針對托電脫硝改造優(yōu)化

【摘要】火電廠發(fā)電使燃燒的煤中會產(chǎn)生大量含有硫和硝廢氣，這些廢氣排入大氣會產(chǎn)生污染形成酸雨?；痣姀S脫硫脫硝設(shè)備則是用來處理這些含有大量硫和硝廢氣的裝置。

【關(guān)鍵詞】火電廠；煤；硫和硝；廢氣

托克托項目部#1-8機組和11、12號機組脫硝系統(tǒng)煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)是采用上海華川公司的M6000-SCR系統(tǒng)，其主要由在線環(huán)境監(jiān)測儀器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)兩大部分組成，其中在線環(huán)境監(jiān)測儀器系統(tǒng)由取樣系統(tǒng)、測量儀表組成；數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)由PLC及數(shù)字采集儀組成；上述系統(tǒng)通過對鍋爐及脫硝后的排煙連續(xù)采集、分析、處理等過程實現(xiàn)對脫硝前煙氣氮氧化物、氧含量脫硝后凈煙氣的氮氧化物、含氧量、氨逃逸量等排放物進行連續(xù)監(jiān)測。煙氣探頭煙氣經(jīng)取樣泵送入分析儀表，經(jīng)過分析儀分析后傳輸至脫硝CEMS小間控制柜PLC，一路通過送至DCS系統(tǒng)進行記錄、顯示、計算等監(jiān)控，一路通過PLC和數(shù)字采集儀同時生成分鐘、日、月等報表并且送市環(huán)保中心數(shù)據(jù)監(jiān)測平臺。控制柜內(nèi)的PLC采用的是西門子S7-200系列PLC，由CPU224， 模擬量輸入模塊EM223，模擬量輸出模塊EM232構(gòu)成。

針對托電原有10機組脫硝實際運行情況而進行的技術(shù)性改造。由于爐內(nèi)低氮燃燒技術(shù)的局限性，使得NOx 的排放不能達到令人滿意的程度，為了進一步降低NOx 的排放，必須對燃燒后的煙氣進行脫硝處理。目前通行的煙氣脫硝工藝大致可分為干法、半干法和濕法3 類。而我廠脫硝采用的是干法選擇性催化還原法（SCR） 。以NH3為主的氨基還原劑對煙氣中的NO可選擇吸收。在超低排放改造中我廠脫硝由原來的兩層脫硝反應(yīng)區(qū)改造為三層反應(yīng)區(qū)。通過增大反應(yīng)面積和對應(yīng)的增大供氨量來提高脫硝效率?，F(xiàn)在托電脫硝低氮改造已經(jīng)完成的機組其NOx 的排放都能達到50mg/Nm3以下，通過計算較之前每發(fā)電量一百萬千瓦時，NOx排放量就減排3.9～8.8噸。積極響應(yīng)了地區(qū)和國家的環(huán)保工作。同時也對周邊環(huán)境的有效保護，向社會輸送了中央國企的正能量形象

在眾多脫硝方法當(dāng)中，SCR 脫硝工藝所選擇的干法選擇性催化還原法，由于以NH3為主的氨基還原劑對煙氣中的NO。雖然其脫硝裝置結(jié)構(gòu)簡單、無副產(chǎn)品、運行方便、可靠性高、脫硝效率高而被我廠應(yīng)用。但是其不可避免的在脫硝反應(yīng)區(qū)之后仍有一定量沒有反應(yīng)掉的NH3從中于煙氣當(dāng)中。伴隨著我廠超低排放改造的完成，其噴氨量也隨著增加，這就有可能過量噴氨，過量噴氨不但不能減少NO_x排放濃度，反而會引起煙道下游設(shè)備的腐蝕，因此須在脫硝系統(tǒng)SCR出口安裝氨逃逸分析儀，以合理控制脫硝系統(tǒng)的噴氨量。

