脱硝自动优化对空预器堵塞问题的改善

脱硝自动优化对空预器堵塞问题的改善

韩松

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：

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［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．