針對(duì)托電脫硝改造優(yōu)化

【摘要】火電廠發(fā)電使燃燒的煤中會(huì)產(chǎn)生大量含有硫和硝廢氣，這些廢氣排入大氣會(huì)產(chǎn)生污染形成酸雨。火電廠脫硫脫硝設(shè)備則是用來處理這些含有大量硫和硝廢氣的裝置。

【關(guān)鍵詞】火電廠；煤；硫和硝；廢氣

托克托項(xiàng)目部#1-8機(jī)組和11、12號(hào)機(jī)組脫硝系統(tǒng)煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)是采用上海華川公司的M6000-SCR系統(tǒng)，其主要由在線環(huán)境監(jiān)測儀器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)兩大部分組成，其中在線環(huán)境監(jiān)測儀器系統(tǒng)由取樣系統(tǒng)、測量儀表組成；數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)由PLC及數(shù)字采集儀組成；上述系統(tǒng)通過對(duì)鍋爐及脫硝后的排煙連續(xù)采集、分析、處理等過程實(shí)現(xiàn)對(duì)脫硝前煙氣氮氧化物、氧含量脫硝后凈煙氣的氮氧化物、含氧量、氨逃逸量等排放物進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測。煙氣探頭煙氣經(jīng)取樣泵送入分析儀表，經(jīng)過分析儀分析后傳輸至脫硝CEMS小間控制柜PLC，一路通過送至DCS系統(tǒng)進(jìn)行記錄、顯示、計(jì)算等監(jiān)控，一路通過PLC和數(shù)字采集儀同時(shí)生成分鐘、日、月等報(bào)表并且送市環(huán)保中心數(shù)據(jù)監(jiān)測平臺(tái)。控制柜內(nèi)的PLC采用的是西門子S7-200系列PLC，由CPU224， 模擬量輸入模塊EM223，模擬量輸出模塊EM232構(gòu)成。

針對(duì)托電原有10機(jī)組脫硝實(shí)際運(yùn)行情況而進(jìn)行的技術(shù)性改造。由于爐內(nèi)低氮燃燒技術(shù)的局限性，使得NOx 的排放不能達(dá)到令人滿意的程度，為了進(jìn)一步降低NOx 的排放，必須對(duì)燃燒后的煙氣進(jìn)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3 類。而我廠脫硝采用的是干法選擇性催化還原法（SCR） 。以NH3為主的氨基還原劑對(duì)煙氣中的NO可選擇吸收。在超低排放改造中我廠脫硝由原來的兩層脫硝反應(yīng)區(qū)改造為三層反應(yīng)區(qū)。通過增大反應(yīng)面積和對(duì)應(yīng)的增大供氨量來提高脫硝效率。現(xiàn)在托電脫硝低氮改造已經(jīng)完成的機(jī)組其NOx 的排放都能達(dá)到50mg/Nm3以下，通過計(jì)算較之前每發(fā)電量一百萬千瓦時(shí)，NOx排放量就減排3.9～8.8噸。積極響應(yīng)了地區(qū)和國家的環(huán)保工作。同時(shí)也對(duì)周邊環(huán)境的有效保護(hù)，向社會(huì)輸送了中央國企的正能量形象

在眾多脫硝方法當(dāng)中，SCR 脫硝工藝所選擇的干法選擇性催化還原法，由于以NH3為主的氨基還原劑對(duì)煙氣中的NO。雖然其脫硝裝置結(jié)構(gòu)簡單、無副產(chǎn)品、運(yùn)行方便、可靠性高、脫硝效率高而被我廠應(yīng)用。但是其不可避免的在脫硝反應(yīng)區(qū)之后仍有一定量沒有反應(yīng)掉的NH3從中于煙氣當(dāng)中。伴隨著我廠超低排放改造的完成，其噴氨量也隨著增加，這就有可能過量噴氨，過量噴氨不但不能減少NO_x排放濃度，反而會(huì)引起煙道下游設(shè)備的腐蝕，因此須在脫硝系統(tǒng)SCR出口安裝氨逃逸分析儀，以合理控制脫硝系統(tǒng)的噴氨量。

現(xiàn)托電10臺(tái)機(jī)組都安裝有氨逃逸監(jiān)測保護(hù)裝置，脫硝系統(tǒng)氨逃逸在線監(jiān)測的方法采用的是原位探桿式激光分析法。其工作過程是激光在線氣體分析儀（氨氣）GALAS 6T-P2000選取以基于可調(diào)諧二極管（TDLAS）激光吸收光譜技術(shù)的激光在線氣體分析儀采用原位探桿式激光分析法，精確測量氨逃逸量。現(xiàn)在我廠氨逃逸報(bào)警值設(shè)定為3ppm，跳脫硝保護(hù)設(shè)頂值為5ppm，保護(hù)設(shè)置延時(shí)時(shí)間為10分鐘。

GALAS 6T-P2000具有特有的滲透管，防高粉塵，克服原位式激光分析法易受到煙氣含塵量的影響；采用特有的探桿式采樣探頭，替代原始的對(duì)射式測量方式，成功規(guī)避儀器發(fā)射與接收探頭多數(shù)不能水平或垂直對(duì)穿煙道進(jìn)行安裝的問題；探桿由特質(zhì)不銹鋼材料制成，可耐400℃高溫。

