淺談火電廠脫硝系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整

摘 要：目前衡水電廠鍋爐脫硝系統(tǒng)，采用的選擇性催化還原法脫硝工藝，即SCR法，選擇性催化還原法脫硝工藝是在環(huán)保應(yīng)用中最多而且也是脫硝最成熟的技術(shù)。SCR法是煤炭燃燒后氮氧化物控制工藝，工藝流程是將稀釋后的氨氣均勻噴入鍋爐燃煤產(chǎn)生的煙氣中，將含有氨氣的煙氣，通過一個反應(yīng)器，反應(yīng)器中放置特效催化劑，煙氣中的氮氧化物和氨氣在催化劑的催化作用下，將煙氣當(dāng)中的氮氧化物轉(zhuǎn)化分解成氮氣和水。

關(guān)鍵詞：脫硝；SCR；火電廠

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.140

0 引言

從2013年開始，霧霾開始席卷京津冀大地，而氮氧化物和硫氧化物是造成霧霾天氣產(chǎn)生的主要原因之一。氮氧化物有很多不同形式，而自然界最主要存在形式是一氧化氮和二氧化氮。我國氮氧化物的排放主要來自于工業(yè)生產(chǎn)和車輛尾氣排放，據(jù)統(tǒng)計其中大約百分之七十的氮氧化物的排放來自于煤炭的直接燃燒，我國電力供應(yīng)主要依靠燃煤發(fā)電廠，電力工業(yè)是我國的煤炭消耗大戶，因此降低燃煤火電廠氮氧化物排放是治理霧霾的主要措施之一。

衡水市位于河北省中部，是全國首批實施空氣環(huán)保質(zhì)量新標(biāo)準(zhǔn)的74個城市之一，同時也是京津冀地區(qū)大氣污染傳輸2+26通道城市之一。衡水電廠位于衡水市區(qū)西部，一期1994年建成并投入發(fā)電，機組發(fā)電功率為2*330MW，鍋爐為亞臨界、中間再熱自然循環(huán)汽包爐，鍋爐前后墻各布置三排燃燒器，采用對前后墻沖燃燒方式，制粉系統(tǒng)為鋼球磨煤機帶中間儲粉倉系統(tǒng)。汽輪機系統(tǒng)為亞臨界、中間再熱、兩缸兩排汽、凝汽式汽輪機。機組熱工控制系統(tǒng)為DCS分散控制系統(tǒng)。衡水電廠于2013年進行了脫硝改造，脫硝系統(tǒng)已投入近四年。

1 SCR脫硝技術(shù)

目前衡水電廠鍋爐脫硝系統(tǒng)，采用的是選擇性催化還原法脫硝工藝，即SCR法，選擇性催化還原法脫硝工藝是在環(huán)保應(yīng)用中最多，而且也是脫硝最成熟的技術(shù)。SCR法工藝流程是將稀釋后的氨氣均勻噴入鍋爐燃煤產(chǎn)生的煙氣中，將含有氨氣的煙氣，通過一個反應(yīng)器，反應(yīng)器中放置特效催化劑，煙氣中的氮氧化物和氨氣在催化劑的催化作用下，將煙氣當(dāng)中的氮氧化物轉(zhuǎn)化分解成氮氣和水，達到減少氮氧化物排放的效果。

在SCR法中，催化劑必須在特定溫度下，才可以發(fā)揮作用，所以煙氣溫度是SCR法的重要參數(shù)之一，煙氣溫度過低，催化劑不起任何作用，而煙氣溫度過高，有損壞催化器的情況發(fā)生。因此控制好投運脫硝時的煙氣溫度至關(guān)重要。而噴入反應(yīng)器的氨氣如果過量的話，會產(chǎn)生膠質(zhì)物，堵塞空預(yù)器，影響鍋爐運行，威脅機組正常運行，所以氨逃逸數(shù)值也是SCR法的重要參數(shù)之一。

2 脫硝系統(tǒng)存在的問題

脫硝噴氨系統(tǒng)投產(chǎn)以來，經(jīng)常出現(xiàn)氮氧化物超標(biāo)、氨逃逸升高等問題，影響了機組的可靠性、環(huán)保指標(biāo)以及經(jīng)濟性。主要表現(xiàn)在CEMS儀表標(biāo)定后超調(diào)，排粉機啟動氮氧化物超調(diào)值偏大，入口氮氧化物波動大時，脫硝系統(tǒng)出口超調(diào)。同時煙道直管道短，單點煙氣流量波動大不能參與自調(diào)，用負荷替代煙氣流量誤差比較大。在冬季運行期間多次發(fā)生氨流量計堵塞、氨調(diào)整門堵塞的情況，造成噴氨量減少氮氧化物超標(biāo)。

