脫硝系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運行分析

大唐寶雞熱電廠1、2號爐脫硝系統(tǒng)自投運至今，連續(xù)長期運行中暴露出脫硝運行管理經(jīng)驗不足的問題，如氨液消耗量大，煙氣出入口NOX含量控制較差，系統(tǒng)設(shè)置不合理導(dǎo)致運行監(jiān)視困難等。為此，根據(jù)脫硝實際運行情況，綜合考慮脫硝運行的安全性，提出提高脫硝系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運行的措施，實施后，大幅度提高了脫硝系統(tǒng)運行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，液氨消耗量減小23.1%，從而提高了機(jī)組運行的經(jīng)濟(jì)性。 　　煙氣脫硝 (Denitration)是指把燃燒煙氣中生成的NOX還原為N2，從而脫除煙氣中的NOX。 　　隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和生活水平的提高，防止大氣污染已成為世界范圍內(nèi)的難題。在以煤和油為燃料的鍋爐上增加消除NOX設(shè)備的技術(shù)措施，日本早已實施并定出了嚴(yán)格的NOX排放標(biāo)準(zhǔn)。我國要求新建火電廠必須同步建設(shè)脫硝設(shè)施，已投產(chǎn)的電廠要求通過技術(shù)改造安裝脫硝裝置，并同步出臺了脫硝電價補貼政策和有史以來最嚴(yán)格的新版《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，對火電廠執(zhí)行新的煙塵、二氧化硫、氮氧化合物排放標(biāo)準(zhǔn)提出更高的要求。 　　一、系統(tǒng)簡介 　　大唐寶雞熱電廠(2×330MW)機(jī)組采用上海鍋爐有限公司生產(chǎn)的1065t/h亞臨界自然循環(huán)鍋爐、單爐膛、一次中間再熱、燃燒器擺動調(diào)溫、平衡通風(fēng)、四角切向燃燒。在投產(chǎn)初期，國家尚沒有強制要求時，就同步建設(shè)了脫硝裝置，采用選擇性催化還原法(Selective Cataletic Reduction,簡稱：SCR)全煙氣脫硝，布置在鍋爐省煤器出口與空預(yù)器入口之間，為高粉塵布置，采用液氨作為還原劑，兩臺爐公用一套氨氣供應(yīng)系統(tǒng)。脫硝催化劑設(shè)計為兩層，預(yù)留一層;煙氣在省煤器出口被平均分成兩路，并行進(jìn)入一個垂直布置的SCR反應(yīng)器里，即每臺鍋爐配有兩個反應(yīng)器。在反應(yīng)器里煙氣向下流過均流器、催化劑層，隨后進(jìn)入回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器、靜電除塵器、引風(fēng)機(jī)和FGD，最后通過煙囪排入大氣。為防止催化劑積灰，每層催化劑設(shè)置3臺聲波吹灰器。 　　二、脫硝系統(tǒng)運行狀況 　　由于脫硝系統(tǒng)安裝在省煤器和空預(yù)器之間屬于高塵布置，煙氣中灰塵含量大，加之進(jìn)行配煤摻燒，煤質(zhì)較設(shè)計煤種偏差較大，煙塵量進(jìn)一步增加，造成脫硝出口NOX表計頻繁堵塞，導(dǎo)致指示不準(zhǔn)確，經(jīng)常出現(xiàn)出口NOx含量高于入口的情況，影響脫硝效率的計算，要維持規(guī)定的脫硝效率，必然導(dǎo)致氨氣消耗量大幅上升。 　　煙氣含塵量多，激光鏡片上積灰嚴(yán)重，導(dǎo)致氨逃逸率表計的透光率大幅下降，氨逃逸率表計指示不準(zhǔn)頻繁跳變，嚴(yán)重影響脫硝系統(tǒng)的正常運行，且無法正常反映催化劑的反應(yīng)情況。 　　脫硝系統(tǒng)催化劑積灰嚴(yán)重，脫硝阻力增加，最嚴(yán)重時阻力達(dá)800Pa,超過正常值200Pa。 　　