SCR脱硝装置仪表系统探讨

周必华，赵发生

（江苏科行环保科技有限公司，江苏 盐城 224051）

SCR脱硝装置仪表系统探讨

周必华，赵发生

（江苏科行环保科技有限公司，江苏 盐城 224051）

介绍了SCR脱硝装置的简单流程及仪表系统，阐述了SCR脱硝装置中重要的仪表设备及选型注意事项，对SCR脱硝装置仪表的选型有一定的借鉴和参考作用。

SCR；脱硝；仪表；控制

随着国内社会经济的发展、科技的进步，人们生活水平的日益改善，全社会对环境的关注达到了空前的高度。目前在国家能源环保政策的鼓励下，以选择性催化剂还原法（SCR）为原理的脱硝装置已成为电厂建设的不可或缺的组成部分。仪表系统是整个SCR脱硝装置的“大脑”，仪表系统的性能及工作状况的好坏，直接影响到工艺介质及装置设备的安全运行和经济效益。

1 SCR脱硝装置

SCR烟气脱硝装置最早于20世纪70年代晚期在日本的工业锅炉和电站机组中得到应用。由于SCR法烟气脱硝技术成熟且具有高效率的特点（目前最高的脱硝效率能达到95%以上），因此在世界范围内得到了广泛应用。

SCR脱硝装置一般由氨储存系统、氨制备系统、氨喷射系统、氨反应系统及仪表控制系统组成。来自氨储存系统的液氨经过氨制备系统形成氨气，氨气与来自稀释风机的空气充分混合后经喷氨格栅喷射入反应器。脱硝的整个流程都由仪表控制系统进行控制，所以仪控系统是整个SCR脱硝装置的关键部件。SCR脱硝装置的工作流程见图1。

图1 SCR脱硝装置的工作流程

SCR脱硝装置中的仪表设备主要有：仪表阀门、烟气分析仪、烟气流量计检测仪、热电偶热电阻、液位计、压力变送器及部分就地仪表等，而仪表阀门、烟气分析仪和烟气流量计检测仪则是整个控制系统的关键设备。

2 仪表阀门

阀门是流体输送系统中的控制部件，具有截止、调节、导流、防止逆流、稳压、分流或溢流泄压等功能。SCR脱硝装置中的仪表阀门主要有：气动开关阀、气动调节阀、仪表根部阀、气源球阀等。仪表阀门执行的每个动作都由SCR仪控系统控制。

气动开关阀主要安装于氨储罐入口管道、蒸发器蒸气及液氨入口管道、反应器氨气阀组等，阀体形式一般为球阀，阀体材质不低于SS304，配有单作用的气动执行机构，电磁阀建议选用ASCO、NORGREN等品牌，防护等级为IP65，防爆等级不低于Exia Ⅱ BT4。

气动调节阀主要用于调节蒸发器入口蒸气量和喷射系统喷氨量的大小，阀体形式为截止阀，阀体材质不低于SS304，定位器品牌采用ABBFISHERSAMSON，要求具有三断保护，防护等级为IP65，防爆等级不低于ExiaⅡ BT4。SCR反应器氨气调节阀的控制逻辑如图2所示。仪表根部阀用于压力变送器及压力表等设备的安装，气源球阀则用于气动阀门的气源入口管道。

图2 SCR反应器氨气调节阀的控制逻辑

3 烟气分析仪

烟气分析仪是用来测量燃料燃烧工业锅炉所产生的烟气中污染气体成分的仪器，一般由红外、化学发光、电化学等多种传感器组成，主要测量对象有O2、CO、CO2、SO2、NOx等。利用烟气分析仪可以对燃料的燃烧过程进行分析，计算燃料的燃烧效率，实现节能生产；还可以对燃烧中产生的气态污染物（SO2、NOx等）及温室气体（CO2等）进行连续监测和计算。烟气分析仪可以按使用方式分为便携式烟气分析仪和在线式烟气连续监测分析仪。所谓“在线式监测”就是指在不影响设备运行的条件下，对设备的状况连续或定时进行的监测，通常是自动进行的。相对来说离线监测就是不定时的、需要人工操作的监测，通常使用的是便携式烟气分析仪。在SCR脱硝装置中一般安装在线烟气连续监测分析仪。

