河北大唐国际王滩发电有限责任公司 河北省唐山市 063611
摘要:随着新的《中华人民共和国环境保护法》的实施,对脱销系统NOX排放要求越来越严格。近年来,机组负荷率下滑,机组调峰时段不断增加,喷氨自动控制只能满足原来稳定工况下的跟踪和调整功能。在机组负荷大幅波动时,选择性催化还原(SCR)区入口N0X质量浓度最大可达300 mg/m3,同时受锅炉煤种、风煤配比的影响,SCR区入口烟气压力波动不均,造成喷氨调节阀流量特性曲线无规则变化。为了确保N0X的排放达标,避免脱硝系统过量喷氨而造成工质浪费,降低了催化剂的使用寿命,造成空气预热器冷端堵塞增大压差。
关键词:脱硝自动优化;空预器堵塞;措施
通过某电厂锅炉空预器堵塞的问题分析了,提出了有针对性的预防控制措施。
一、脱销系统
某电厂2×600 MW 机组,采用选择性催化还原法(SCR)脱硝装置,该装置布置在省煤器与空气预热器之间。还原剂为尿素溶解尿素溶液经热解后形成氨气。SCR 的反应原理是以氨为还原剂,在一定温度和催化剂的作用下,有选择地将烟气中的 NOX 还原为 N2 和 H2O,主要的反应方程式为:
二、空预器堵塞的预控措施
1、NH4HSO4 的控制。从源头上控制 NH4HSO4 的生成。由于NH4HSO4 来源于烟气中的 SO3 和脱硝系统中逃逸的NH3的反应产物,因此要控制的就是 SO3 和 NH3 两种气体的体积分数。经过脱硝后的烟气中 SO3 气体的体积分数与入炉煤中硫的质量分数、催化剂的温度相关,SO3气体的控制方法主要有以下: 一是燃料炉前脱硫;二是掺烧煤种的均匀合理混合;三是降低催化剂温度; 四是采用高温低氧方式燃烧;五是提高空预器入口空气温度,以保证空预器冷端综合温度满足条件。脱硝系统的 NH3逃逸是 NH4HSO4生成的主要原因, 因此为了防止空预器堵塞,必须控制 NH3逃逸,关键是避免过喷氨。只有保持各区域均衡燃烧,各区域的氮氧化物分布才能均衡。各区域喷氨分布相对固定,只有保持 NOX 分布均衡, 才能避免局部过喷氨。同时,只有避免脱硝系统出口的 NOX浓度过低,才能避免整体过喷氨。脱硝系统逃逸的 NH3 的体积分数主要由喷氨系统的调节控制来决定, 其调节控制的质量直接影响空预器的安全运行,发电机组的脱硝系统已经实现超低排放,超低排放后脱硝系统出口NH3逃逸较严重, 且经常出现两侧偏差过大的现象,威胁到空预器的安全运行。目前两台发电机组脱硝系统均进行了喷氨系统优化调整,脱硝系统的显示主画面增加了总排口 NOX 的小时均值显示。为保证空预器的安全可靠运行, 在保证总排口NOX 瞬时值不超限的情况下, 可以适当调整两侧的选择性催化还原SCR设备的喷氨量,控制脱硝系统出口 NH3 的逃逸率不超限。 在保证脱硝系统入口 NOX 体积分数均衡的情况下, 保持两侧喷氨量均衡,平稳调整 SCR设备的喷氨量, 严禁短时大幅改变喷氨流量。为此, 特制订以下运行调整原则。1) 严格控制左右侧入口 NOX 体积分数均衡,根据喷氨量、 燃料量和左右侧氧量等参数,判断准确的测点并进行相应调整, 以确保两侧燃烧均衡。2)及时调整喷氨量, 根据负荷变动, 启停制粉系统及吹灰等扰动操作,提前控制喷氨量,避免控制失当,严禁大幅调整流量,造成短时过喷氨。3)根据 NH3 的逃逸情况,合理控制脱硝系统出口 NOX 体积分数,保持两侧出口 NH3 的逃逸和NOX 体积分数均衡, 偏差不得超过 10%。4)保持两侧喷氨量均衡, 偏差不得超过 10%,积极进行燃烧调整, 保持脱硝系统入口 NOX 体积分数均衡, 偏差不得超过 10%。5)每天进行空预器压差变化分析, 发现压差有明显增大 (同负荷增加 100 Pa)时, 则执行提高该侧空预器冷端烟温以降低压差的技术措施, 以下进一步详细阐述该技术措施。
