SCR脫硝在線儀表數據異常原因分析

周　燦，陳一鳴

（1.華電電力科學研究院山東分院，山東濟南250002；2.山東電力研究院，山東濟南250002）

SCR脫硝在線儀表數據異常原因分析

周燦1，陳一鳴2

（1.華電電力科學研究院山東分院，山東濟南250002；2.山東電力研究院，山東濟南250002）

SCR在線儀表的準確是實現脫硝系統自動穩定運行、煙氣污染物（NOX）達標排放的基本條件。文章描述了在線儀表數據異常的常見現象，通過進行脫硝系統停噴氨試驗對數據異常現象進行初步判斷，從煙氣在線分析儀表的準確性、煙氣在線分析儀采樣系統是否存在漏氣現象、熱工控制系統故障排查、在線儀表采樣代表性等幾個方面進行異常原因分析。

SCR脫硝在線儀表；數據異常；原因分析

0　引言

選擇性催化還原法（Selective Catalytic Reduction，SCR）脫硝技術對鍋爐煙氣NOx控制效果十分顯著、技術較為成熟，目前已成為世界上應用最多、最有成效的一種煙氣脫硝技術。合理的布置及溫度范圍下，可以達到80%～90%的脫硝效率[1]。

SCR脫硝在線儀表[2]能夠實時了解煙氣中污染物（NOX）的含量，控制脫硝系統的運行效率，其中的脫硝進、出口NOX濃度表、O2量表是實現脫硝系統穩定運行的基本表記。同時協同脫硝出口的NH3逃逸表，可以實現控制NH3逃逸濃度、降低脫硝劑耗量、減輕空預器堵塞及尾部煙道的腐蝕等目的。在線儀表的重要性不言而喻，監測數據必須具備準確性、代表性。

1　SCR脫硝在線儀表數據異常現象

目前火電廠大型機組常見的煙氣處理流程為由省煤器出來的鍋爐煙氣進入SCR脫硝系統脫除大部分NOX[3]，經空氣預熱器降低煙氣溫度后進入干式除塵器脫除絕大部分煙塵，然后進入石灰石-石膏濕法脫硫系統（FGD）脫除大部分SO2，凈煙氣最后經煙囪排入大氣。由流程看，NOX的脫除設施為SCR脫硝系統，SCR處理過的煙氣NOX濃度在到達煙囪排放時理論上是不變的。

實際運行中，部分電廠出現了脫硝系統SCR出口處在線儀表NOX濃度顯示值比煙囪處煙氣排放連續監測系統（cems）NOX濃度顯示值小的異常現象，現就異常原因進行分析探討。

2　原因分析

2.1脫硝系統停噴氨試驗

首先，通過脫硝系統停噴氨試驗來檢驗脫硝進出口在線測量數據的準確性。試驗應在鍋爐燃燒穩定的狀態下進行，以保證進入脫硝系統的NOX濃度基本穩定。試驗時采用手工檢測的方式進行NOX濃度測試，來驗證在線儀表的準確性。注意手工檢測位置應與在線儀表采樣探頭位置靠近，同時記錄檢測時間，保證手工檢測數據與在線檢測數據具備可比性。

脫硝停噴氨一段時間后，正常情況下，SCR進、出口NOX濃度應與手工測試值基本一致。如果出現不一致的情況，可以判斷相應位置檢測數據出現異常，但此時還不能判斷數據異常的具體原因，需要進行下面的排查。

2.2煙氣在線分析儀表準確性排查

電廠煙氣外排集合點為煙囪，此處的煙氣排放連續監測系統（cems）由有資質的第三方公司負責運營，監測數據上傳電廠所在地的環保局。第三方對cems采用定期校驗的方法，以確保分析儀正常穩定運行、數據準確無誤。當出現前述異常現象時，可及時通報第三方運營公司，請他們進行額外的校驗，確保cems數據準確。

電廠脫硝系統進、出口在線分析儀表由電廠儀表班負責定期校驗工作。當出現異常現象時，通知儀表班進行例行外校驗工作。方法為使用標準氣體分別對SCR進、出口煙氣在線分析儀進行NOX、O2校驗，記錄在線分析儀指示數值，計算與標氣定值的差值以及相對誤差，判斷在線分析儀的準確性。校驗時注意標準氣體在有效使用期內。

若SCR出口處在線儀表NOX濃度存在較大偏差，可判定此處儀表出現漂移或故障現象。

2.3煙氣在線分析儀采樣系統漏氣現象排查

取同一煙氣分別進入脫硝SCR反應器A側進口、B側進口、A側出口、B側出口在線分析儀采樣管路，記錄指示數值，分析判斷采樣系統漏氣現象。例如將脫硝SCR反應器A側入口NOX取樣管從采樣泵出口接入五通連接件，四個出口分別接入SCR反應器A、B側進、出口四套在線儀表的采樣管路，觀察分析儀數值，如果4組數值差別不大，說明采樣系統沒有漏點，如存在1組或2組數據偏小較多，則可以判斷出采樣系統存在漏氣現象。

2.4熱工控制系統故障排查

由熱工專業對脫硝在線儀表的參數、邏輯、量程、定值的設置進行檢查核對，具體包括：對環保參數設置進行檢查，確保DCS與CEMS儀表參數設置保持一致；對邏輯進行檢查，看是否按標準計算公式要求進行的組態，邏輯是否有誤；對在線儀表的定值及量程設置進行檢查，看是否存在量程選擇、定值設置不合理，甚至超量程、超定值的現象[4]。

