改善熱電廠4號(hào)爐煙氣脫硝系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)

閔國(guó)良(中國(guó)石油烏魯木齊石化公司熱電廠熱工車間，新疆 烏魯木齊 830019)

改善熱電廠4號(hào)爐煙氣脫硝系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)

閔國(guó)良(中國(guó)石油烏魯木齊石化公司熱電廠熱工車間，新疆 烏魯木齊 830019)

烏石化熱電廠4號(hào)爐在2013年將進(jìn)行煙氣脫銷改造，需同步增加控制設(shè)備。根據(jù)生產(chǎn)操作需要，決定對(duì)現(xiàn)有4號(hào)爐DCS系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容，增加相應(yīng)的控制系統(tǒng)一套，2013年9月脫硝投入運(yùn)行，平均每小時(shí)消耗氨氣60KG。因環(huán)保要求脫硝排放標(biāo)準(zhǔn)為100mg/m3,鍋爐運(yùn)行負(fù)荷不斷波動(dòng)，造成了脫硝環(huán)保排放經(jīng)常超標(biāo)，非常不利于環(huán)保指標(biāo)達(dá)標(biāo)?；谶\(yùn)行車間要求，對(duì)NOX控制自動(dòng)功能進(jìn)行調(diào)整，已滿足鍋爐運(yùn)行的需要。

自動(dòng)調(diào)節(jié)；NOX；煙氣脫硝；

烏魯木齊石化公司熱電廠4號(hào)鍋爐為SG-410∕9.8-M480型單汽包、單爐膛、Π型布置的高壓自然循環(huán)煤粉鍋爐，采用倉(cāng)儲(chǔ)式乏氣送粉系統(tǒng)，四角切圓燃燒、干式除渣。鍋爐配有兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)、兩臺(tái)送風(fēng)機(jī)、兩臺(tái)排粉機(jī)、兩臺(tái)球磨機(jī)、12臺(tái)給粉機(jī)、一臺(tái)雙室兩電場(chǎng)和兩個(gè)濾袋除塵的電袋除塵器和一套干式除渣裝置。4號(hào)鍋爐于2013年10月由菲達(dá)環(huán)保完成了低氮燃燒器及SCR脫硝裝置的改造，設(shè)備已投運(yùn)、LNB已完成熱態(tài)調(diào)試，為了優(yōu)化整套裝置運(yùn)行工況對(duì)4號(hào)鍋爐SCR脫硝裝置進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)工作，同時(shí)進(jìn)行整體性能測(cè)試驗(yàn)收。但在性能測(cè)試驗(yàn)收中發(fā)現(xiàn)，由菲達(dá)提供的調(diào)節(jié)系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況嚴(yán)重不符，自動(dòng)調(diào)節(jié)完全無法投用，所以對(duì)4號(hào)爐自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的研究，確保4號(hào)爐氨氣自動(dòng)的投入。

1 實(shí)施背景

我國(guó)目前的大型火力發(fā)電機(jī)組煙氣脫硝項(xiàng)目大多采用選擇性催化還原法(SCR)，其原理是在催化劑作用下,還原劑NH3在290-420℃下將NO和NO2還原成N2，而幾乎不發(fā)生NH3的氧化反應(yīng)，從而提高了N2的選擇性，減少了氨氣的消耗。隨著GB 13223—2011《火力發(fā)電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的頒布實(shí)施，對(duì)脫硝系統(tǒng)的自動(dòng)投運(yùn)提出了更高的要求，不僅要求及時(shí)投運(yùn)SCR,還要求精確、經(jīng)濟(jì)地控制脫硝系統(tǒng)的噴氨量。

2 優(yōu)化噴氨運(yùn)行溫度

由于機(jī)組負(fù)荷低會(huì)導(dǎo)致鍋爐排煙溫度低于原設(shè)計(jì)噴氨溫度（320℃)，在繼續(xù)投運(yùn)脫硝時(shí)，催化劑活性呈現(xiàn)出非最佳運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)SCR入口煙氣溫度低于該溫度范圍，煙氣中的三氧化硫、水蒸汽與氨氣發(fā)生反應(yīng)，在催化劑位置形成的硫酸氫銨吸附飛灰會(huì)堵塞催化劑通道和微孔，降低催化劑的活性和脫硝效率，影響鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)運(yùn)行安全。因而脫硝入口溫度（三取二)低于320℃時(shí)，噴氨速斷閥應(yīng)強(qiáng)制關(guān)閉并停止噴氨。

為爭(zhēng)取更長(zhǎng)的脫硝運(yùn)行時(shí)間，依據(jù)S02質(zhì)量濃度來確定噴氨關(guān)斷閥強(qiáng)制關(guān)閉的溫度條件，在減少空氣預(yù)熱器堵塞風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)上，極大地提高了系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間。

3 噴氨自動(dòng)調(diào)節(jié)的實(shí)現(xiàn)

