大气污染控制问题一直是社会关注的热点问题之一，随着我国环境保护法律、法规和标准的日趋严格及执法力度的加大，对采用SCR法脱硝的火力发电厂在确保烟气排放达标的同时还要增强脱硝系统运行的可靠性、连续性和经济性提出了更高的要求，在保证脱硝效率的同时，如何应对机组负荷波动，如何优化SCR脱硝系统性能，精确而经济地控制喷氨量、降低氨逃逸是脱硝系统运行面临的一个难点，而长期以来行业内SCR脱硝系统对脱硝喷氨自动控制策略的研究仍在进行探索。2018年河北省大气办下发?河北省钢铁、焦化、燃煤电厂深度减排攻坚方案?的通知（冀气领办2018[156]号），要求电厂燃煤锅炉在基准氧含量６％的条件下,氮氧化物排放浓度不高于30mg/Nm3，此项排放参数指标要求为全国乃至国际行业最严标准，国内大部分机组受煤质、负荷波动等影响，无法稳定满足低于30mg/Nm3排放标准，需进行优化改造

国内脱硝控制系统运行情况，对氨气流量的控制一般采用固定摩尔比控制方式和固定出口NOx浓度控制方式，这两种控制方式各有自己的控制优势，但由于负荷的波动、设备运行工况的因素的变化，造成各喷氨点后的氨气浓度与烟气浓度不匹配，从而出现喷氨量增加，局部氨逃逸过大情况，SO2的氧化反应和NH3与SO3反应生成 NH4HSO4(硫酸氢铵)，在 150～200℃范围内，硫酸氢铵呈现为液态，这一温度段正好属于空气预热器的中、低温段，硫酸氢铵为粘性物质，会捕捉烟气中的飞灰，阻碍空预器的流通性和换热效率导致压差增大，威胁到烟气下游设备的安全运行，有研究测试表明，NH3逃逸率达到2ppm，空预器运行半年后其阻力增加30%，NH3逃逸率达到3ppm，空预器运行半年后其阻力增加约50%。目前燃煤机组脱硝系统设计主要存在问题有反应器内烟气的流动场、温度场及反应物的浓度场（NH3/NOx）分布不均匀，由于多数电厂省煤器出口至 SCR 烟气脱硝反应器入口处之间的烟道的设计与布置紧凑，存在烟道变截面以及直角拐弯，致使烟气速度和温度分部不均而喷氨格栅处流场不均匀，难以保证进入催化剂层时烟气与氨气的均匀性分布，同时一般的SCR自动控制中，以SCR出、入口NOx浓度作为烟气自动调节的参考参数，但CEMS数据采集具有一定的误差和滞后性，并且由于SCR反应器内烟气流速不均，CEMS采样未必具备代表性，以上因素均会对SCR单闭环自动调节产生反映慢、调节失稳失准等影响

本项目通过对现有机组煤种参数、脱硝系统各项工况参数进行收集、分析、评价；进行各工况下烟气温度场、速度场、浓度场等流场冷、热态测试；对原流场结构进行CFD模拟仿真并对流场进行优化，增加烟道流场导流装置、氨空混合发生器，确保改造后脱硝反应器入口流速及颗粒度分布均方根偏差（RSD）不大于15%，催化剂入口烟气温度最大偏差不超过平均值的±15℃，保证氨气和烟气充分混合均匀，进入催化剂的烟气流场分布均匀，提高催化剂反应效率；其次SCR出口因烟道尺寸过大，NOX测点数量及探头尺寸有限等问题也导致其测量数据不具有代表性，通过出口NOX全截面实时监测系统可以采集有代表性的数据、建立NOx入口/出口浓度预测模型和前馈机制，加装预测控制、分区同步独立实时在线控制系统，实现氨逃逸值或NOx分区在线监测，在线喷氨优化调平，确保NH3/NOX混合均匀；消除了大迟延、大惯性所带来的测量-控制系统的延迟，指导SCR入口喷氨格栅分区自动喷氨，实现精准喷氨，有效缓解喷按量过大及氨逃逸过高问题，降低空预器阻力及空预器阻力增长速率

项目实施后，彻底解决脱硝系统喷氨自动控制调节滞后问题，在机组任意工况，总排口NOx排放浓度稳定低于30mg/Nm3，彻底解决脱硝系统喷氨自动控制调节滞后问题，在机组任意工况,总排口NOx浓度波动范围在23-28mg/m3之间，氮氧化物浓度控制动态偏差≤10mg/Nm3，静态偏差≤3-5mg/Nm3，BMCR工况空气预热器压差稳定低于1.6kpa，氨逃逸浓度小于2ppm，满足《河北省钢铁、焦化、燃煤电厂深度减排攻坚方案》的通知（冀气领办[2018]156号）等文件要求，全年氮氧化物排放量299.874 t/a，削减54.405 t/a，烟气污染物排放量显著减少，还原剂用量显著降低，有利于区域环境空气质量的改善，属于节能环保类技术创新成果，具有良好的经济、环境效益，值得在行业内推广