SCR脫硝裝置儀表系統(tǒng)探討

周必華，趙發(fā)生

（江蘇科行環(huán)?？萍加邢薰?，江蘇 鹽城 224051）

SCR脫硝裝置儀表系統(tǒng)探討

周必華，趙發(fā)生

（江蘇科行環(huán)?？萍加邢薰?，江蘇 鹽城 224051）

介紹了SCR脫硝裝置的簡(jiǎn)單流程及儀表系統(tǒng)，闡述了SCR脫硝裝置中重要的儀表設(shè)備及選型注意事項(xiàng)，對(duì)SCR脫硝裝置儀表的選型有一定的借鑒和參考作用。

SCR；脫硝；儀表；控制

隨著國(guó)內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步，人們生活水平的日益改善，全社會(huì)對(duì)環(huán)境的關(guān)注達(dá)到了空前的高度。目前在國(guó)家能源環(huán)保政策的鼓勵(lì)下，以選擇性催化劑還原法（SCR）為原理的脫硝裝置已成為電廠建設(shè)的不可或缺的組成部分。儀表系統(tǒng)是整個(gè)SCR脫硝裝置的“大腦”，儀表系統(tǒng)的性能及工作狀況的好壞，直接影響到工藝介質(zhì)及裝置設(shè)備的安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效益。

1 SCR脫硝裝置

SCR煙氣脫硝裝置最早于20世紀(jì)70年代晚期在日本的工業(yè)鍋爐和電站機(jī)組中得到應(yīng)用。由于SCR法煙氣脫硝技術(shù)成熟且具有高效率的特點(diǎn)（目前最高的脫硝效率能達(dá)到95%以上），因此在世界范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。

SCR脫硝裝置一般由氨儲(chǔ)存系統(tǒng)、氨制備系統(tǒng)、氨噴射系統(tǒng)、氨反應(yīng)系統(tǒng)及儀表控制系統(tǒng)組成。來(lái)自氨儲(chǔ)存系統(tǒng)的液氨經(jīng)過(guò)氨制備系統(tǒng)形成氨氣，氨氣與來(lái)自稀釋風(fēng)機(jī)的空氣充分混合后經(jīng)噴氨格柵噴射入反應(yīng)器。脫硝的整個(gè)流程都由儀表控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，所以?xún)x控系統(tǒng)是整個(gè)SCR脫硝裝置的關(guān)鍵部件。SCR脫硝裝置的工作流程見(jiàn)圖1。

圖1 SCR脫硝裝置的工作流程

SCR脫硝裝置中的儀表設(shè)備主要有：儀表閥門(mén)、煙氣分析儀、煙氣流量計(jì)檢測(cè)儀、熱電偶熱電阻、液位計(jì)、壓力變送器及部分就地儀表等，而儀表閥門(mén)、煙氣分析儀和煙氣流量計(jì)檢測(cè)儀則是整個(gè)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。

2 儀表閥門(mén)

閥門(mén)是流體輸送系統(tǒng)中的控制部件，具有截止、調(diào)節(jié)、導(dǎo)流、防止逆流、穩(wěn)壓、分流或溢流泄壓等功能。SCR脫硝裝置中的儀表閥門(mén)主要有：氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥、儀表根部閥、氣源球閥等。儀表閥門(mén)執(zhí)行的每個(gè)動(dòng)作都由SCR儀控系統(tǒng)控制。

氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥主要安裝于氨儲(chǔ)罐入口管道、蒸發(fā)器蒸氣及液氨入口管道、反應(yīng)器氨氣閥組等，閥體形式一般為球閥，閥體材質(zhì)不低于SS304，配有單作用的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，電磁閥建議選用ASCO、NORGREN等品牌，防護(hù)等級(jí)為IP65，防爆等級(jí)不低于Exia Ⅱ BT4。

氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥主要用于調(diào)節(jié)蒸發(fā)器入口蒸氣量和噴射系統(tǒng)噴氨量的大小，閥體形式為截止閥，閥體材質(zhì)不低于SS304，定位器品牌采用ABBFISHERSAMSON，要求具有三斷保護(hù)，防護(hù)等級(jí)為IP65，防爆等級(jí)不低于ExiaⅡ BT4。SCR反應(yīng)器氨氣調(diào)節(jié)閥的控制邏輯如圖2所示。儀表根部閥用于壓力變送器及壓力表等設(shè)備的安裝，氣源球閥則用于氣動(dòng)閥門(mén)的氣源入口管道。

