量大，而且取樣管路的長度受測量儀器和現(xiàn) 場條件的限制，一般小于2米，管路過長會對取樣準確性造成一定的影響。
[0010] (2)化學(xué)發(fā)光分析法
[0011]該方法首先將抽取的樣氣NH3轉(zhuǎn)化為N0,并采用化學(xué)熒光分析法檢測微量N0,再將 檢測結(jié)果轉(zhuǎn)換成氨的測量值。轉(zhuǎn)化過程通過轉(zhuǎn)化爐完成，通過分析儀測得NT(總氮)濃度、 ΝΟχ濃度、N0濃度，最終通過計算得到氨逃逸量：
[0012] NH3 = NT-N0x〇
[0013] 但化學(xué)發(fā)光分析法存在轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換效率問題，抽取的樣氣處于高溫、高粉塵、高濕 及高腐蝕環(huán)境中，取樣探頭易堵塞，系統(tǒng)易腐蝕，使轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換效率降低。另外，在樣氣的抽 取及傳輸過程中存在水分吸收微量氨等影響因素，造成一定的氨損耗，降低了氨逃逸率的 測量精度。
[0014] 綜上所述，傳統(tǒng)氨逃逸率測量方法的測量結(jié)果均存在較大的偏差，因此為脫硫脫 硝系統(tǒng)找尋一種準確性高、實時性好的氨逃逸率測量方法具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 本發(fā)明的目的在于客服現(xiàn)有技術(shù)之弊端，提供一種用于脫硫脫硝控制氨逃逸率的 在線計算方法，提高氨逃逸率實時計算的準確性，以便更精確地對噴氨量進行在線校正。
[0016] 本發(fā)明所述問題是以下述技術(shù)方案解決的：
[0017] -種用于脫硫脫硝控制的氨逃逸率在線獲取方法，所述方法在燃煤機組SCR脫硝 系統(tǒng)運行狀態(tài)下，對煙氣成分分析儀給出的脫硝系統(tǒng)SCR反應(yīng)器入、出口的N0 X濃度數(shù)據(jù)進 行含氧量折算，得到反應(yīng)器入、出口煙氣實際含氧量下的N0和N02含量，然后根據(jù)折算結(jié)果 及SCR反應(yīng)器入口的噴氨量和煙氣流量的數(shù)據(jù)計算出氨逃逸率。
[0018] 上述用于脫硫脫硝控制的氨逃逸率在線獲取方法，所述方法按以下步驟進行：
[0019] a. SCR反應(yīng)器入出口 NOx含量的氧量折算校正
[0020] ①利用煙氣成分分析儀給出的標(biāo)準狀態(tài)下，含氧量為6%時，反應(yīng)器入口干煙氣中 ΝΟχ的含丨」^和反應(yīng)器出口干煙氣中N0X的含丨'計算出頭際含氧下 反應(yīng)器入口Ν0χ含量和出口Ν0χ含量
[0021]
[0022]
[0023] 式中_^2,__、*_為反應(yīng)器入口煙氣含氧量;t+.Cte為反應(yīng)器出口煙氣含氧量；
[0024] ②計算反應(yīng)器入口煙氣實際含氧量下的N0含量CNQ_In和N〇2含量?，以及反應(yīng) 器出口煙氣實際含氧量下的N0含量CNCLQut和N〇2含量:
[0029] b.反應(yīng)耗氨量計算：
[0030]
[0031] 式中Vgas為煙氣流量，KNm3/h; Wa為理論耗氨量的值，kg/h;
[0032] c.計算氨逃逸率：
[0033]
[0034] 式中（i)表示當(dāng)前采樣時刻;Wzj為SCR反應(yīng)器入口噴入的氨量測量值，kg/h;值，p為 此時刻的氨逃逸率，yg/m 3。
[0035] 本發(fā)明根據(jù)脫硝的實際效果在線計算SCR脫硝系統(tǒng)的氨逃逸率，在流量處理過程 中將氮氧化物細分為N0和N02進行分析計算，大大提高了計算結(jié)果的準確性;該方法對SCR 反應(yīng)器入口的噴氨量及煙氣流量進行實時采集，從而保證了氨逃逸率計算的實時性。
