火電廠SCR數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)在煙氣脫硝實驗教學中的運用

張長飛，李乾軍，張東平，劉獻鋒

(南京工程學院 環(huán)境工程學院，江蘇 南京 211167)

選擇性催化還原煙氣脫硝技術(SCR)以NH3為還原劑，在一定溫度和催化劑條件下有選擇性地與煙氣中的NOx反應生成無毒無污染的N2和H2O，理想狀態(tài)下NOx脫除率可達90%以上[1-2]。因其脫硝效率高、技術成熟在燃煤電站氮氧化物(NOx)脫除中得到廣泛應用。隨著電力行業(yè)發(fā)展的需求以及區(qū)域經濟發(fā)展對電力環(huán)保人才需求的不斷增加，南京工程學院開設電力環(huán)保和電廠化學2個相關專業(yè)，學院緊緊依托電力行業(yè)背景和國家環(huán)境綜合治理的發(fā)展需求，加強“校企、校地、校研”合作，不斷探索協(xié)同育人的教學模式，強化學院發(fā)展內涵建設。

1 SCR數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的研發(fā)

SCR脫硝系統(tǒng)運行影響因素眾多，各種影響因素間彼此耦合，如何選取最優(yōu)輸入?yún)?shù)建立多參數(shù)的優(yōu)化控制體系成為國內外學者的研究熱點[3]。Balabin R M等利用BP神經網(wǎng)絡建立了煤粉水份含量的模型并在此基礎上對鍋爐燃燒和氮氧化物排放進行優(yōu)化[4-6]。Shannon C E等對鍋爐燃燒過程進行分析并構建燃燒過程最小二乘支持向量機模型，實現(xiàn)飛灰含碳量、排煙溫度、氮氧化物排放量的參數(shù)測量軟件并提出鍋爐燃燒優(yōu)化方案[7-9]。Lee Y H等在實驗數(shù)據(jù)的基礎上利用支持向量機建立鍋爐燃燒模型，預測氮氧化物排放量并對鍋爐燃燒參數(shù)及SCR噴氨系統(tǒng)進行優(yōu)化[10]。

南京工程學院課題組借助產學研最新成果SCR大數(shù)據(jù)優(yōu)化系統(tǒng)，將燃燒系統(tǒng)、低氮燃燒器的布置、煙道流場以及SCR反應器等系統(tǒng)建立以鍋爐氧量、一二次風配比、風煤比、SCR進出口流場、NOx、氧量、CO、出口氨逃逸等數(shù)據(jù)為基礎，在達到超凈排的基礎上，構建以脫硝效率、氨逃逸控制為核心的大數(shù)據(jù)優(yōu)化系統(tǒng)，建立多參數(shù)耦合模型指導SCR系統(tǒng)運行過程優(yōu)化控制，在高脫硝效率與低氨逃逸之間尋求最優(yōu)平衡。

2 SCR實驗教學的現(xiàn)狀

將產學研最新成果運用于指導實踐教學一直是南京工程學院項目化教學的重要手段。開設相關理論課程教學相對容易，但實驗教學卻困難重重。建設煙氣脫硫脫硝相關實驗平臺費用成本巨大，使用效率不高，不建設相關配套的實驗平臺又不能滿足專業(yè)發(fā)展要求。學院高度重視學生實踐能力的培養(yǎng)，不斷完善教學條件，提高教學質量。南京工程學院先后建設煙氣脫硫、脫硝和垃圾焚燒實驗平臺和相關檢測裝置，SCR中試實驗臺見圖1。

圖1 南京工程學院SCR中試實驗臺

南京工程學院煙氣脫硝實驗教學為電力環(huán)保、環(huán)境工程和能源化工專業(yè)基礎專業(yè)實驗課，分為2個實驗8課時教學內容，包括煙氣參數(shù)成分分析和煙氣脫硝系統(tǒng)的認知?，F(xiàn)有實驗教學內容過于簡單，操作性偏少，教學效果不好。

3 SCR實驗教學的改革

課題組以學校SCR中試實驗臺為依托，現(xiàn)在將SCR數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)和SCR中試實驗臺相結合，開辟新的實驗教學內容，主要包括以下內容：

1)SCR煙氣參數(shù)測量，利用德圖煙氣分析儀測量系統(tǒng)煙氣成分、煙氣溫度和系統(tǒng)阻力；

2)氨逃逸測試，利用便攜式紅外氨逃逸分析儀測試SCR系統(tǒng)的氨逃逸。在此基礎上統(tǒng)分優(yōu)化系統(tǒng)條件，學生通過優(yōu)化系統(tǒng)條件減少氨逃逸；

3)SO3轉化，利用化學吸收等方法測試系統(tǒng)中SO3轉化率。

4)SCR系統(tǒng)運行與優(yōu)化操作，學生在中控實驗系統(tǒng)中進行實踐操作，進行系統(tǒng)的優(yōu)化運行。在SCR實驗教學過程中，通過SCR數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)和現(xiàn)場數(shù)據(jù)測試，讓學生系統(tǒng)直觀的分析各種參數(shù)對SCR運行的影響。

4 結束語

通過介紹南京工程學院產學研成果SCR數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)在SCR實驗教學中的運用，優(yōu)化SCR實驗教學內容，增加實驗難度和系統(tǒng)性，使學生系統(tǒng)掌握脫硝各參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響，提高實踐動手操作技能和分析優(yōu)化的能力，更加貼近工程現(xiàn)場，為電力環(huán)保應用性人才培養(yǎng)提供方法。