火電機組風機RB 對脫硝CEMS 的影響及分析

張 輝，陳飛翔，楊 尹

（華能國際電力股份有限公司南通電廠，江蘇南通 216003）

0 引言

脫硫、脫硝CEMS（Continuous Emission Monitoring System，煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)）是火力發(fā)電廠環(huán)保數(shù)據(jù)考核的重要依據(jù)，以某區(qū)域為例，采用SCR（選擇性催化還原）方式脫硝時，脫硝考核指標需同時滿足以下條件[1]：任一側(cè)噴氨流量小時均值＞5 kg/h，任一稀釋風機電流小時均值＞5 A，煙囪入口氮氧化物濃度小時均值≤50 mg/m3，機組脫硝效率小時均值（雙側(cè)脫硝裝置的取兩側(cè)平均值）≥50%。在RB（RunBack，輔機故障減負荷）情況下，該機組脫硝效率小時均值＜50%，環(huán)保數(shù)據(jù)超標1 h。

1 故障現(xiàn)象

2020 年6 月6 日18：31，某廠3#機組B 引風機由于功率單元故障跳閘，觸發(fā)RB 信號動作，聯(lián)鎖B 送風機跳閘。機組維持單側(cè)風機運行，運行工況穩(wěn)定。B 側(cè)脫硝CEMS 入口NO 含量迅速下降至0，O2含量逐步攀升到18%附近，B 側(cè)脫硝效率降至0，在19：00—20：00 時間段，機組脫硝效率小時均值低于50%觸發(fā)考核。20：20 后，B側(cè)風機恢復運行，CEMS 恢復正常。

1.1 指標解讀

噴氨流量采用差壓變送器三取中測量，稀釋風機電流來自電氣開關(guān)柜。在RB 發(fā)生后，只要另一側(cè)噴氨正常，上述兩項一般不會造成脫硝考核。CEMS 測量目標為NO 含量，環(huán)保考核NOX指標通過NO2含量換算而來，即NO 先轉(zhuǎn)換為NO2，再折算NOX。NO mg/m3=（30/22.4）NO×10-6=1.34×NO×10-6；同理，NO2mg/m3=2.05×NO2×10-6。

NO 轉(zhuǎn)換為NO2：NO2=NO×46÷30=1.53×NO，其中NO 為測量值，NO、NO2的分子量分別為30、46。折算系數(shù)：（21-6）÷（21-x）/0.95，其中O2為當前氧氣含量值，以6% O2為基準計算，0.95 是綜合折算系數(shù)。

由上式可知，如果NO 含量測量值為0，那么NOX含量折算值也一定為0。

脫硝效率計算以方天計算結(jié)果為準，通用的計算方法為：NOX折算成6%基氧公式，NOX（6%基氧）=NOX×（21-6）÷（21-x），其中NOX和x 分別表示NOX含量折算值和氧氣含量。

單側(cè)脫硝效率=[入口NOX（6%基氧）-出口NOX（6%基氧）]÷入口NOX（6%基氧）×100%。

由上述分析可知：①在RB 情況下，風機跳閘側(cè)O2含量遠大于正常值，NOX含量折算系數(shù)大幅度增加；②風機跳閘側(cè)的CEMS 儀表，若出口NO 含量測量值為0，則單側(cè)測量脫硝效率達100%，若入口NO 含量測量值小于出口NO 含量測量值，則脫硝效率計算顯示值為0。

1.2 超標原因

3#機組于6 月5 日并網(wǎng)，6 月4 日、10 日，對脫硝CEMS 定期校驗數(shù)據(jù)正常，表明CEMS 表計正常。3#機組B 引風機RB后，B 側(cè)入口O2濃度從之前的4%左右逐步上升到18%附近并穩(wěn)定，NOX折算系數(shù)放大了5.6 倍（圖1）。B 空預器出口煙氣壓力負壓明顯減小，壓力快速上升，B 側(cè)風道內(nèi)除了有少許稀釋風（流動方向垂直于煙道），整個風道內(nèi)無平行于風道的動力源，風道內(nèi)煙氣趨近于靜止。

圖1 3#機組RB 時CEMS 相關(guān)數(shù)據(jù)曲線

當送引風機正常運行時，煙氣正常流動，CEMS 取樣裝置更容易抽取煙氣。當風機停運并關(guān)閉風道時，煙氣流場趨于靜止。由于稀釋風機位置布置在風道中間，盡管不噴氨了，但是仍往風道鼓風，風向不是平行于風道，而且垂直于風道。二期脫硝入口取樣點在鍋爐9 層，出口取樣在7 層，入口取樣在噴氨前，幾乎不被稀釋風影響，出口取樣在噴氨后必然受稀釋風影響。單側(cè)風機停運，O2含量必然飆升，NOX轉(zhuǎn)換系數(shù)大幅度提高，按照停運前后18%和4%測算，轉(zhuǎn)換系數(shù)大了5.6 倍。出口取樣即便新煙氣越來越少，殘留的煙氣測量也會讓所得的NOX含量很大。入口取樣處煙氣趨于靜止，若抽取不到煙氣，NOX含量就會很小，接近零點，即便是轉(zhuǎn)換系數(shù)大幅提高，所得結(jié)果也是0。

在2020 年4 月3 日，3#機組B 引風機RB 試驗時，CEMS 取樣分析結(jié)果與本次幾乎一致。在2019 年1 月19 日，4#機組B 引風機RB 試驗時，B 側(cè)風機停運后，入口NOX含量在0～60 mg/m3大幅振蕩，按照O2含量18%計算，入口NO 含量實際在0～10 mg/m3大幅振蕩。數(shù)據(jù)大幅振蕩也是流場極其不穩(wěn)定的側(cè)面佐證，表明取樣的困難性和不連續(xù)性，但是由于入口NOX含量沒有長時間維持在0，故而脫硝效率沒有跌至0，仍然滿足環(huán)保指標的第四條要求。

2 處理對策

脫硝入口、出口的取樣應滿足技術(shù)規(guī)程要求，由于設(shè)計、施工等各方面因素，尤其是入口取樣點不可能完全一致，在送、引風機停運期間，在允許范圍風道流場有所差異[2]。事實上，當單側(cè)風道停止運行后，引風機入口擋板全部關(guān)閉，該風道無煙氣排入大氣，CEMS 測量數(shù)據(jù)已經(jīng)沒有意義。為更準確地衡量脫硝效果，提出以下建議：①RB 后，停運側(cè)NO 含量在DCS 中合理設(shè)置量程下限；當機組停運后，NO 含量切換成0 mg/m3；②RB 后，停運側(cè)脫硝效率不參與均值計算；③在機組檢修期間，結(jié)合流場對CEMS 煙氣取樣重新評估。

3 結(jié)束語

通過對風機RB 后引發(fā)環(huán)保數(shù)據(jù)超標事件的分析，從環(huán)保數(shù)據(jù)指標入手，對超標原因進行解讀并提出有效整改措施，為火電廠同類型問題提供了參考依據(jù)。