【附圖說明】
[0036]圖1是SCR脫硝系統(tǒng)噴氨工藝流程圖。
[0037] 文中各符號為，為煙氣中N0X濃度，（mg/Nm3,標(biāo)準狀態(tài)、實際含氧量下的干煙 氣）；Cnq為標(biāo)準狀態(tài)、實際干煙氣含氧量下N0濃度(mg/Nm3); 為標(biāo)準狀態(tài)、實際干煙氣含 氧量下N〇2的濃度(mg/Nm3); 為標(biāo)準狀態(tài)下，含氧量為6%時，反應(yīng)器入口干煙氣 中NOx的含量人v〇,丨為標(biāo)準狀態(tài)下，含氧量為6%時，反應(yīng)器出□干煙氣中NOx的含量； 為實際含氧量下反應(yīng)器入口 NOx含量；為實際含氧量下反應(yīng)器出口 NOx含量； "為反應(yīng)器入口煙氣含氧量;匕2.一為反應(yīng)器出口煙氣含氧量;Cno-In為反應(yīng)器入口煙氣實 際含氧量下的N0含量；為反應(yīng)器入口煙氣實際含氧量下的N〇2含量;CNQJXit為反應(yīng)器出 口煙氣實際含氧量下的N0含量；為反應(yīng)器出口煙氣實際含氧量下的N〇2含量;Vgas為 煙氣流量，KNm 3/h; Wa為理論耗氨量的值，kg/h; Wzj為SCR反應(yīng)器入口噴入的氨量測量值，kg/ h;p為此時刻的氨逃逸，yg/m3。
【具體實施方式】
[0038] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳述。
[0039] SCR脫硝系統(tǒng)工藝流程如圖1所示，SCR采用低溫反應(yīng)方式，來自氨站的氨氣和來自 送風(fēng)系統(tǒng)的稀釋空氣混合，由噴氨格柵的噴嘴噴出，并與省煤器出口的煙氣充分混合后，流 經(jīng)催化劑，在催化劑的作用下，利用還原劑氨氣的選擇性優(yōu)先與NOx發(fā)生反應(yīng)，將其還原成 氮氣和水，從而達到脫硝的目的。氨作為還原劑，在反應(yīng)過程中會有部分未反應(yīng)的氨隨煙氣 一并進入到下游設(shè)備，形成氨逃逸。
[0040] 氨逃逸率作為噴氨量是否過量的重要指標(biāo)，具有十分重要的監(jiān)測意義。氨氣過量 不僅縮短SCR催化劑的壽命，同時增大煙氣腐蝕性，污染煙塵。本發(fā)明是根據(jù)脫硝的實際原 理及效果，在線測量計算氨逃逸率，具有實時性強、準確性高的優(yōu)點。
[0041 ]本發(fā)明由以下三個模塊組成：
[0042] (l)SCR反應(yīng)器入出口 NOx含氧量折算校正模塊
[0043] (2)反應(yīng)耗氨量計算模塊
[0044] (3)氨逃逸率計算模塊
[0045] 1. SCR反應(yīng)器入出口 NOx含氧量折算校正模塊
[0046]本發(fā)明中，進行煙氣流量標(biāo)定需用到標(biāo)準狀態(tài)、實際干煙氣與含氧量下N0X濃度 (mg/Nm3)，但煙氣成分分析儀給出的是符合環(huán)保標(biāo)準的修正到標(biāo)準狀態(tài)下含氧量為6%時 的干煙氣中N0 X濃度，所以必須對儀表給出的脫硝系統(tǒng)入出口的N0X濃度數(shù)據(jù)進行含氧量折 算。
[0047] 在脫硝系統(tǒng)中，煙氣中實際的氮氧化物成分仍然是NO約占總體積的95%，N02約占 總體積的5%。因此可按公式（1)和公式(2)計算出反應(yīng)器入出口煙氣的N0和N0 2含量。
[0048] (1)
[0049] ⑵
