摘要：本文就某電廠脫硝調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)遇到技術(shù)問(wèn)題，經(jīng)過(guò)認(rèn)真分析研究并提出相應(yīng)的解決辦法。供氨調(diào)門(mén)線性不好、脫硝出口氨逃逸監(jiān)測(cè)不準(zhǔn)、稀釋風(fēng)機(jī)主被連鎖不能實(shí)現(xiàn)、氨區(qū)氨泄漏點(diǎn)較多等重要問(wèn)題，利用機(jī)組停爐時(shí)間盡快整改，從而保證脫硝系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
關(guān)鍵詞：調(diào)試;供氨;氨逃逸
氮氧化物是造成大氣污染的主要污染源之一，其中燃煤電站排放氮氧化物主要為NO和NO2。氮氧化物不僅刺激人的呼吸系統(tǒng)，損害動(dòng)植物，破壞臭氧層，也是形成光化學(xué)煙霧和酸雨的主要物質(zhì)之一。世界各地對(duì)NOX的排放限制要求都趨于嚴(yán)格，而火電廠作為NOx氣體排放的主要來(lái)源之一，其減排更是受到格外的重視。被稱(chēng)為“史上最嚴(yán)”的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2011)于2011年7月29日發(fā)布，2014年7月1日火力發(fā)電鍋爐及燃?xì)廨啓C(jī)組全部執(zhí)行。
目前國(guó)內(nèi)外電站鍋爐控制技術(shù)主要有兩種：一種是控制生成，主要是在燃燒過(guò)程中通過(guò)各種技術(shù)手段改變煤的燃燒條件，從而減少NOX的生成量，即各種低氮燃燒技術(shù);二是生成后的轉(zhuǎn)化，主要是將已經(jīng)生成的NOX通過(guò)技術(shù)手段從煙氣中脫除掉，如選擇性催化還原法(SCR)、選擇性非催化還原法(SNCR)[1]。
某電廠2×350MW熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組工程亞臨界煤粉鍋爐配套的脫硝裝置。采用選擇性催化還原法(SCR)。本文就現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試遇到的技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行分析研究，指出需要注意的若干關(guān)鍵問(wèn)題，并提出相應(yīng)的解決辦法。
1機(jī)組狀況
鍋爐為某公司生產(chǎn)的DG1239/17.4-Ⅱ6鍋爐，亞臨界、單汽包自然循環(huán)、一次中間再熱、四角切向燃燒、固態(tài)排渣、全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)、緊身封閉煤粉鍋爐。
汽輪機(jī)為某公司型號(hào)CZK350-16.7/538/538，亞臨界、一次中間再熱、高中合缸、單軸雙排氣、直接空冷抽氣式汽輪機(jī)。
發(fā)電機(jī)的冷卻方式為定子繞組直接水冷卻、鐵心和轉(zhuǎn)子氫冷卻。
2脫硝工藝及設(shè)備
本工程同步上脫硝裝置，采用選擇性催化還原法(SCR)。脫硝裝置采用2+1布置方式，脫硝效率不小于80%。在燃用設(shè)計(jì)煤種及校核煤種、鍋爐最大連續(xù)出力工況(BMCR)、處理100%煙氣量，SCR裝置出口NOX不高于70mg/Nm3。催化劑型式為蜂窩式催化劑。脫硝劑為液氨。
SCR是一種以NH3作為還原劑將煙道中的NOX分解成無(wú)害的N2和H2O的脫硝方法。反應(yīng)的基本原理是：
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O
氨是通過(guò)氨噴射器注入到煙道與煙氣混合，然后進(jìn)入反應(yīng)器!通過(guò)催化劑層，與NOX發(fā)生反應(yīng)。SCR系統(tǒng)設(shè)備安裝在鍋爐省煤器出口至空預(yù)器入口的煙道之間，通過(guò)上述反應(yīng)降低煙氣中NOX的濃度。
SCR反應(yīng)器設(shè)備主要包括反應(yīng)器殼體、催化劑、殼體內(nèi)部所包含的支撐結(jié)構(gòu)、煙氣整流裝置、密封裝置等。