2.5在線儀表采樣點位代表性的排查

在經過上面的排查后，還未找到數據異常原因的話，則應考慮進行煙氣NOX均布性試驗來確定異常原因。

常見SCR出口煙氣在線分析儀一般設置3個采樣管，3路樣氣匯合后進入分析儀，采樣管伸入煙道的深度一般為一固定值。進行煙氣NOX均布性試驗來判斷采樣探頭數量、插入煙道位置及深度是否具備代表性。下面結合某電廠600MW機組實例介紹試驗方法。

在機組負荷穩定、脫硝正常運行工況下，進行脫硝進、出口煙氣NOX濃度分布均勻性測試[5]。試驗位置選擇靠近煙氣在線儀表采樣探頭的測孔（如圖所示a、b、c），脫硝在線探頭插入煙道深度均為1.2m。人工檢測每個測孔選取3個測點（1、2、3），進入煙道深度分別為2.4m、1.8m、1.2m，其中a3、b3、c3測點深度與在線探頭深度保持一致。煙氣試驗手工測試及在線測點分布圖見圖1。

圖1　煙氣試驗手工測試及在線測點分布圖

煙氣成分檢測結果見表1，煙氣偏差檢測結果見表2、表3。

表1　脫硝入口、出口煙氣成分檢測結果

表2　脫硝入口、出口煙氣偏差結果

表3　脫硝在線探頭位置煙氣偏差檢測結果

煙氣NOX均布試驗結果顯示，脫硝入口A側煙道單點測試值與煙道均值偏差最大為4.39%，NOX均布性較好。B側煙道c2測點與煙道均值偏差為-10.32%，其余8點均小于±10%，均布性基本滿足要求。脫硝入口A、B側在線探頭位置煙氣偏差分別為1.46%、1.29%，在線采樣點具備代表性。脫硝出口A、B側煙道單點測試值與煙道均值偏差最大分別為90.00%、57.81%，偏差≥10%的測點有14個，占比78%，NOX均布性均較差。脫硝出口A、B側在線探頭位置煙氣偏差分別為-18.33%、-15.63%，在線探頭位置煙氣采樣不具備代表性。

試驗結果表明，由于脫硝出口在線位置煙氣未充分混合，NOX均布性均較差，而煙囪cems處NOX濃度為煙氣充分混合后的檢測數據，因此與上游脫硝出口在線數據存在偏差，無法對應，數據異常原因找到。

3　處理措施

當SCR脫硝在線儀表測量數據出現異常時，可從以下幾點采取處理措施。

（1）加強在線分析儀表的定期巡檢、維護、校驗工作，使其滿足標準“固定污染源煙氣排放連續監測技術規范（HJ/T 75-2007）”[6]及“固定污染源煙氣排放連續監測系統技術要求與監測方法（HJ/T 76-2007）”[7]中對在線表計日常運行的質量保證。

（2）對脫硝系統DCS的邏輯、量程等進行排查，編制《環保系統數據量程及定值清冊》，規范各種參數量程和定置的管理。嚴格執行DCS組態修改流程及修改審批手續，嚴格執行《熱工控制系統安全措施票》制度。

（3）如果在線儀表采樣不具備測試代表性，可調整在線采樣探頭位置。同時開展脫硝系統性能優化調整試驗，通過采取噴氨控制優化、噴氨分配閥調平等措施，使脫硝出口NOX濃度盡量分布均勻，便于在線監測。

4　結語

當SCR脫硝煙氣在線分析儀表出現數據異常現象時，應及時查找異常原因，采取針對性的處理措施，使在線監測數據準確可靠，確保脫硝設施的安全穩定經濟運行。

[1]西安熱工研究院編著.火電廠SCR煙氣脫硝技術[M].北京：中國電力出版社，2013.

[2]孫克勤，韓祥.燃煤電廠煙氣脫硝設備及運行[M].北京：機械工業出版社，2011.

[3]陳進生.火電廠煙氣脫硝技術-選擇性催化還原法[M].北京：中國電力出版社，2008.

[4]谷俊杰，李建強，高大明，等.熱工控制系統[M].北京：中國電力出版社，2011.

[5]國家環境保護局.GB/T 16157-1996.固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態污染物采樣方法[S].北京：中國環境科學出版社，1996.

[6]國家環境保護總局.HJ/T 75-2007.固定污染源煙氣排放連續監測技術規范[S].北京：中國環境科學出版社，2007.

[7]國家環境保護總局.HJ/T 76-2007.固定污染源煙氣排放連續監測系統技術要求與監測方法[S].北京：中國環境科學出版社，2007.

Analysis of Abnormal Causes of SCR Denitration on-line Instrument Data

ZHOU Can，CHEN Yi-ming

（Shandong Branch of Huadian Electric Power Research Institute，Jinan 250002，China；Shandong Electric Power Research Institute，Jinan 250002，China）

The accuracy of SCR is the basic condition to realize the automatic and stable operation of the denitrification system and the discharge of flue gas pollutants（NOX）.In this paper，the common phenomenon of abnormal data in the line is described，and the abnormal phenomena of the data are preliminarily judged by the test of the ammonia removal system，from the flue gas on-line analysis instrument accuracy，flue gas on-line analyzer sampling system if there is leakage phenomenon，thermal control system troubleshooting，on-line instrumentation and sampling representative and so on several aspects of analysis of the cause of abnormal.

SCR denitration on-line instrument；data exception；cause analysis

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2015.05.008

X773

B

2095-3429（2015）05-0036-03

周燦（1981-），男，山東鄒城人，工學學士，工程師，主要從事電力環保工作。

2015-08-19

2015-09-30