3.1 噴氨自動(dòng)控制回路介紹

脫硝裝置的煙道及反應(yīng)器位于鍋爐省煤器后空氣預(yù)器熱前，氨噴射格柵放置在SCR反應(yīng)器上游的位置。煙氣在鍋爐出口處被平均分成2路，每路煙氣并行進(jìn)入垂直布置的SCR反應(yīng)器，在反應(yīng)器里，煙氣向下流過催化劑層，隨后進(jìn)入空氣預(yù)熱器。

煙氣中的NO,主要由NO和N02組成，其中NO約占NO,總量的95%，N02約占NO總量的5%。因此，化學(xué)反應(yīng)方程式（1)被認(rèn)為是脫硝反應(yīng)的主要反應(yīng)方程式。

烏魯木齊石化公司熱電廠4號(hào)鍋爐于2013年10月對(duì)煙氣脫硝系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行試運(yùn)，根據(jù)4號(hào)爐菲達(dá)公司改造提供的技術(shù)資料，條件復(fù)雜，回路控制變量太多，計(jì)算公式復(fù)雜，最終得出的結(jié)果很不穩(wěn)定。而且4號(hào)爐反應(yīng)器入口NOx變化范圍大，從650多mg∕Nm3變化為440多mg∕Nm3，變化劇烈，氨氣質(zhì)量流量計(jì)反映流速變化遲緩，而且出口NOx測(cè)點(diǎn)離分析小屋過遠(yuǎn)，得出的反應(yīng)器出口NOx值滯后2分鐘以上，造成了自動(dòng)調(diào)節(jié)品質(zhì)的不穩(wěn)，造成了鍋爐環(huán)保指標(biāo)的時(shí)常超標(biāo)。

4 總體思路

4.1 氨氣質(zhì)量流量計(jì)流量反映遲緩：

修改流量計(jì)內(nèi)部參數(shù)，將延遲時(shí)間將為3秒變化一次。

4.2 出口NOx測(cè)點(diǎn)離分析小屋過遠(yuǎn)，得出的反應(yīng)器出口NOx值滯后2分鐘以上

聯(lián)合廠家、設(shè)備技術(shù)科、及運(yùn)行入員一起分析原因，重新制定新的反應(yīng)器出口NOx位置，確保反應(yīng)器出口離分析小屋近一些，可以有效的減少出口NOx的滯后時(shí)間。

4.3 根據(jù)鍋爐運(yùn)行工況

了解到鍋爐爐膛氧量和脫硝入口NOX的含量成線性關(guān)系，對(duì)自動(dòng)投入有較強(qiáng)的參考價(jià)值，故而根據(jù)爐膛氧量和脫硝入口NOX的含量的歷史趨勢(shì)，同時(shí)取得20個(gè)數(shù)據(jù)，代入線性關(guān)系公式：Y=aX+b中得出

f(甲側(cè)入口NOX濃度)=76.59*(O2)+251.4 f(乙側(cè)入口NOX濃度)=99.23*(O2)+237.7由此把復(fù)雜回路轉(zhuǎn)化為單回路調(diào)節(jié)。

5 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)新疆電科院對(duì)調(diào)整后的性能指標(biāo)說明，新方案試運(yùn)行后4號(hào)鍋爐SCR經(jīng)調(diào)試后運(yùn)行狀態(tài)良好，168小時(shí)期間反應(yīng)器出口NOx濃度，硫銨出口NOX濃度均低于100mg∕Nm3，脫硝效率平均值為82%。NH3逃逸率平均值為0.1ppm。實(shí)測(cè)氨逃逸為1.5ppm，SO2∕SO3轉(zhuǎn)化率為0.36%。反應(yīng)器壓差平均值為164Pa，根據(jù)盤表顯示，SCR脫硝裝置入口到出口之間的系統(tǒng)壓力損失在300pa左右，各指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)值。

依據(jù)鍋爐爐膛氧量和脫硝入口NOX的含量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，延長(zhǎng)了脫硝噴氨運(yùn)行時(shí)間;通過對(duì)噴氨自動(dòng)調(diào)節(jié)回路的設(shè)計(jì)及優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了高品質(zhì)的回路控制，為脫硝噴氨全自動(dòng)啟、停奠定了基礎(chǔ);為減少操作量，提高系統(tǒng)自動(dòng)化程度，對(duì)噴氨自動(dòng)調(diào)節(jié)回路進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整，滿足了SCR脫硝自動(dòng)化控制的要求，為脫硝系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了保障。

[1]HT562-2010 火電廠煙氣脫硝工程技術(shù)規(guī)范選擇性催化還原法.

[2]NDGJ16-89火力發(fā)電廠熱工自動(dòng)化設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定(保留部分).

[3]自動(dòng)控制原理 謝克明 2009年電子工業(yè)出版社出版線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型.

閔國(guó)良（1981-）男，漢族，四川安岳人，助理工程師，主要從事熱電廠鍋爐儀表工作。