乌鲁木齐石化公司热电厂4号锅炉为SG-410/9.8-M480型单汽包、单炉膛、Π型布置的高压自然循环煤粉锅炉, 采用仓储式乏气送粉系统, 四角切圆燃烧、干式除渣。锅炉配有两台引风机、两台送风机、两台排粉机、两台球磨机、12台给粉机、一台双室两电场和两个滤袋除尘的电袋除尘器和一套干式除渣装置。4号锅炉于2013年10月由菲达环保完成了低氮燃烧器及SCR脱硝装置的改造, 设备已投运、LNB已完成热态调试, 为了优化整套装置运行工况对4号锅炉SCR脱硝装置进行了优化调整试验工作, 同时进行整体性能测试验收。但在性能测试验收中发现, 由菲达提供的调节系统与现场实际情况严重不符, 自动调节完全无法投用, 所以对4号炉自动调节系统进行相应的研究, 确保4号炉氨气自动的投入。
我国目前的大型火力发电机组烟气脱硝项目大多采用选择性催化还原法 (SCR) , 其原理是在催化剂作用下, 还原剂NH3在290-420℃下将NO和NO2还原成N2, 而几乎不发生NH3的氧化反应, 从而提高了N2的选择性, 减少了氨气的消耗。随着GB13223—2011《火力发电厂大气污染物排放标准》的颁布实施, 对脱硝系统的自动投运提出了更高的要求, 不仅要求及时投运SCR, 还要求精确、经济地控制脱硝系统的喷氨量。
由于机组负荷低会导致锅炉排烟温度低于原设计喷氨温度 (320℃) , 在继续投运脱硝时, 催化剂活性呈现出非最佳运行状态, 当SCR入口烟气温度低于该温度范围, 烟气中的三氧化硫、水蒸汽与氨气发生反应, 在催化剂位置形成的硫酸氢铵吸附飞灰会堵塞催化剂通道和微孔, 降低催化剂的活性和脱硝效率, 影响锅炉风烟系统运行安全。因而脱硝入口温度 (三取二) 低于320℃时, 喷氨速断阀应强制关闭并停止喷氨。
为争取更长的脱硝运行时间, 依据S02质量浓度来确定喷氨关断阀强制关闭的温度条件, 在减少空气预热器堵塞风险的基础上, 极大地提高了系统运行时间。
脱硝装置的烟道及反应器位于锅炉省煤器后空气预器热前, 氨喷射格栅放置在SCR反应器上游的位置。烟气在锅炉出口处被平均分成2路, 每路烟气并行进入垂直布置的SCR反应器, 在反应器里, 烟气向下流过催化剂层, 随后进入空气预热器。
烟气中的NO, 主要由NO和N02组成, 其中NO约占NO, 总量的95%, N02约占NO总量的5%。因此, 化学反应方程式 (1) 被认为是脱硝反应的主要反应方程式。
乌鲁木齐石化公司热电厂4号锅炉于2013年10月对烟气脱硝系统自动进行试运, 根据4号炉菲达公司改造提供的技术资料, 条件复杂, 回路控制变量太多, 计算公式复杂, 最终得出的结果很不稳定。而且4号炉反应器入口NOx变化范围大, 从650多mg/Nm3变化为440多mg/Nm3, 变化剧烈, 氨气质量流量计反映流速变化迟缓, 而且出口NOx测点离分析小屋过远, 得出的反应器出口NOx值滞后2分钟以上, 造成了自动调节品质的不稳, 造成了锅炉环保指标的时常超标。
修改流量计内部参数, 将延迟时间将为3秒变化一次。
联合厂家、设备技术科、及运行入员一起分析原因, 重新制定新的反应器出口NOx位置, 确保反应器出口离分析小屋近一些, 可以有效的减少出口NOx的滞后时间。
了解到锅炉炉膛氧量和脱硝入口NOX的含量成线性关系, 对自动投入有较强的参考价值, 故而根据炉膛氧量和脱硝入口NOX的含量的历史趋势, 同时取得20个数据, 代入线性关系公式:Y=a X+b中得出
f (甲侧入口NOX浓度) =76.59* (O2) +251.4
f (乙侧入口NOX浓度) =99.23* (O2) +237.7
由此把复杂回路转化为单回路调节。
根据新疆电科院对调整后的性能指标说明, 新方案试运行后4号锅炉SCR经调试后运行状态良好, 168小时期间反应器出口NOx浓度, 硫铵出口NOX浓度均低于100mg/Nm3, 脱硝效率平均值为82%。NH3逃逸率平均值为0.1ppm。实测氨逃逸为1.5ppm, SO2/SO3转化率为0.36%。反应器压差平均值为164Pa, 根据盘表显示, SCR脱硝装置入口到出口之间的系统压力损失在300pa左右, 各指标均达到了设计值。
依据锅炉炉膛氧量和脱硝入口NOX的含量的对应关系, 延长了脱硝喷氨运行时间;通过对喷氨自动调节回路的设计及优化, 实现了高品质的回路控制, 为脱硝喷氨全自动启、停奠定了基础;为减少操作量, 提高系统自动化程度, 对喷氨自动调节回路进行了优化调整, 满足了SCR脱硝自动化控制的要求, 为脱硝系统的安全、稳定和经济运行提供了保障。
摘要：乌石化热电厂4号炉在2013年将进行烟气脱销改造, 需同步增加控制设备。根据生产操作需要, 决定对现有4号炉DCS系统进行扩容, 增加相应的控制系统一套, 2013年9月脱硝投入运行, 平均每小时消耗氨气60KG。因环保要求脱硝排放标准为100mg/m3, 锅炉运行负荷不断波动, 造成了脱硝环保排放经常超标, 非常不利于环保指标达标。基于运行车间要求, 对NOX控制自动功能进行调整, 已满足锅炉运行的需要。
关键词：自动调节,NOX,烟气脱硝
[1] HT562-2010火电厂烟气脱硝工程技术规范选择性催化还原法.
[2] NDGJ16-89火力发电厂热工自动化设计技术规定 (保留部分) .
[3] 自动控制原理谢克明2009年电子工业出版社出版线性系统的数学模型.