現(xiàn)托電10臺機組都安裝有氨逃逸監(jiān)測保護裝置，脫硝系統(tǒng)氨逃逸在線監(jiān)測的方法采用的是原位探桿式激光分析法。其工作過程是激光在線氣體分析儀（氨氣）GALAS 6T-P2000選取以基于可調(diào)諧二極管（TDLAS）激光吸收光譜技術(shù)的激光在線氣體分析儀采用原位探桿式激光分析法，精確測量氨逃逸量。現(xiàn)在我廠氨逃逸報警值設(shè)定為3ppm，跳脫硝保護設(shè)頂值為5ppm，保護設(shè)置延時時間為10分鐘。

GALAS 6T-P2000具有特有的滲透管，防高粉塵，克服原位式激光分析法易受到煙氣含塵量的影響；采用特有的探桿式采樣探頭，替代原始的對射式測量方式，成功規(guī)避儀器發(fā)射與接收探頭多數(shù)不能水平或垂直對穿煙道進行安裝的問題；探桿由特質(zhì)不銹鋼材料制成，可耐400℃高溫。

雖然我們采用的脫硝氨逃逸監(jiān)測保護裝置比較可靠，但在實際運行當(dāng)中還是頻繁性的出現(xiàn)氨逃逸高報警，甚至達到連跳脫硝的情況。最終通過對生產(chǎn)工況和技術(shù)性分析得出結(jié)論，脫硝系統(tǒng)氨逃逸測點的透光率受鍋爐吹灰及負荷變化影響較大，當(dāng)透光率低于下限值后，數(shù)值將突變并保持不變。當(dāng)透光率高于90%以上后，由于透光率的增強，其對應(yīng)的氨逃逸數(shù)值將顯示偏大。最終引起脫硝氨逃逸保護動作，鎖跳脫硝系統(tǒng)退出。增對這種情況，熱控有針對性的對現(xiàn)有氨逃逸保護邏輯進行了優(yōu)化修改。

增對托電1-8、11、12號機組脫硝氨逃逸保護邏輯，增加氨逃逸變化率判斷條件，當(dāng)氨逃逸變化率大于2ppm / s且氨逃逸大于5ppm 且供氨調(diào)門反饋增大速率小于5% / s時，自動退出氨逃逸保護，當(dāng)氨逃逸小于5ppm 時保護自動投入。并在脫硝畫面及軟光字都增加了氨逃逸保護退出和氨逃逸變化率大于2ppm / s的報警，以對運行人員起到警示的作用。

部分邏輯示意如下：

2016年初完成了1-8、11、12號機組脫硝氨逃逸保護邏輯，通過一年機組實際運行情況證明，邏輯優(yōu)化之后由于氨逃逸的誤報、鍋爐倒運磨煤機和鍋爐吹灰或者機組負荷深調(diào)而導(dǎo)致脫硝退出的環(huán)保事件沒有再發(fā)生。有效的截止了環(huán)保事件的發(fā)生。

針對五期9、10機組脫硝控制系統(tǒng)組成：單元機組脫硝SCR區(qū)控制站。脫硝SCR區(qū)與鍋爐關(guān)系緊密，因此單元機組脫硝SCR區(qū)控制系統(tǒng)直接納入DCS控制系統(tǒng)。在集中控制室不設(shè)獨立的脫硝系統(tǒng)操作員站，與單元機組DCS無縫連接，并通過單元機組DCS的操作員站實現(xiàn)脫硝系統(tǒng)SCR區(qū)的集中監(jiān)控，由DCS操作員站完成對其工藝系統(tǒng)的程序啟/停、中斷控制及單個設(shè)備的操作。

兩臺機組脫硝系統(tǒng)反應(yīng)區(qū)（機組相關(guān)部分）的控制由DCS完成，公用氨區(qū)的控制由PLC完成。五期每臺機組脫硝反應(yīng)區(qū)有一整套與主機硬件配置相同的獨立的熱備冗余控制器的DCS產(chǎn)品，與機組DCS主機DCS硬件一致，脫硝DCS接入到了主機DCS控制網(wǎng)絡(luò)中，與機組控制DCS冗余通訊。控制機柜布置在每臺鍋爐主廠房DCS電子間內(nèi)，不采用DCS遠程I/O方式。每臺機組有1臺操作員站和1臺工程師站，操作員站和工程師站的軟、硬件的品牌、型號、版本號均選用與主機DCS相同的產(chǎn)品，并與主機DCS的操作員站和工程師站無縫結(jié)合，可實現(xiàn)在單元機組的每臺操作員站和工程師站上都能對脫硝控制系統(tǒng)進行操作和編程組態(tài)。