吹灰系統(tǒng)包括蒸汽吹灰系統(tǒng)(每層3臺(tái)，共24臺(tái))。蒸汽吹灰系統(tǒng)(含初裝層和預(yù)留層)所有設(shè)備包括蒸汽吹灰部件、相關(guān)閥門(mén)、蒸汽及疏水管路系統(tǒng)、就地控制設(shè)備(含動(dòng)力柜)等。吹灰蒸汽接口汽源壓力0.423～1.610MPa，溫度為362℃～404℃。
氨噴射系統(tǒng)設(shè)備主要包括稀釋風(fēng)機(jī)、氨–空氣混合器、噴氨格柵、濾網(wǎng)、管道和閥門(mén)等。噴射系統(tǒng)設(shè)置流量調(diào)節(jié)閥，能根據(jù)煙氣不同的工況進(jìn)行調(diào)節(jié)。每臺(tái)鍋爐布置2套氨噴射系統(tǒng)，為保證氨氣和煙氣混合均勻，噴射系統(tǒng)采用耙式布置。
液氨的供應(yīng)由液氨槽車(chē)運(yùn)送，利用液氨卸料壓縮機(jī)將液氨由槽車(chē)輸入儲(chǔ)氨罐內(nèi)，依靠壓差和重力流將儲(chǔ)槽中的液氨輸送到液氨蒸發(fā)槽內(nèi)蒸發(fā)為氨氣，經(jīng)氨氣緩沖槽控制壓力及流量，然后與稀釋空氣在混合器中混合均勻，再送達(dá)脫硝裝置。氨氣系統(tǒng)緊急排放的氨氣則排入氨氣稀釋槽中，經(jīng)水的吸收排入廢水池，再經(jīng)由廢水泵送至廢水處理廠處理。
SCR的主要設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1所示。
3調(diào)試中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題
3.1供氨問(wèn)題
供氨氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥定位器線性不好，機(jī)組負(fù)荷低時(shí)供氨系統(tǒng)無(wú)法投加自動(dòng)。
該脫硝系統(tǒng)采用兩套模擬量控制系統(tǒng)，分別位A、B側(cè)氣態(tài)氨流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，通過(guò)反饋控制提供氨量，保持出口NOX達(dá)標(biāo)或是在設(shè)計(jì)值范圍內(nèi)。進(jìn)口NOX濃度和煙氣量的乘積為NOX流量信號(hào)，然后此信號(hào)與設(shè)計(jì)的氨氮摩爾比相乘得到氨耗量信號(hào)。根據(jù)脫硝反應(yīng)方程式，1molNH3與1molNOX進(jìn)行反應(yīng)，假定所有氨參與反應(yīng)，氨氮比為0.8時(shí)。氨噴射量Q的計(jì)算公式為
Q=Qg×CNOX×0.8×22.4/MNOX
式中：Qg為脫硝入口煙氣量，m3/h;CNOX為NOX濃度，mg/m3;MNOX為NOX摩爾質(zhì)量。
通過(guò)控制氨流量調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，調(diào)整供氨量的多少。從而保證脫硝系統(tǒng)出口NOX濃度達(dá)標(biāo)或是達(dá)到設(shè)計(jì)值要求。
機(jī)組負(fù)荷低或是入口NOX濃度波動(dòng)時(shí)，供氨氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥定位器線性不好，波動(dòng)大，供氨系統(tǒng)無(wú)法投加自動(dòng)。具體情況見(jiàn)圖1所示。
從圖1可以看出供氨調(diào)節(jié)閥自動(dòng)控制性能不好，無(wú)法投加自動(dòng)，只能進(jìn)行手動(dòng)微調(diào)來(lái)保證良好的脫硝效率。
采取的應(yīng)對(duì)措施:
(1)檢查氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥儀用氣源壓力，是否符合設(shè)計(jì)要求;檢查反饋桿是否松脫。由于閥門(mén)定位器為機(jī)械式力平衡式，其可動(dòng)部件較多，容易受溫度振動(dòng)的影響，造成反饋桿松脫。