[0050] 式中：Go,為煙氣中紙濃度，（mg/Nm3,標(biāo)準狀態(tài)、實際含氧量下的干煙氣），C NQ為標(biāo) 準狀態(tài)、實際干煙氣含氧量下N0濃度(mg/Nm3); 為標(biāo)準狀態(tài)、實際干煙氣含氧量下N〇2的 濃度(mg/Nm3); 1.34為N0的體積分率(ppmv)轉(zhuǎn)化為質(zhì)量濃度(mg/Nm3)的系數(shù)。
[0051] 已知反應(yīng)器入口標(biāo)準狀態(tài)下，含氧量為6%時的干煙氣中N0X含量為/fl，則 實際含氧量下反應(yīng)器入口 N0X含量_?Β通過下式計算：
[0052]
(3)
[0053]因此可按公式(4)和公式(5)計算出反應(yīng)器入口煙氣實際含氧量下的Ν0含量CN0_In 和N〇2含量^。：
[0054] (4)
[0055] (5)
[0056]同理按公式(4)和公式(5)計算出反應(yīng)器出口煙氣實際含氧量下的N0含量&〇_(^和 N〇2含量。
[0057]
[0058]
[0059]
[0060] 2.反應(yīng)耗按量計算模塊
[0061]在電廠DCS系統(tǒng)中，可對本發(fā)明中用到的測量數(shù)據(jù)，即反應(yīng)器進出口Ν0Χ含量、煙氣 含氧量、入口的噴氨量及煙氣流量進行準確測量，實時采集。
[0062]利用模塊1的折算結(jié)果，按下式計算反應(yīng)耗按量：
[0063]
[0064] 其中，Vgas--煙氣流量，KNm3/h
[0065] ffa一一為理論耗氨氣量的值，kg/h;
[0066] 3.氨逃逸率計算模塊
[0067]
[0068] 其中，i 當(dāng)前米樣時刻
[0069] ffzj--反應(yīng)器入口噴入的氨量測量值，kg/h
[0070] p--此時刻的氨逃逸率，yg/m3。
【主權(quán)項】
1. 一種用于脫硫脫硝控制的氨逃逸率在線獲取方法，其特征是，所述方法在燃煤機組 SCR脫硝系統(tǒng)運行狀態(tài)下，對煙氣成分分析儀給出的脫硝系統(tǒng)SCR反應(yīng)器入、出口的NOx濃度 數(shù)據(jù)進行含氧量折算，得到反應(yīng)器入、出口煙氣實際含氧量下的NO和N02含量，然后根據(jù)折 算結(jié)果及SCR反應(yīng)器入口的噴氨量和煙氣流量的數(shù)據(jù)計算出氨逃逸率。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于脫硫脫硝控制的氨逃逸率在線獲取方法，其特征是， 所述方法按W下步驟進行： a. SCR反應(yīng)器入出口 NOx含量的氧量折算校正 ① 利用煙氣成分分析儀給出的標(biāo)準狀態(tài)下，含氧量為6 %時，反應(yīng)器入口干煙氣中NOx的 含量Cwo,抑0,.)_/。和反應(yīng)器出口干煙氣中NOx的含量f Λ?, (，計算出實際含氧量下反應(yīng)器 入口 NOx含量A和出口 NOx含量Q。, ;式中C.:_/u為反應(yīng)器入口煙氣含氧量;心?為反應(yīng)器出口煙氣含氧量； ② 計算反應(yīng)器入口煙氣實際含氧量下的NO含量CNCLIn和Ν02含W及反應(yīng)器出口 煙氣實際含氧量下的NO含量CNOut和Ν02含;式中Vgas為煙氣流量，KNmVh ; Wa為理論耗氨量的值，kg/h ; C.計算氨逃逸率：式中（i)表示當(dāng)前采樣時刻;Wz功SCR反應(yīng)器入口噴入的氨量測量值，kg/h;值，P為此時 刻的氨逃逸率，單位為:yg/m3。
【文檔編號】G06Q50/06GK105975789SQ201610332481
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月18日
【發(fā)明人】金秀章, 劉瀟, 尹子劍, 張少康, 佟純濤, 尹曉菁, 郝兆平
【申請人】華北電力大學(xué)（保定）