圖2 SCR反應(yīng)器氨氣調(diào)節(jié)閥的控制邏輯

3 煙氣分析儀

煙氣分析儀是用來(lái)測(cè)量燃料燃燒工業(yè)鍋爐所產(chǎn)生的煙氣中污染氣體成分的儀器，一般由紅外、化學(xué)發(fā)光、電化學(xué)等多種傳感器組成，主要測(cè)量對(duì)象有O2、CO、CO2、SO2、NOx等。利用煙氣分析儀可以對(duì)燃料的燃燒過(guò)程進(jìn)行分析，計(jì)算燃料的燃燒效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能生產(chǎn)；還可以對(duì)燃燒中產(chǎn)生的氣態(tài)污染物（SO2、NOx等）及溫室氣體（CO2等）進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)和計(jì)算。煙氣分析儀可以按使用方式分為便攜式煙氣分析儀和在線式煙氣連續(xù)監(jiān)測(cè)分析儀。所謂“在線式監(jiān)測(cè)”就是指在不影響設(shè)備運(yùn)行的條件下，對(duì)設(shè)備的狀況連續(xù)或定時(shí)進(jìn)行的監(jiān)測(cè)，通常是自動(dòng)進(jìn)行的。相對(duì)來(lái)說(shuō)離線監(jiān)測(cè)就是不定時(shí)的、需要人工操作的監(jiān)測(cè)，通常使用的是便攜式煙氣分析儀。在SCR脫硝裝置中一般安裝在線煙氣連續(xù)監(jiān)測(cè)分析儀。

為計(jì)算SCR脫硝裝置所需的噴氨量，SCR反應(yīng)器入口的測(cè)量參數(shù)一般為NO、O2、煙氣流量等。反應(yīng)器入口煙氣檢測(cè)儀一般采用稀釋取樣最后用化學(xué)發(fā)光法分析，典型滯后時(shí)間為2min。反應(yīng)器入口測(cè)量的NO含量高，日久積累在管壁的銨鹽會(huì)越來(lái)越多，最終導(dǎo)致管路堵塞，只能全部更換。為了解決采樣管易堵塞的問(wèn)題，必須縮短分析儀反吹的間隔時(shí)間，一般設(shè)定2～4h，且為防止數(shù)據(jù)對(duì)噴氨量計(jì)算產(chǎn)生影響，反吹時(shí)分析儀的數(shù)據(jù)應(yīng)保持不變。

SCR脫硝反應(yīng)器出口測(cè)量參數(shù)為NO、O2、NH3。測(cè)量殘余NH3為了反饋調(diào)節(jié)SCR噴氨量及銨鹽對(duì)脫硫石膏的影響。NH3分析儀一般采用激光光譜分析法的原理進(jìn)行測(cè)量，為考慮振動(dòng)對(duì)光路及精度的影響，建議采用單插式、原位式的安裝方式進(jìn)行安裝。

4 煙氣流量檢測(cè)儀

在SCR脫硝裝置中，為了計(jì)算噴氨量的大小，必須實(shí)時(shí)檢測(cè)煙氣流量。由于鍋爐煙風(fēng)道截面積很大，風(fēng)量難以直接測(cè)量，通常做法是測(cè)量煙道內(nèi)的煙氣流速，用煙氣流速乘以煙道面積，求得煙氣量。常用于SCR脫硝裝置中的煙氣流量檢測(cè)儀主要有熱導(dǎo)式流量計(jì)和差壓式流量計(jì)等。

4.1 熱導(dǎo)式煙氣流量計(jì)

