脱硝系统安全经济运行分析

大唐宝鸡热电厂1、2号炉脱硝系统自投运至今，连续长期运行中暴露出脱硝运行管理经验不足的问题，如氨液消耗量大，烟气出入口NOX含量控制较差，系统设置不合理导致运行监视困难等。为此，根据脱硝实际运行情况，综合考虑脱硝运行的安全性，提出提高脱硝系统的安全经济运行的措施，实施后，大幅度提高了脱硝系统运行的安全性和经济性，液氨消耗量减小23.1%，从而提高了机组运行的经济性。 　　烟气脱硝 (Denitration)是指把燃烧烟气中生成的NOX还原为N2，从而脱除烟气中的NOX。 　　随着现代工业生产的发展和生活水平的提高，防止大气污染已成为世界范围内的难题。在以煤和油为燃料的锅炉上增加消除NOX设备的技术措施，日本早已实施并定出了严格的NOX排放标准。我国要求新建火电厂必须同步建设脱硝设施，已投产的电厂要求通过技术改造安装脱硝装置，并同步出台了脱硝电价补贴政策和有史以来最严格的新版《火电厂大气污染物排放标准》，对火电厂执行新的烟尘、二氧化硫、氮氧化合物排放标准提出更高的要求。 　　一、系统简介 　　大唐宝鸡热电厂(2×330MW)机组采用上海锅炉有限公司生产的1065t/h亚临界自然循环锅炉、单炉膛、一次中间再热、燃烧器摆动调温、平衡通风、四角切向燃烧。在投产初期，国家尚没有强制要求时，就同步建设了脱硝装置，采用选择性催化还原法(Selective Cataletic Reduction,简称：SCR)全烟气脱硝，布置在锅炉省煤器出口与空预器入口之间，为高粉尘布置，采用液氨作为还原剂，两台炉公用一套氨气供应系统。脱硝催化剂设计为两层，预留一层;烟气在省煤器出口被平均分成两路，并行进入一个垂直布置的SCR反应器里，即每台锅炉配有两个反应器。在反应器里烟气向下流过均流器、催化剂层，随后进入回转式空气预热器、静电除尘器、引风机和FGD，最后通过烟囱排入大气。为防止催化剂积灰，每层催化剂设置3台声波吹灰器。 　　二、脱硝系统运行状况 　　由于脱硝系统安装在省煤器和空预器之间属于高尘布置，烟气中灰尘含量大，加之进行配煤掺烧，煤质较设计煤种偏差较大，烟尘量进一步增加，造成脱硝出口NOX表计频繁堵塞，导致指示不准确，经常出现出口NOx含量高于入口的情况，影响脱硝效率的计算，要维持规定的脱硝效率，必然导致氨气消耗量大幅上升。 　　烟气含尘量多，激光镜片上积灰严重，导致氨逃逸率表计的透光率大幅下降，氨逃逸率表计指示不准频繁跳变，严重影响脱硝系统的正常运行，且无法正常反映催化剂的反应情况。 　　脱硝系统催化剂积灰严重，脱硝阻力增加，最严重时阻力达800Pa,超过正常值200Pa。 　　在负荷低于200MW以下时，脱硝入口烟气温度低于300℃，由于脱硝系统逻辑设计不合理，脱硝无法自动停运，因此在监视不到位的情况下，脱硝依然运行。此时，由于烟温低，催化剂活性低导致与氨气反应的效果差，氨气逃逸率高，硫酸氢氨形成量增加，硫酸氢氨沉积在催化剂表面，在空气预热器换热管上冷凝析出晶体物质，与烟尘粘结一起沉积，降低了催化剂的活性并影响催化剂寿命，增大了空预器的换热阻力并增加了堵塞、腐蚀的风险。 　　在调整喷氨流量时氨气流量波动大极易造成喷氨流量快速增加，使得空氨比快速升高，导致脱硝跳闸，严重影响脱硝系统的正常运行并降低脱硝的投运率和安全性。 　　在运行中为控制脱硝效率，使得脱硝出口NOx含量远远低于国家标准，使得氨气消耗量大，增加了脱硝运行的费用，降低运行经济性。 　　三、原因分析 　　针对暴露出的问题，组织相关专业人员，进行了详细的分析，具体原因如下： 　　脱硝系统表计指示不准确，是由于烟尘大导致采样管路堵塞造成;脱硝系统阻力大，主要是由于烟气含尘量增加后，声波吹灰器吹灰时间设置不合理造成(原设置时间为每300秒吹5秒);系统逻辑设置不合理，该文原载于中国社会科学院文献信息中心主办的《环球市场信息导报》杂志http://www.ems86.com总第522期2013年第39期-----转载须注名来源人为控制因素多，技术防控手段欠缺;氨气流量波动是由于供氨压力不稳定加之调门特性差造成;氨液消耗量大，主要原因为原采用的恒效率控制方式不合理，脱硝出口NOX含量低于国家标准和脱硝入口NOX含量较高造成的(设计脱硝入口NOX含量为450mg/Nm3，实际运行值为550～650 mg/Nm3)。 　　