通过对SCR入口NOx浓度的流场特性进行实时检测与分析，深入研究脱硝系统喷氨实时优化方案；将SCR脱硝反应器进行分区设计，提出一种模糊控制与均衡控制相结合的前馈串级控制方法来提高NH₃/NOx混合效率，从而减少氨逃逸率。

目前，氮氧化物对环境的影响日益严重，NOx的排放控制要求更加严格。我国已对大量机组增建脱硝设施以及进行脱硝技术改造，而选择性催化还原法（SCR）也是众多脱硝技术中达到经济满意效果、得到广泛应用的技术。国内对SCR改造的同时也发现了一些问题，包括喷氨不均、催化剂寿命缩短及氨逃逸造成的空预器堵塞等问题。其中一些SCR反应器由于未在试运期间进行喷氨优化，导致入口氨的分布不均匀，投运一段时间后氨逃逸导致空气预热器严重堵塞，甚至引起炉膛负压波动，不得不停炉吹扫。因此对SCR入口NOx浓度场的检测及降低氨逃逸是保证经济性、安全性的必要技术。

目前对SCR喷氨控制的主要手段为烟气管道内布置喷氨格栅（AIG），在AIG控制方式中应用较为广泛的是分区控制式AIG，此方法将烟道截面分为若干区域，对每个区域的喷氨量单独控制。实验数据显示，烟气流在烟道内的分布特性随着锅炉负荷、磨煤机组合、各个风门开度等因素的影响而变化。而在变工况条件下传统的PID调节无法连续有效的控制不同区域的喷氨量，调节系统会出现延迟性和发散性，最优的喷氨控制难以得保证。实践表明，通过分区优化喷氨量控制策略可以在变工况下保证良好的NH3/NOx混合均匀性，明显减少SCR出口NOx浓度，使SCR出口氨逃逸大幅减小。

本文采用离散取样的方法对SCR入口、出口NOx流场特性进行分析，从降低氨逃逸的角度出发，设计研究了脱硝系统实时优化调整的控制方案，将多模式模糊推理算法作为前馈量在变工况下严格控制SCR出口NOx浓度达标，并利用均衡算法严格控制氨氮比。优化结果表明，该方法在满足脱硝效率的同时，可以降低氨逃逸率并提高经济性。

本文拟为600MW机组的SCR脱硝系统设计喷氨实时优化系统，脱硝系统采用双侧烟道SCR反应器。喷氨格栅布置在SCR反应器上升的垂直烟道内，将反应器的垂直面分为8个区域，利用网格法测定SCR入口NOx流场分布情况，根据烟道及喷氨喷嘴布置等设计为不同区域，每个区域设计对应的调节阀及出入口NOx浓度和O2量的在线快速断面扫描测量装置，各个区域独立进行数据采集及控制，最终实现SCR出口截面NOx浓度场分布均匀。

阀门开度值和NOx测量值经通讯传送给优化控制系统。同时优化控制系统从现场DCS中取得电厂运行的实时工况数据，通过优化算法将得到的阀门开度值传送回给组阀驱动装置，从而控制阀门开度的变化。

在进行喷氨优化设计前对SCR入口截面的NOx流场的测量数据为基础，对其特性进行分析。通过相对标准偏差来衡量NOx流场的均匀性，其中浓度相对偏差δ定义为：

式中NOxi是测试区域的浓度值，n为区域个数，NOxave为所有区域浓度的平均值。在不同负荷下对出口NOx流场均匀性分析如表1所示。从表中可知，优化前在各个负荷下，NOx相对标准偏差最大的为60.8%，最小的为38.2%，且最大最小值与平均值差距较大，说明SCR脱硝入口NOx流场存在较为严重的分布不均现象，而每个区域喷氨量一致必将导致氨逃逸增大。

表1 调整前流场均匀性检测数据

各负荷下SCR入口流场分布如图1所示。一般SCR出口NOx浓度场分布不均匀，出口氨逃逸分布也不均匀。NOx浓度越小的区域，氨逃逸量越大，从而造成空预器堵塞和腐蚀等问题，增加了维护难度同时对经济性产生不利影响。