熱導(dǎo)式煙氣流量檢測(cè)儀是利用流動(dòng)中的流體與熱源之間熱量交換的關(guān)系來(lái)測(cè)量流量的儀表，其典型的傳感器元件包括兩個(gè)溫度傳感器，這兩個(gè)溫度傳感器分別布置與氣流中的兩金屬細(xì)管內(nèi)。其中一個(gè)溫度傳感器測(cè)得氣流溫度T，另一細(xì)管經(jīng)功率恒定的電熱絲加熱，其溫度Tv高于氣體溫度，且氣體靜止時(shí)Tv最高。隨著質(zhì)量流速的增加，氣流會(huì)帶走更多熱量，導(dǎo)致溫度下降，測(cè)得△T = Tv - T。這種方法稱(chēng)為“恒溫差法”。

熱導(dǎo)式煙氣流量檢測(cè)儀具有阻力小、組成簡(jiǎn)單、故障率低等特點(diǎn)，且傳感器部分可采用耐高溫、耐磨損的材料，適用于高溫、高粉塵的SCR煙道中。

4.2 差壓式流量計(jì)

差壓式流量計(jì)通過(guò)測(cè)量總壓與靜壓之差及動(dòng)壓，求得介質(zhì)流速。適用于測(cè)量大截面氣體流速的差壓式流量計(jì)一般有皮托管、阿牛巴和文丘里流量計(jì)等，這幾種流量計(jì)原理相同，構(gòu)成相似，均由取壓部件、導(dǎo)壓部件和壓力測(cè)量部件構(gòu)成。

普通皮托管由插入管道的一個(gè)圓柱形探測(cè)管組成，其測(cè)量結(jié)果是流通面上一個(gè)點(diǎn)的速度。

阿牛巴流量計(jì)又稱(chēng)平均皮托管，其取壓方式為多點(diǎn)取壓，測(cè)量結(jié)果為多個(gè)取壓點(diǎn)的平均速度。阿牛巴流量計(jì)在精度、安裝方便性和阻力方面也較普通皮托管有所改善。但在高粉塵煙氣中，阿牛巴流量計(jì)取壓孔容易堵塞，影響其穩(wěn)定運(yùn)行。

多點(diǎn)多重文丘里流量計(jì)的取壓部件也是多點(diǎn)取壓型，采用插入式安裝方式，測(cè)量裝置使用可靠性高。安裝在高粉塵區(qū)時(shí)，文丘里流量計(jì)采用316噴涂碳化鎢材質(zhì)不銹鋼作為傳感器，增加傳感器的抗磨性能，延長(zhǎng)使用壽命。多點(diǎn)多重文丘里流量計(jì)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

考慮到SCR脫硝裝置區(qū)域煙氣的高溫、高壓、大截面及振動(dòng)等特點(diǎn)，普通皮托管流量計(jì)已不適合使用，選用阿牛巴和多點(diǎn)多重文丘里流量計(jì)時(shí)應(yīng)考慮傳感器部件具有防磨、防腐、耐高溫等特點(diǎn)，傳感部件應(yīng)防堵并加裝反吹裝置。

5 結(jié)語(yǔ)

圖3 多點(diǎn)多重文丘里流量計(jì)結(jié)構(gòu)圖

儀表系統(tǒng)是SCR脫硝裝置的重要組成部分，通過(guò)對(duì)儀表系統(tǒng)的合理選型及優(yōu)化配置，不僅可以增加SCR脫硝裝置的脫硝效率，同時(shí)也節(jié)省了氨的使用量，減少了能源消耗。

[1] 自動(dòng)化儀表選型設(shè)計(jì)規(guī)定（HG/T20507-2000）[S].

[2] 火力發(fā)電廠脫硝系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)指導(dǎo)（Q/DG 1-J004-2010）[K].

[3] 段傳和，夏懷祥.燃煤電站SCR煙氣脫硝工程技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2009.

Probe into Instrument System of SCR Denitration Installation

ZHOU Bi-hua, ZHAO Fa-sheng
(Jiangsu Kehang Environmental Protection Technology Co., Ltd, Jiangsu Yancheng 224051, China)

The paper presents the simple flow and instrument system of SCR denitration installation, expatiates the key instrument installation and the attention matters of type selection in SCR denitration installation. They provide the use for reference and learning role for the type selection of SCR denitration installation.

SCR; denitration; installation; control

X701

A

1006-5377（2015）02-0058-03