为计算SCR脱硝装置所需的喷氨量，SCR反应器入口的测量参数一般为NO、O2、烟气流量等。反应器入口烟气检测仪一般采用稀释取样最后用化学发光法分析，典型滞后时间为2min。反应器入口测量的NO含量高，日久积累在管壁的铵盐会越来越多，最终导致管路堵塞，只能全部更换。为了解决采样管易堵塞的问题，必须缩短分析仪反吹的间隔时间，一般设定2～4h，且为防止数据对喷氨量计算产生影响，反吹时分析仪的数据应保持不变。

SCR脱硝反应器出口测量参数为NO、O2、NH3。测量残余NH3为了反馈调节SCR喷氨量及铵盐对脱硫石膏的影响。NH3分析仪一般采用激光光谱分析法的原理进行测量，为考虑振动对光路及精度的影响，建议采用单插式、原位式的安装方式进行安装。

4 烟气流量检测仪

在SCR脱硝装置中，为了计算喷氨量的大小，必须实时检测烟气流量。由于锅炉烟风道截面积很大，风量难以直接测量，通常做法是测量烟道内的烟气流速，用烟气流速乘以烟道面积，求得烟气量。常用于SCR脱硝装置中的烟气流量检测仪主要有热导式流量计和差压式流量计等。

4.1 热导式烟气流量计

热导式烟气流量检测仪是利用流动中的流体与热源之间热量交换的关系来测量流量的仪表，其典型的传感器元件包括两个温度传感器，这两个温度传感器分别布置与气流中的两金属细管内。其中一个温度传感器测得气流温度T，另一细管经功率恒定的电热丝加热，其温度Tv高于气体温度，且气体静止时Tv最高。随着质量流速的增加，气流会带走更多热量，导致温度下降，测得△T = Tv - T。这种方法称为“恒温差法”。

热导式烟气流量检测仪具有阻力小、组成简单、故障率低等特点，且传感器部分可采用耐高温、耐磨损的材料，适用于高温、高粉尘的SCR烟道中。

4.2 差压式流量计

差压式流量计通过测量总压与静压之差及动压，求得介质流速。适用于测量大截面气体流速的差压式流量计一般有皮托管、阿牛巴和文丘里流量计等，这几种流量计原理相同，构成相似，均由取压部件、导压部件和压力测量部件构成。

普通皮托管由插入管道的一个圆柱形探测管组成，其测量结果是流通面上一个点的速度。

阿牛巴流量计又称平均皮托管，其取压方式为多点取压，测量结果为多个取压点的平均速度。阿牛巴流量计在精度、安装方便性和阻力方面也较普通皮托管有所改善。但在高粉尘烟气中，阿牛巴流量计取压孔容易堵塞，影响其稳定运行。

多点多重文丘里流量计的取压部件也是多点取压型，采用插入式安装方式，测量装置使用可靠性高。安装在高粉尘区时，文丘里流量计采用316喷涂碳化钨材质不锈钢作为传感器，增加传感器的抗磨性能，延长使用寿命。多点多重文丘里流量计结构图如图3所示。

考虑到SCR脱硝装置区域烟气的高温、高压、大截面及振动等特点，普通皮托管流量计已不适合使用，选用阿牛巴和多点多重文丘里流量计时应考虑传感器部件具有防磨、防腐、耐高温等特点，传感部件应防堵并加装反吹装置。

5 结语

图3 多点多重文丘里流量计结构图

仪表系统是SCR脱硝装置的重要组成部分，通过对仪表系统的合理选型及优化配置，不仅可以增加SCR脱硝装置的脱硝效率，同时也节省了氨的使用量，减少了能源消耗。

[1] 自动化仪表选型设计规定（HG/T20507-2000）[S].

[2] 火力发电厂脱硝系统设计技术指导（Q/DG 1-J004-2010）[K].

[3] 段传和，夏怀祥.燃煤电站SCR烟气脱硝工程技术[M].北京：中国电力出版社，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