(2)重新調(diào)整調(diào)節(jié)閥定位器，提高低開(kāi)度時(shí)的線性;閥門(mén)定位器零位漂移大。因閥門(mén)定位器采用力的平衡原理，彈簧的彈性系數(shù)在惡劣現(xiàn)場(chǎng)下發(fā)生改變，造成閥門(mén)定位器的零點(diǎn)漂移，導(dǎo)致零位變化大，使放大器輸出不穩(wěn)定，造成調(diào)節(jié)質(zhì)量下降或無(wú)法調(diào)節(jié)。
(3)在機(jī)組低負(fù)荷情況下，供氨系統(tǒng)改為手動(dòng)，減少?lài)姲绷?當(dāng)機(jī)組負(fù)荷過(guò)低，煙氣溫度低于低值時(shí)，關(guān)閉調(diào)節(jié)閥和關(guān)斷閥，退出脫硝系統(tǒng);
(4)必要時(shí)更換線性好的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥。
3.2逃逸率問(wèn)題
3.2.1氨氣逃逸率為零可能的原因分析
(1)脫硝控制問(wèn)題，噴入氨氣量過(guò)小;
(2)氨氣分析儀測(cè)量不準(zhǔn)。
氨逃逸在線儀監(jiān)測(cè)原理：利用激光的單色性以及對(duì)特定氣體的吸收特性進(jìn)行分析。一般設(shè)計(jì)成探頭型的結(jié)構(gòu)，直接安裝在煙道上。一般發(fā)射接收(R/S)單元安裝在煙道一側(cè)(對(duì)角安裝原位式)或兩側(cè)，激光通過(guò)發(fā)射端窗口進(jìn)入煙道，被接收端反射或接收后，進(jìn)入分析儀。發(fā)射光通過(guò)煙氣時(shí)對(duì)NH3的吸收信息保留在光信號(hào)中，即形成吸收光譜，通過(guò)對(duì)吸收光譜的分析最終得到NH3的濃度信號(hào)。
氨氣分析儀測(cè)安裝位置不合理，單點(diǎn)測(cè)量而且為煙道一角處安裝，監(jiān)測(cè)的氨沒(méi)有代表性。圖2中紅線圈住為氨逃逸檢測(cè)儀。
3.2.2采取的應(yīng)對(duì)措施
(1)當(dāng)機(jī)組滿負(fù)荷，脫硝效率為85%、87%時(shí)，氨氮摩爾比遠(yuǎn)大于0.818，根據(jù)情況，氨逃逸不應(yīng)該為零。建議校準(zhǔn)氨氣分析儀。
(2)重新調(diào)整注氨格柵的流量節(jié)流閥，確保每層注氨格柵的每個(gè)支路流量均勻，使氨與煙氣均勻混合;
(3)改造氨逃逸監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，如改為多點(diǎn)監(jiān)測(cè)或把氨氣分析儀安裝在具有代表性的位置、代表性的點(diǎn)。
3.3稀釋風(fēng)機(jī)問(wèn)題
稀釋風(fēng)機(jī)A、B出口閥門(mén)均為手動(dòng)閥門(mén)，不能實(shí)現(xiàn)互為備用。該情況下當(dāng)投運(yùn)風(fēng)機(jī)故障時(shí)備用風(fēng)機(jī)不能及時(shí)啟動(dòng)，而導(dǎo)致脫硝系統(tǒng)退出。無(wú)法保證脫硝系統(tǒng)的投運(yùn)率。
采取的應(yīng)對(duì)措施：
(1)將稀釋風(fēng)機(jī)A、B出口一次閥門(mén)改為電動(dòng)閥門(mén)，與相應(yīng)的稀釋風(fēng)機(jī)連鎖。
(2)將稀釋風(fēng)機(jī)A、B出口加裝止回閥，一次閥門(mén)全開(kāi)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)主備連鎖。保證脫硝系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
3.4氨區(qū)氨氣泄露問(wèn)題
3.4.1預(yù)防措施
(1)在調(diào)試過(guò)程中采取一切措施防止氨氣的泄漏;
(2)工作人員處理氨氣泄漏問(wèn)題時(shí)需穿戴好個(gè)人保護(hù)用品，不參加泄漏問(wèn)題處理的無(wú)關(guān)人員必須遠(yuǎn)離氨氣泄漏的地方，而且必須在站在上風(fēng)方向;
(3)值班人員要利用便攜式氨氣監(jiān)測(cè)儀對(duì)系統(tǒng)周?chē)M(jìn)行檢測(cè)，確保系統(tǒng)無(wú)泄漏。
