通過對SCR入口NOx濃度的流場特性進行實時檢測與分析，深入研究脫硝系統噴氨實時優化方案；將SCR脫硝反應器進行分區設計，提出一種模糊控制與均衡控制相結合的前饋串級控制方法來提高NH₃/NOx混合效率，從而減少氨逃逸率。

目前，氮氧化物對環境的影響日益嚴重，NOx的排放控制要求更加嚴格。我國已對大量機組增建脫硝設施以及進行脫硝技術改造，而選擇性催化還原法（SCR）也是眾多脫硝技術中達到經濟滿意效果、得到廣泛應用的技術。國內對SCR改造的同時也發現了一些問題，包括噴氨不均、催化劑壽命縮短及氨逃逸造成的空預器堵塞等問題。其中一些SCR反應器由于未在試運期間進行噴氨優化，導致入口氨的分布不均勻，投運一段時間后氨逃逸導致空氣預熱器嚴重堵塞，甚至引起爐膛負壓波動，不得不停爐吹掃。因此對SCR入口NOx濃度場的檢測及降低氨逃逸是保證經濟性、安全性的必要技術。

目前對SCR噴氨控制的主要手段為煙氣管道內布置噴氨格柵（AIG），在AIG控制方式中應用較為廣泛的是分區控制式AIG，此方法將煙道截面分為若干區域，對每個區域的噴氨量單獨控制。實驗數據顯示，煙氣流在煙道內的分布特性隨著鍋爐負荷、磨煤機組合、各個風門開度等因素的影響而變化。而在變工況條件下傳統的PID調節無法連續有效的控制不同區域的噴氨量，調節系統會出現延遲性和發散性，的噴氨控制難以得保證。實踐表明，通過分區優化噴氨量控制策略可以在變工況下保證良好的NH3/NOx混合均勻性，明顯減少SCR出口NOx濃度，使SCR出口氨逃逸大幅減小。

本文采用離散取樣的方法對SCR入口、出口NOx流場特性進行分析，從降低氨逃逸的角度出發，設計研究了脫硝系統實時優化調整的控制方案，將多模式模糊推理算法作為前饋量在變工況下嚴格控制SCR出口NOx濃度達標，并利用均衡算法嚴格控制氨氮比。優化結果表明，該方法在滿足脫硝效率的同時，可以降低氨逃逸率并提高經濟性。

本文擬為600MW機組的SCR脫硝系統設計噴氨實時優化系統，脫硝系統采用雙側煙道SCR反應器。噴氨格柵布置在SCR反應器上升的垂直煙道內，將反應器的垂直面分為8個區域，利用網格法測定SCR入口NOx流場分布情況，根據煙道及噴氨噴嘴布置等設計為不同區域，每個區域設計對應的調節閥及出入口NOx濃度和O2量的在線快速斷面掃描測量裝置，各個區域獨立進行數據采集及控制，最終實現SCR出口截面NOx濃度場分布均勻。

閥門開度值和NOx測量值經通訊傳送給優化控制系統。同時優化控制系統從現場DCS中取得電廠運行的實時工況數據，通過優化算法將得到的閥門開度值傳送回給組閥驅動裝置，從而控制閥門開度的變化。

在進行噴氨優化設計前對SCR入口截面的NOx流場的測量數據為基礎，對其特性進行分析。通過相對標準偏差來衡量NOx流場的均勻性，其中濃度相對偏差δ定義為：

式中NOxi是測試區域的濃度值，n為區域個數，NOxave為所有區域濃度的平均值。在不同負荷下對出口NOx流場均勻性分析如表1所示。從表中可知，優化前在各個負荷下，NOx相對標準偏差的為60.8%，最小的為38.2%，且最小值與平均值差距較大，說明SCR脫硝入口NOx流場存在較為嚴重的分布不均現象，而每個區域噴氨量一致必將導致氨逃逸增大。

表1 調整前流場均勻性檢測數據

各負荷下SCR入口流場分布如圖1所示。一般SCR出口NOx濃度場分布不均勻，出口氨逃逸分布也不均勻。NOx濃度越小的區域，氨逃逸量越大，從而造成空預器堵塞和腐蝕等問題，增加了維護難度同時對經濟性產生不利影響。