3 脫硝系統(tǒng)優(yōu)化與調(diào)整

（1）修改CEMS系統(tǒng)維護時間，避免AB兩側(cè)脫硝出口CEMS系統(tǒng)同時維護，實現(xiàn)分時校驗，確保儀表自檢定不同期。在DCS系統(tǒng)進行邏輯修改，當(dāng)脫硝系統(tǒng)入口氮氧化物一側(cè)CEMS系統(tǒng)維護時，采用另外一側(cè)測量值進行修正后參與自調(diào)計算。當(dāng)脫硝系統(tǒng)出口氮氧化物CEMS系統(tǒng)維護時，DCS控制器跟蹤脫硫側(cè)氮氧化物數(shù)據(jù)進行調(diào)整。

（2）在脫硝系統(tǒng)AB兩側(cè)各增加一路旁路噴氨管路，運行時當(dāng)噴氨系統(tǒng)發(fā)生故障時，切除故障管路，投入備用旁路。噴氨管路冗余設(shè)置，增加系統(tǒng)的可靠性，避免噴氨系統(tǒng)故障導(dǎo)致的氮氧化物超標(biāo)。

（3）將脫硝CEMS系統(tǒng)電子間從原來的稀釋風(fēng)機層，移至噴氨調(diào)門層，縮短CEMS系統(tǒng)氮氧化物測量管路的距離，較少系統(tǒng)測量延遲，提高控制系統(tǒng)反應(yīng)時間。

（4）通過分析歷史數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)啟動機組排粉機時，脫硝入口的氮氧化物數(shù)值會大幅增加，在脫硝控制系統(tǒng)中將排粉機狀態(tài)作為前饋信號，當(dāng)排粉機啟動后一段時間，通過前饋信號，適當(dāng)增大脫硝系統(tǒng)噴氨量。

（5）根據(jù)歷史數(shù)據(jù)分析，確定了在不同負荷區(qū)間采用不同的PID調(diào)節(jié)參數(shù)調(diào)節(jié)，增加了PID變參數(shù)邏輯，同時調(diào)整負荷以及引風(fēng)機電流等信號在自調(diào)邏輯中前饋比例。

（6）冬季氨流量計、氨調(diào)整門堵塞較多，把流量計前部分氨氣管路通過尾部煙道預(yù)熱，提高氨氣溫度。同時在氨流量計前加濾網(wǎng)，并定期清理濾網(wǎng)。

（7）為避免脫硝控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器積分飽和現(xiàn)象發(fā)生，根據(jù)調(diào)節(jié)系數(shù)高限值增加調(diào)門開度來滿足噴氨需求量。

4 效果

脫硝系統(tǒng)經(jīng)過優(yōu)化調(diào)整前后對比，改前鍋爐出口氮氧化物值波動在10-180 mg/Nm?，優(yōu)化調(diào)整后氮氧化物值波動在20-50 mg/Nm? ，縮小了波動范圍。鍋爐出口氮氧化物小時均值與設(shè)定值偏差在±5 mg/Nm?，未發(fā)生自調(diào)原因小時平均值超標(biāo)，氮氧化物瞬時超標(biāo)次數(shù)大幅降低，自調(diào)投入率達到99.7%，高于95%指標(biāo)要求。系統(tǒng)波動情況明顯減少，但仍然存在瞬時超標(biāo)現(xiàn)象。通過脫硝系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)整，節(jié)約了氨氣的使用量，減少了空預(yù)器的堵塞情況的發(fā)生，同時也減輕了運行和檢修人員的工作量。

5 結(jié)束語

下一步可以通過對脫硝系統(tǒng)進行建模，通過進行系統(tǒng)仿真，進一步優(yōu)化調(diào)整參數(shù)，減少瞬時超標(biāo)次數(shù)，避免了氮氧化物超標(biāo)對機組的考核。通過對脫硝系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)整，表明對脫硝系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整是可行的，對脫硝系統(tǒng)是穩(wěn)定有利的，可降低氮氧化物的排放，維護我們賴以生存的環(huán)境。

參考文獻：

[1]許紅彬.燃煤機組脫硝自動調(diào)節(jié)控制分析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017

（02）：56-57.

作者簡介：冉永為，工程碩士，工程師，熱工程控保護技師，從事火電廠自動化維護工作。