3.4.2氨區(qū)氨泄漏點(diǎn)
當(dāng)液氨進(jìn)入氨區(qū)時(shí)，壓縮機(jī)區(qū)、液氨蒸發(fā)器區(qū)、液氨泵區(qū)氨氣泄漏報(bào)警儀頻繁報(bào)警，用便攜式氨氣泄漏報(bào)警儀和肥皂水逐一開(kāi)始排查漏點(diǎn)，先后查出氨氣緩沖罐進(jìn)口、排污口、頂部泄壓口的法蘭均有微露現(xiàn)象;蒸發(fā)器液氨進(jìn)口、氣氨出口法蘭及閥門(mén)泄漏;液氨泵進(jìn)口限流閥、出口排污閥、出口手動(dòng)閥門(mén)均微露;壓縮機(jī)四通閥、氣液分離器排污閥、進(jìn)出口閥均有泄漏現(xiàn)象。
3.4.3出現(xiàn)氨氣泄漏事故時(shí)采取的處理措施
(1)及時(shí)通知本企業(yè)相關(guān)部門(mén)和領(lǐng)導(dǎo)，管理、維修、應(yīng)急搶險(xiǎn)等相關(guān)人員立刻到廠處置，同時(shí)撤離受影響區(qū)域的所有無(wú)關(guān)人員;
(2)啟動(dòng)本企業(yè)應(yīng)急救援預(yù)案;
(3)撲滅氨設(shè)備周?chē)乃械臒?、明火和火花，及時(shí)清理所有可能燃燒的物品及阻礙通風(fēng)的障礙物，保持泄漏區(qū)域內(nèi)通風(fēng)暢通;
(4)立即組織人員隔離所有泄漏設(shè)備及系統(tǒng);
(5)立即啟動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)的水噴淋系統(tǒng)來(lái)控制泄漏的氨氣，為防止吸收氨氣后的水造成二次污染，須將廢水送入工業(yè)廢水車(chē)間處理。
4結(jié)論
本文針對(duì)某電廠SCR脫硝系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試中遇到的技術(shù)問(wèn)題，進(jìn)行了研究、處理。主要結(jié)論如下：
(1)供氨不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的問(wèn)題。供氨閥門(mén)線性不好導(dǎo)致供氨系統(tǒng)無(wú)法投加自動(dòng)控制。就此問(wèn)題建議盡快檢修或重新調(diào)試此氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥。必要時(shí)進(jìn)行更換，否則增加運(yùn)行人員的工作量，而且容易導(dǎo)致調(diào)整不及時(shí)等問(wèn)題出現(xiàn)。
(2)脫硝系統(tǒng)投運(yùn)時(shí)氨逃逸為零問(wèn)題。該數(shù)值不能真實(shí)的反應(yīng)脫硝系統(tǒng)出口氨逃逸情況，如果氨逃逸過(guò)大，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，會(huì)形成具有粘性的硫酸氫銨，堵塞空預(yù)器。因此建議盡快對(duì)氨逃逸在線表計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn);減少氨投加量達(dá)標(biāo)即可。保證下游設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。
(3)稀釋風(fēng)機(jī)不能實(shí)現(xiàn)主備連鎖問(wèn)題。建議加裝電動(dòng)閥門(mén)或是止回閥等，保證稀釋風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行，保證脫硝系統(tǒng)正常投運(yùn)。
(4)氨區(qū)氨氣泄漏問(wèn)題。氨區(qū)打壓試驗(yàn)正常，當(dāng)各管道、閥門(mén)、壓縮機(jī)進(jìn)入液氨、氣氨并動(dòng)作或啟動(dòng)時(shí)發(fā)現(xiàn)一些露點(diǎn)，而導(dǎo)致氨區(qū)制氨中斷，重新檢查氣密性。建議打壓試驗(yàn)時(shí)所有的管路、閥門(mén)及設(shè)備能動(dòng)作的盡量動(dòng)作，并且認(rèn)真的用肥皂水做噴壺試驗(yàn)。