四、实施对策 　　解决脱硝CMS表计频繁故障。首先针对实际运行中烟尘含量大易造成表管堵塞的问题，将原设计的每四小时反吹一次，修改为每两小时反吹一次，将反吹压力由原来的0.2MPa修改为0.4MPa。再将表计的定期标定时间由原来的两周一次改为一周一次，并加大对表计的定期维护工作，对氨逃逸率每天进行清理，以保证其透光率和表计的正常指示。 　　优化吹灰解决烟尘量大导致催化效率下降及阻力大的问题。认真执行检修工作，要求对脱硝催化剂做到逢停必检，重点是检查催化剂积灰情况、声波吹灰器膜片及喷嘴堵塞磨损情况，并及时进行修复和清理;对吹灰器程控运行方式进行优化，将原来的每300秒吹5秒修改为每140秒吹10秒，将吹灰压力由原来的0.4MPa调整为0.6MPa。 　　解决氨气流量波动问题。首先对氨气蒸发槽蒸汽调门和氨气调门进行解体检查和更换，确保调门线性正常，再对自动调节装置进行调整，由原来的根据蒸发槽出口压力调节改为根据SCR区喷氨调门前压力调整，从而保证了喷氨压力的稳定。 　　对脱硝控制系统进行优化。在原控制画面中增加脱硝出入口烟气NOx含量指示(等于A侧加B侧除以2)，增加脱硝压差显示(等于出口烟气压力减去入口烟气压力)，增加氨气消耗量累计值，以便于运行进行监视和调整;为防止由于空氨比大造成脱硝跳闸，增加在空氨比大于7%时联启备用稀释风机;稀释风量低于1500Nm3/h时联启备用稀释风机，在空氨比大于7%时禁止开启喷氨调门;为防止由于稀释风量中断造成氨气大量聚集引发火灾，增加任一侧稀释风量低于550Nm3/h时，联关该侧喷氨快关阀和调门;为防止脱硝在低温下运行，增加脱硝入口烟气温度低于300℃联关同侧喷氨调门和喷氨快关阀;为防止氨气逃逸率高，增加氨气逃逸率大于3ppm,联关同侧喷氨调门和喷氨快关阀;氨逃逸率大于2.5ppm，禁开喷氨调门并预关10%。 　　优化燃烧调整降低入口烟气NOx。针对烟气NOx的产生原理和我厂锅炉燃烧器实际运行情况[1][2]，在保证锅炉不结焦和锅炉效率的前提下，采取以下措施降低入口烟气NOx含量;空气预热热器入口过剩空气量由原来的1.25降至1.15，即氧量由原来的4.2%降至3%左右，经过调整后在煤量不变的情况下烟气入口NOX含量下降100mg/Nm3左右;对二次风配风调整方式进行调整，将原来的从下至上开启SOFA改为从上至下开，运行中保持第三层SOFA风最少开启50%以上，通过调整以后在氧量及煤量不变的情况下，入口NOX含量下降80mg/Nm3左右;优化磨煤机运行方式，正常运行中尽量减少上层磨的运行，最上层磨停运后入口NOX含量可下降100mg/Nm3左右。 　　优化控制方式及调门最佳开度。将原来的恒效率控制方式改为恒量控制方式，即控制烟囱入口NOx在国家标准之内，并定期对脱硝出口和烟囱入口进行对比，偏差大于50mg/Nm3时即进行标定;每季度定期在稳定锅炉负荷和喷氨量的前提下，对喷氨格栅调门进行调整，根据氨逃逸率及出口NOx变化，确定每组调门合理的开度从而提高脱硝效率。 　　强化运行管理。将脱硝出入口烟气NOx含量及氨气消耗量纳入小指标竞赛，并进行奖惩;运行主管及时对脱硝系统各数据进行分析和对比，及时提出针对性的运行调整方案;每天运行人员定期对脱硝系统漏氨情况进行检查，发现问题及时处理，以减少不必要的氨气消耗;对于脱硝系统的检修工作提高监护级别，防止不安全事件的发生。 　　四、实施效果 　　采取以上各措施后，脱硝入口NOx烟气含量由原来的600mg/Nm3下降至500mg/Nm3,脱硝的氨液消耗量(两台机运行)由原来的每月130吨左右降至现在的每月100吨左右，减小23.1%，大幅提高机组运行的经济性;脱硝催化剂阻力由原来的800Pa降至500Pa左右，脱硝投运率增加1%左右;空预器烟气侧阻力稳定在1100Pa左右。 　　通过我们不断的摸索、研究，根据现场实际情况对脱硝系统进行运行优化，从而保证了脱硝系统在现有状态下安全运行并减少了液氨消耗量，通过提高脱硝系统运行的安全性、经济性从而提高了机组运行的安全性和经济性。