脫硝CEMS預處理系統優化分析

摘要：隨著環保要求的不斷提高，脫硝系統的穩定運行顯得尤為重要。脫硝CEMS預處理系統的可靠性直接影響脫硝系統設備運行的穩定性和環保數據的監測和傳輸。本文針對我廠脫硝系統運行中存在的問題，提出了相關的改造措施，降低了脫硝的故障率，提高了脫硝CEMS預處理系統穩定性。

關鍵詞：脫硝CEMS預處理系統；選擇性催化還原脫硝技術；采樣裝置；

引言

隨著全國電廠環保要求的不斷提高，全國電廠脫硝系統的改造也基本完成。脫硝系統的穩定運行直接涉及到電廠環保指標的排放。脫硝CEMS預處理系統是屬于電廠脫硝環保設施的重要組成部分，CEMS預處理設備的穩定和可靠直接影響到脫硝環保數據的監測和采集，涉及到電廠環保經濟指標的考核。所以提高脫硝CEMS預處理系統的可靠性才能保證脫硝系統的穩定運行。

1 脫硝技術介紹

為了降低NOx 的排放，必須對燃燒后的煙氣進行脫硝處理。目前通行的煙氣脫硝工藝大致可分為干法、半干法和濕法三類。其中干法包括選擇性非催化還原法（ SNCR） 、選擇性催化還原法（SCR） 、電子束聯合脫硫脫硝法；半干法有活性炭聯合脫硫脫硝法；濕法有臭氧氧化吸收法等。其中SCR 脫硝工藝以其脫硝裝置結構簡單、無副產品、運行方便、可靠性高、脫硝效率高、一次投資相對較低等諸多優點在電廠脫硝中得到了廣泛應用。

SCR是目前最成熟的煙氣脫硝技術，是一種爐后脫硝方法[1]。選擇性催化還原法（SCR）是利用還原劑（NH3，尿素）在金屬催化劑作用下，選擇性地與NOx反應生成N2和H20，而不是被02氧化，故稱為“選擇性”。在選擇催化還原工藝中，催化劑直接布置在鍋爐之后，即通常所說的高灰分煙氣段布置[2]。煙氣中氮的氧化物主要成分是NO和NO2，其主要反應方程式為：

4NH3+4NO+O2=4N2+6H20 [1]

8NH3+6NO2=7N2+2H20 [2]

我廠2號機組為660MW燃煤機組，后期改造新增煙氣脫硝設施。脫硝設施采用選擇性催化還原（SCR）脫硝技術降低氮氧化物（NOx）排放濃度。目前現場已安裝的CEMS設備位于SCR煙道進口、出口兩側，用于實現對NOx排放、脫硝效率的實時監測。

2 脫硝CEMS預處理系統優化

2.1改造必要性

由于脫硝現場的高溫、高塵、高腐蝕等特點，使得配套安裝的CEMS易在復雜工況下出現適應性問題。現場采樣裝置在該現場使用過程中出現的易積灰堵塞，維護間隔周期較短問題。針對上述問題，通過現場試驗比對，對系統提出了改造方案。

2.2 采樣裝置改造

針對脫硝現場易積灰堵塞，維護間隔周期較短問題，對采樣裝置進行了重新設計，改進了采樣裝置結構，改造后的采樣裝置如圖1，改造后使得小微粒進入管路的可能性大為降低，同時通過減少無效采樣的煙氣量，降低現場采樣濾芯堵塞的可能性。同時，加入脈沖式反吹控制，可進一步預防粉塵在采樣濾芯上的快速附著，從而降低現場人工維護量。

圖1改造后脫硝CEMS采樣裝置

2.3預處理裝置改造

2.3.1反吹截止電磁閥改造

改造前采樣的反吹截止電磁閥存在易腐蝕損壞問題，經對故障樣品進行分析，故障原因為現場的煙氣中高濃度腐蝕性氣體接觸到閥內動作部件，動作部件因與高濃度腐蝕性氣體的長時間接觸而受到損壞。最終表現即為閥芯不能完全切斷煙氣或不能完全導入煙氣。在常規現場此類現象很少出現，但在工況復雜的現象表現得較為明顯。

針對這個問題，對電磁閥進行了重新選型。新電磁閥閥芯與動作部件之間完全密封阻隔，保證了動作部件不會與煙氣接觸，同時閥芯采用全PTFE材質，確保了惡劣工況下的電磁閥的適應性與穩定性。

2.3.2預處理氣路改造

由于現場塵量大的特點，為加快探頭吹掃氣體的反應時間，將原機柜內的吹掃電磁閥移至采樣箱體內。快速的氣體吹掃可有效預防煙道內的粉塵在采樣探桿上的沉積及采樣濾芯上的附著。

預處理氣路的改造后的原理圖如圖2，通過對采樣泵的有效抽取流量進行控制，減少無效煙氣抽取量。無效煙氣抽取量的減少不會影響氣體分析儀的煙氣導入量，但卻可以降低采樣濾芯堵塞的機率；同時較少的無效煙氣抽取量還可以減輕制冷器、蠕動泵的工作壓力，使得整體人工維護間隔時間得到有效延長。

圖2改造后的采樣氣路原理圖

3改造優勢

改造后的脫硝CEMS預處理系統運行穩定可靠，較之前故障率明顯下降，也提高了整個脫硝系統運行的可靠性。

（1）降低了預處理系統的運行負荷。對CEMS預處理的氣路系統的優化，降低了無效煙氣的排放，減少了采樣泵和制冷器系統的工作壓力，從而延長了設備使用的周期和壽命。

（2）降低了維護成本。根據脫硝煙氣塵量大的特點，將原先機柜內部的吹掃電磁閥移至就地采樣箱內部，并延長吹掃時間，有效的預防了煙道內部的粉塵在采樣探桿上的沉積和采樣濾芯的附著。減少了人為干預清理探頭的次數，降低了維護成本，也保證了設備的可靠運行。

（3）大大提高了脫硝系統運行的可靠性。通過對脫硝CEMS預處理系統的優化改造，降低了故障的發生率和設備的維護率，同時也提高了整個系統運行的穩定性和可靠性。

參考文獻

[1]許佩瑤，康璽.燃煤鍋爐煙氣中N0 脫除機理研究進展[J].環境科學與技術，2007，30（7）：109一l14.

[2]周良峰，田建，尹華強.氨法SCR煙氣脫硝技術研究進展[J].四川化工，2007，10（3）：38—42.

[3] 趙全中，田雁冰.火電廠煙氣脫硝技術介紹[J] .內蒙古電力技術，2008，26（4）：89-91

作者簡介：

陳京蔚（1986—），男，學士學位，研究方向為火力發電廠脫硝技術