在負(fù)荷低于200MW以下時，脫硝入口煙氣溫度低于300℃，由于脫硝系統(tǒng)邏輯設(shè)計不合理，脫硝無法自動停運，因此在監(jiān)視不到位的情況下，脫硝依然運行。此時，由于煙溫低，催化劑活性低導(dǎo)致與氨氣反應(yīng)的效果差，氨氣逃逸率高，硫酸氫氨形成量增加，硫酸氫氨沉積在催化劑表面，在空氣預(yù)熱器換熱管上冷凝析出晶體物質(zhì)，與煙塵粘結(jié)一起沉積，降低了催化劑的活性并影響催化劑壽命，增大了空預(yù)器的換熱阻力并增加了堵塞、腐蝕的風(fēng)險。 　　在調(diào)整噴氨流量時氨氣流量波動大極易造成噴氨流量快速增加，使得空氨比快速升高，導(dǎo)致脫硝跳閘，嚴(yán)重影響脫硝系統(tǒng)的正常運行并降低脫硝的投運率和安全性。 　　在運行中為控制脫硝效率，使得脫硝出口NOx含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)，使得氨氣消耗量大，增加了脫硝運行的費用，降低運行經(jīng)濟(jì)性。 　　三、原因分析 　　針對暴露出的問題，組織相關(guān)專業(yè)人員，進(jìn)行了詳細(xì)的分析，具體原因如下： 　　脫硝系統(tǒng)表計指示不準(zhǔn)確，是由于煙塵大導(dǎo)致采樣管路堵塞造成;脫硝系統(tǒng)阻力大，主要是由于煙氣含塵量增加后，聲波吹灰器吹灰時間設(shè)置不合理造成(原設(shè)置時間為每300秒吹5秒);系統(tǒng)邏輯設(shè)置不合理，該文原載于中國社會科學(xué)院文獻(xiàn)信息中心主辦的《環(huán)球市場信息導(dǎo)報》雜志http://www.ems86.com總第522期2013年第39期-----轉(zhuǎn)載須注名來源人為控制因素多，技術(shù)防控手段欠缺;氨氣流量波動是由于供氨壓力不穩(wěn)定加之調(diào)門特性差造成;氨液消耗量大，主要原因為原采用的恒效率控制方式不合理，脫硝出口NOX含量低于國家標(biāo)準(zhǔn)和脫硝入口NOX含量較高造成的(設(shè)計脫硝入口NOX含量為450mg/Nm3，實際運行值為550～650 mg/Nm3)。 　　四、實施對策 　　解決脫硝CMS表計頻繁故障。首先針對實際運行中煙塵含量大易造成表管堵塞的問題，將原設(shè)計的每四小時反吹一次，修改為每兩小時反吹一次，將反吹壓力由原來的0.2MPa修改為0.4MPa。再將表計的定期標(biāo)定時間由原來的兩周一次改為一周一次，并加大對表計的定期維護(hù)工作，對氨逃逸率每天進(jìn)行清理，以保證其透光率和表計的正常指示。 　　優(yōu)化吹灰解決煙塵量大導(dǎo)致催化效率下降及阻力大的問題。認(rèn)真執(zhí)行檢修工作，要求對脫硝催化劑做到逢停必檢，重點是檢查催化劑積灰情況、聲波吹灰器膜片及噴嘴堵塞磨損情況，并及時進(jìn)行修復(fù)和清理;對吹灰器程控運行方式進(jìn)行優(yōu)化，將原來的每300秒吹5秒修改為每140秒吹10秒，將吹灰壓力由原來的0.4MPa調(diào)整為0.6MPa。 　　解決氨氣流量波動問題。首先對氨氣蒸發(fā)槽蒸汽調(diào)門和氨氣調(diào)門進(jìn)行解體檢查和更換，確保調(diào)門線性正常，再對自動調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行調(diào)整，由原來的根據(jù)蒸發(fā)槽出口壓力調(diào)節(jié)改為根據(jù)SCR區(qū)噴氨調(diào)門前壓力調(diào)整，從而保證了噴氨壓力的穩(wěn)定。 　　對脫硝控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。