2、提高空预器烟温以降低压差的技术措施。NH4HSO4 熔点为 147 ℃, 提高烟温超过 200 ℃可以使 NH4HSO4 变成便于清除的气体, 然后经过除尘器即可清除。经过研究讨论, 该厂采用提高空预器前烟温的方法来清除 NH4HSO4, 解决空预器堵塞的问题。提高单侧空预器烟温的操作方法如下。1) 空预器后的排烟温度控制目标:A 侧排烟温度 200 ℃左右, B 侧不低于 100 ℃。2) 当发电机组负荷在 4 h 内没有变动计划时,在正常情况下, 提高单侧空预器烟温的操作频率为隔日中班进行一次,并暂停锅炉吹灰, 同时空预器投入连续吹灰。3) 机组负荷稳定工作范围为 450~600 MW, 二次风量范围为 365~510 m3/s。 检查送风机出口二次风联络挡板并关闭; 解除 A 送风机动叶设置的自动挡位, 改手动挡位调整; B 送风机动叶与两台引风机动叶保持在自动挡位。4)手动缓慢关小 A 送风机动叶开度, 同时监视 B 送风机动叶开度自动开大, 在此期间维持总风量不变。 随着 A 送风机出力减小, A 空预器后排烟温度逐渐升高, B 空预器后排烟温度逐渐降低。 通过控制 A 送风机动叶开度关小的速率, 进而控制 A空预器后排烟温度升高的速率不超过 1 ℃/min。5) 升温期间要严密监视空预器电流,特别是A 空预器的电流。 如果空预器电流出现摆动现象,应停止升温, 待电流稳定后再继续升温。 如果电流摆动持续升高, 当超过 18 A 后, 要增大 A 送风机出力, 降低该侧烟温, 直至空预器电流恢复正常。6) 观察 A 空预器后排烟温度升高至200 ℃,在高负荷条件允许的情况下, 排烟温度可以高于200 ℃, 以加快清除 NH
4HSO4 的速率。7)当 A 空预器压差持续 1 h 不变后, 开始恢复正常运行方式。 缓慢开大 A 送风机动叶开度, 观察 A 空预器后排烟温度逐渐降低, B 空预器后排烟温度逐渐升高。 注意监视 B 空预器电流。8) 在提高空预器烟温以清除 NH4HSO4 。期间,除尘设备系统要正常运行, 相关人员要加强监视电除尘设备的电流、 压差, 并就地监视电除尘设备的运行声音, 防止造成电除尘设备的腐蚀堵塞。
空预器处于锅炉内烟温较低的区域, 空气温度和烟温都比较低, 很容易发生低温腐蚀和堵塞问题。一旦发生这些问题,如果处理不合理,就可能导致较大的事故, 严重影响发电机组的安全性和经济性,因此必须做好事故预想工作, 并制定详尽的预控方案。当发现异常时及时处理,在处理时要兼顾设备安全和环保指标不超限, 确保发电机组的安全经济运行。
参考文献:
[1]秦天牧,刘吉臻,杨婷婷.火电厂烟气脱硝系统建模于运行优 化 仿 真 [J].中国电机工程学报,2019.14.
[2]周鑫,吴佳.火电厂烟气脱硝系统建模于喷氨最优控制[J].浙江电力,2018.05.
[3]杨松,丁皓姝,黄 越.脱硝系统流程数值模拟及优化[J].热力发电,2018.09.
[4]高泽明,杨慎敏,于晨杰.智能控制在火电机组脱硝系统中的应用[J].自动化应用,2019.02.