氮氧化物是主要的大氣污染物之一，其大量排放加劇了酸雨、光化學(xué)煙霧、區(qū)域細(xì)粒危害以及煙霧等污染的形成，對人類的健康和生存造成了極大的危害。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017年中國發(fā)電設(shè)備容量為1.77703TW，其中火設(shè)備容量為1.10604TW一氧化碳報(bào)警器，占總設(shè)備容量的62.24%。
火力發(fā)電仍然是中國供電的主要形式和大氣污染物的主要排放來源，是實(shí)施主要污染物總量控制的重點(diǎn)領(lǐng)域之一。國家發(fā)展改革委、環(huán)境保護(hù)部和國家能源局聯(lián)合發(fā)布《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計(jì)劃(2014-2020年)》，明確提出東部地區(qū)新建燃煤機(jī)組大氣污染物排放濃度基本達(dá)到燃?xì)鈾C(jī)組排放限制，其中氮氧化物排放濃度(質(zhì)量濃度，下同)不超過50mg/m3。
近年來，一些地方提出了更高的排放標(biāo)準(zhǔn)，北京市鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(DB11/139-2015)和鄭州市2017年大氣污染防治攻勢行動方案要求新鍋爐NOx排放量低于30mg/m3。陜西環(huán)境保護(hù)廳要求省內(nèi)西安、寶雞等五市煤氣鍋爐進(jìn)行低氮排放改造，保證NOX排放低于30mg/m3。
《深圳市大氣質(zhì)量環(huán)境提高計(jì)劃(2017-2020)》要求新燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組設(shè)置低氮燃燒器和可選催化還原SCR脫硝設(shè)備，將NOX排放控制在15mg/m3以下，到2020年底全市現(xiàn)有燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組通過低氮燃燒器和SCR改造，將E級和F級發(fā)電機(jī)組NOx排放控制在25mg/m3和15mg/m3以下。
綜上所述，為了繼續(xù)實(shí)施大氣污染防治行動，戰(zhàn)勝藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)，中國在堅(jiān)持源頭防治的基礎(chǔ)上不斷提高污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。
脫硝系統(tǒng)的超低排放改造是目前燃煤電廠嚴(yán)格控制NOx排放的主要措施，其主要集中在增加催化劑層數(shù)、低氮燃燒器改造、煙道流場優(yōu)化、噴霧調(diào)整等方面。
國內(nèi)許多燃煤企業(yè)通過完成低氮燃燒器改造降低NOx生成量，脫硝系統(tǒng)超低排放改造主要選擇填充備用層催化劑提高脫硝系統(tǒng)效率的方案，滿足NOx排放環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的要求，但通過增加催化劑使用量提高效率，脫硝出口NOx濃度分布不均勻，局部脫硝氨濃度超過設(shè)計(jì)值和空氣預(yù)熱器堵塞嚴(yán)重等問題氮氧化物監(jiān)測系統(tǒng)，需要進(jìn)行脫硝診斷優(yōu)化試驗(yàn)，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行流場和噴霧優(yōu)化調(diào)整。
由于運(yùn)行狀況的復(fù)雜變化，離線脫硝診斷優(yōu)化調(diào)整的時(shí)效性難以長期維持。上述脫硝系統(tǒng)超低排放改造的重點(diǎn)在于提高脫硝效率和達(dá)標(biāo)排放，而忽略了脫硝自動調(diào)節(jié)控制質(zhì)量對SCR脫硝系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性的影響。
許多學(xué)者對脫硝自動調(diào)節(jié)控制、提高SCR在線優(yōu)化水平進(jìn)行了相關(guān)研究環(huán)氧乙烷報(bào)警器，通過對噴射氨均衡優(yōu)化自動控制，有效減少企業(yè)氨消耗量，節(jié)約單元運(yùn)行電力消耗，降低空氣預(yù)熱器堵塞風(fēng)險(xiǎn)，提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性
SCR脫硝自動調(diào)節(jié)控制的關(guān)鍵取決于獲得代表性強(qiáng)的SCR出口NOx濃度分布結(jié)果，結(jié)合鍋爐運(yùn)作的主要參數(shù)，有效指導(dǎo)各區(qū)域噴氨調(diào)節(jié)優(yōu)化。但是，現(xiàn)有的NOx在線監(jiān)測系統(tǒng)多采用單點(diǎn)或多點(diǎn)取樣混合后的測量模式，特別是煙道截面尺寸大時(shí)，NOx濃度分布不均勻，單點(diǎn)測量結(jié)果代表性差，多點(diǎn)混合測量結(jié)果不能滿足噴射氨的區(qū)域調(diào)整控制和基于NOx濃度分布的精細(xì)噴射調(diào)整
因此，本文旨在滿足動態(tài)噴氨分區(qū)調(diào)整和SCR運(yùn)行在線優(yōu)化需求，開發(fā)SCR出口煙NOx濃度分布在線監(jiān)控系統(tǒng)，在燃煤發(fā)電廠進(jìn)行應(yīng)用示范。該系統(tǒng)的應(yīng)用可以顯著提高SCR運(yùn)行在線優(yōu)化水平，為企業(yè)建立控制和減少氨逃脫、空預(yù)器堵塞、鼓風(fēng)機(jī)消耗增加、腐蝕等風(fēng)險(xiǎn)的有效解決方案，提供重要的數(shù)據(jù)支持和技術(shù)支持。
由于SCR煙道是高溫、高濕、高粉塵的測量環(huán)境，煙道原位測量方式存在穩(wěn)定性差、可靠性低等問題。因此，本系統(tǒng)采用煙氣采樣、預(yù)處理、再測量的方式，同時(shí)為了解決現(xiàn)有NOx在線監(jiān)測系統(tǒng)的單點(diǎn)測量結(jié)果代表性差和多點(diǎn)混合測量結(jié)果不能滿足噴射氨的區(qū)域調(diào)整控制的問題，本系統(tǒng)根據(jù)噴射氨的區(qū)域分布特征在a側(cè)和b側(cè)的煙道各分為5個采樣區(qū)域，每個采樣區(qū)域?qū)?yīng)長度不同的3個高溫采樣探針，共構(gòu)成30個獨(dú)立的網(wǎng)格化采樣管道，有效地保證系統(tǒng)的測量結(jié)果
該系統(tǒng)主要由煙氣采樣、智能控制和煙氣濃度分析模塊等三個部分組成，如圖1所示。SCR出口待測煙在抽樣泵的作用下，在進(jìn)入人格化配置的高溫抽樣探針中，通過抽樣伴熱管道送到智能控制盤，智能控制盤根據(jù)設(shè)定的邏輯控制模式，根據(jù)電磁閥控制切換到特定的測量管道后氮氧化物監(jiān)測系統(tǒng)，測量煙流人冷卻器冷卻，最后送到煙分析儀
通過全巡回(a側(cè)和b側(cè))的檢查模式氮氧化物監(jiān)測系統(tǒng)，在20min內(nèi)依次獲得2側(cè)煙道共計(jì)30個檢查點(diǎn)的NO、O2、CO濃度，從而獲得煙道內(nèi)各氣體濃度全面分布的時(shí)空信息的單巡回(a側(cè)或b側(cè))的檢查模式，在10min內(nèi)依次獲得各煙道15個檢查點(diǎn)的NO、O2、CO濃度，從而獲得單側(cè)煙道內(nèi)各氣體濃度截面分布的時(shí)空信息另外，單側(cè)煙道15路采樣煙經(jīng)匯流管混合后，另一臺煙氣分析儀依次檢測獲得單側(cè)煙道NO和O2混合濃度值。
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