氨區(qū)公用系統(tǒng)控制由PLC完成，擁有一套完整的以太環(huán)網(wǎng)熱備冗余的PLC控制系統(tǒng)。PLC選用與原系統(tǒng)一致的施耐德Quantum67160系列產(chǎn)品。PLC機柜布置在現(xiàn)有氨區(qū)電子間內(nèi)，有一臺APC電源自動切換裝置安裝在電子間內(nèi)的電源柜內(nèi)，為PLC控制系統(tǒng)、上位機、監(jiān)控儀表、工業(yè)電視和特殊消防設(shè)備進行供電。就地有2臺操作員站和2臺工程師兼操作員站，1臺工程師兼操作員站放置在氨區(qū)電子間內(nèi)，1臺操作員站放置在氨區(qū)外值班室內(nèi)，另外1臺操作員站和一臺工程師見操作員站布置在原廠一期化學(xué)水綜合樓監(jiān)控室內(nèi)。氨區(qū)內(nèi)所有控制畫面已經(jīng)進行整合，將原廠氨區(qū)控制畫面和程序組態(tài)整合至新增的上位機，最終通過光纜將所有監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸至一期化學(xué)水綜合樓的兩臺上位機。

實現(xiàn)新增4臺上位機對所有氨區(qū)系統(tǒng)內(nèi)的畫面進行相互切換監(jiān)視控制的功能。

脫硝氨區(qū)采用PLC控制系統(tǒng)（含PLC控制柜及其內(nèi)設(shè)備以及氨區(qū)系統(tǒng)所屬控制設(shè)備、儀器儀表、電纜等）、氨區(qū)所屬工業(yè)電視及監(jiān)

氨區(qū)是在老廠原有氨區(qū)基礎(chǔ)上在預(yù)留位置進行建設(shè)五期的氨區(qū)設(shè)備，與老廠2*300MW機組的供氨系統(tǒng)相連接，液氨儲罐2臺97m3。液氨蒸發(fā)器系統(tǒng)加裝液氨過濾器。蒸發(fā)器按照兩用兩備設(shè)計，單臺蒸發(fā)器出力擬為700kg/h，換熱方式為二級換熱（即蒸汽盤管對水浴加熱，再由水浴對液氨盤管加熱）。加熱蒸汽冷凝后疏水作為蒸發(fā)器補水。蒸發(fā)器盤管及殼體材質(zhì)均為304不銹鋼。蒸發(fā)器必須設(shè)有液氨盤管蒸汽吹掃用快速接口。蒸發(fā)器基本尺寸為R：0.8m，H：3m。蒸發(fā)器改造包括所有附件及控制部分，進、出口氣動調(diào)門采用進口優(yōu)質(zhì)閥門。液氨過濾器加裝在氨區(qū)卸料臂處，過濾器必須滿足有效去除液氨中雜質(zhì)及油脂的要求。液氨流速0.8m/s，進出口管管徑150mm。濾芯使用壽命不得小于120天。

五期脫硝系統(tǒng)與監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)SIS接口如下：五期脫硝反應(yīng)區(qū)內(nèi)所有監(jiān)控點通過DCS分別上傳至各臺機組整體監(jiān)控畫面中，通過各臺機組上傳SIS主機。五期脫硝制氨公用區(qū)監(jiān)控畫面上傳至一期化學(xué)水綜合樓電子間內(nèi)，與原有氨區(qū)畫面進行整合，整合后的畫面通過原有數(shù)據(jù)接口上傳SIS主機。

合理控制脫硝氨逃逸保護，及提高了鍋爐效率也對有效的減輕了NH3對鍋爐尾部煙道的腐蝕。在減少脫硝裝置運行時對鍋爐影響的同時，提高脫硝效率，有效減少托電排廢氣量，為地區(qū)環(huán)保事業(yè)做出貢獻。

作者簡介：呂強強（1987）男，工程師，工學(xué)學(xué)士，長期從事熱工程控保護工作。