在原控制畫面中增加脫硝出入口煙氣NOx含量指示(等于A側(cè)加B側(cè)除以2)，增加脫硝壓差顯示(等于出口煙氣壓力減去入口煙氣壓力)，增加氨氣消耗量累計值，以便于運行進(jìn)行監(jiān)視和調(diào)整;為防止由于空氨比大造成脫硝跳閘，增加在空氨比大于7%時聯(lián)啟備用稀釋風(fēng)機(jī);稀釋風(fēng)量低于1500Nm3/h時聯(lián)啟備用稀釋風(fēng)機(jī)，在空氨比大于7%時禁止開啟噴氨調(diào)門;為防止由于稀釋風(fēng)量中斷造成氨氣大量聚集引發(fā)火災(zāi)，增加任一側(cè)稀釋風(fēng)量低于550Nm3/h時，聯(lián)關(guān)該側(cè)噴氨快關(guān)閥和調(diào)門;為防止脫硝在低溫下運行，增加脫硝入口煙氣溫度低于300℃聯(lián)關(guān)同側(cè)噴氨調(diào)門和噴氨快關(guān)閥;為防止氨氣逃逸率高，增加氨氣逃逸率大于3ppm,聯(lián)關(guān)同側(cè)噴氨調(diào)門和噴氨快關(guān)閥;氨逃逸率大于2.5ppm，禁開噴氨調(diào)門并預(yù)關(guān)10%。 　　優(yōu)化燃燒調(diào)整降低入口煙氣NOx。針對煙氣NOx的產(chǎn)生原理和我廠鍋爐燃燒器實際運行情況[1][2]，在保證鍋爐不結(jié)焦和鍋爐效率的前提下，采取以下措施降低入口煙氣NOx含量;空氣預(yù)熱熱器入口過剩空氣量由原來的1.25降至1.15，即氧量由原來的4.2%降至3%左右，經(jīng)過調(diào)整后在煤量不變的情況下煙氣入口NOX含量下降100mg/Nm3左右;對二次風(fēng)配風(fēng)調(diào)整方式進(jìn)行調(diào)整，將原來的從下至上開啟SOFA改為從上至下開，運行中保持第三層SOFA風(fēng)最少開啟50%以上，通過調(diào)整以后在氧量及煤量不變的情況下，入口NOX含量下降80mg/Nm3左右;優(yōu)化磨煤機(jī)運行方式，正常運行中盡量減少上層磨的運行，最上層磨停運后入口NOX含量可下降100mg/Nm3左右。 　　優(yōu)化控制方式及調(diào)門最佳開度。將原來的恒效率控制方式改為恒量控制方式，即控制煙囪入口NOx在國家標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，并定期對脫硝出口和煙囪入口進(jìn)行對比，偏差大于50mg/Nm3時即進(jìn)行標(biāo)定;每季度定期在穩(wěn)定鍋爐負(fù)荷和噴氨量的前提下，對噴氨格柵調(diào)門進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)氨逃逸率及出口NOx變化，確定每組調(diào)門合理的開度從而提高脫硝效率。 　　強化運行管理。將脫硝出入口煙氣NOx含量及氨氣消耗量納入小指標(biāo)競賽，并進(jìn)行獎懲;運行主管及時對脫硝系統(tǒng)各數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和對比，及時提出針對性的運行調(diào)整方案;每天運行人員定期對脫硝系統(tǒng)漏氨情況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，以減少不必要的氨氣消耗;對于脫硝系統(tǒng)的檢修工作提高監(jiān)護(hù)級別，防止不安全事件的發(fā)生。 　　四、實施效果 　　采取以上各措施后，脫硝入口NOx煙氣含量由原來的600mg/Nm3下降至500mg/Nm3,脫硝的氨液消耗量(兩臺機(jī)運行)由原來的每月130噸左右降至現(xiàn)在的每月100噸左右，減小23.1%，大幅提高機(jī)組運行的經(jīng)濟(jì)性;脫硝催化劑阻力由原來的800Pa降至500Pa左右，脫硝投運率增加1%左右;空預(yù)器煙氣側(cè)阻力穩(wěn)定在1100Pa左右。 　　通過我們不斷的摸索、研究，根據(jù)現(xiàn)場實際情況對脫硝系統(tǒng)進(jìn)行運行優(yōu)化，從而保證了脫硝系統(tǒng)在現(xiàn)有狀態(tài)下安全運行并減少了液氨消耗量，通過提高脫硝系統(tǒng)運行的安全性、經(jīng)濟(jì)性從而提高了機(jī)組運行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。