雖然我們采用的脫硝氨逃逸監(jiān)測保護(hù)裝置比較可靠，但在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中還是頻繁性的出現(xiàn)氨逃逸高報(bào)警，甚至達(dá)到連跳脫硝的情況。最終通過對(duì)生產(chǎn)工況和技術(shù)性分析得出結(jié)論，脫硝系統(tǒng)氨逃逸測點(diǎn)的透光率受鍋爐吹灰及負(fù)荷變化影響較大，當(dāng)透光率低于下限值后，數(shù)值將突變并保持不變。當(dāng)透光率高于90%以上后，由于透光率的增強(qiáng)，其對(duì)應(yīng)的氨逃逸數(shù)值將顯示偏大。最終引起脫硝氨逃逸保護(hù)動(dòng)作，鎖跳脫硝系統(tǒng)退出。增對(duì)這種情況，熱控有針對(duì)性的對(duì)現(xiàn)有氨逃逸保護(hù)邏輯進(jìn)行了優(yōu)化修改。

增對(duì)托電1-8、11、12號(hào)機(jī)組脫硝氨逃逸保護(hù)邏輯，增加氨逃逸變化率判斷條件，當(dāng)氨逃逸變化率大于2ppm / s且氨逃逸大于5ppm 且供氨調(diào)門反饋增大速率小于5% / s時(shí)，自動(dòng)退出氨逃逸保護(hù)，當(dāng)氨逃逸小于5ppm 時(shí)保護(hù)自動(dòng)投入。并在脫硝畫面及軟光字都增加了氨逃逸保護(hù)退出和氨逃逸變化率大于2ppm / s的報(bào)警，以對(duì)運(yùn)行人員起到警示的作用。

部分邏輯示意如下：

2016年初完成了1-8、11、12號(hào)機(jī)組脫硝氨逃逸保護(hù)邏輯，通過一年機(jī)組實(shí)際運(yùn)行情況證明，邏輯優(yōu)化之后由于氨逃逸的誤報(bào)、鍋爐倒運(yùn)磨煤機(jī)和鍋爐吹灰或者機(jī)組負(fù)荷深調(diào)而導(dǎo)致脫硝退出的環(huán)保事件沒有再發(fā)生。有效的截止了環(huán)保事件的發(fā)生。

針對(duì)五期9、10機(jī)組脫硝控制系統(tǒng)組成：單元機(jī)組脫硝SCR區(qū)控制站。脫硝SCR區(qū)與鍋爐關(guān)系緊密，因此單元機(jī)組脫硝SCR區(qū)控制系統(tǒng)直接納入DCS控制系統(tǒng)。在集中控制室不設(shè)獨(dú)立的脫硝系統(tǒng)操作員站，與單元機(jī)組DCS無縫連接，并通過單元機(jī)組DCS的操作員站實(shí)現(xiàn)脫硝系統(tǒng)SCR區(qū)的集中監(jiān)控，由DCS操作員站完成對(duì)其工藝系統(tǒng)的程序啟/停、中斷控制及單個(gè)設(shè)備的操作。

兩臺(tái)機(jī)組脫硝系統(tǒng)反應(yīng)區(qū)（機(jī)組相關(guān)部分）的控制由DCS完成，公用氨區(qū)的控制由PLC完成。五期每臺(tái)機(jī)組脫硝反應(yīng)區(qū)有一整套與主機(jī)硬件配置相同的獨(dú)立的熱備冗余控制器的DCS產(chǎn)品，與機(jī)組DCS主機(jī)DCS硬件一致，脫硝DCS接入到了主機(jī)DCS控制網(wǎng)絡(luò)中，與機(jī)組控制DCS冗余通訊。控制機(jī)柜布置在每臺(tái)鍋爐主廠房DCS電子間內(nèi)，不采用DCS遠(yuǎn)程I/O方式。每臺(tái)機(jī)組有1臺(tái)操作員站和1臺(tái)工程師站，操作員站和工程師站的軟、硬件的品牌、型號(hào)、版本號(hào)均選用與主機(jī)DCS相同的產(chǎn)品，并與主機(jī)DCS的操作員站和工程師站無縫結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)在單元機(jī)組的每臺(tái)操作員站和工程師站上都能對(duì)脫硝控制系統(tǒng)進(jìn)行操作和編程組態(tài)。

氨區(qū)公用系統(tǒng)控制由PLC完成，擁有一套完整的以太環(huán)網(wǎng)熱備冗余的PLC控制系統(tǒng)。PLC選用與原系統(tǒng)一致的施耐德Quantum67160系列產(chǎn)品。PLC機(jī)柜布置在現(xiàn)有氨區(qū)電子間內(nèi)，有一臺(tái)APC電源自動(dòng)切換裝置安裝在電子間內(nèi)的電源柜內(nèi)，為PLC控制系統(tǒng)、上位機(jī)、監(jiān)控儀表、工業(yè)電視和特殊消防設(shè)備進(jìn)行供電。就地有2臺(tái)操作員站和2臺(tái)工程師兼操作員站，1臺(tái)工程師兼操作員站放置在氨區(qū)電子間內(nèi)，1臺(tái)操作員站放置在氨區(qū)外值班室內(nèi)，另外1臺(tái)操作員站和一臺(tái)工程師見操作員站布置在原廠一期化學(xué)水綜合樓監(jiān)控室內(nèi)。氨區(qū)內(nèi)所有控制畫面已經(jīng)進(jìn)行整合，將原廠氨區(qū)控制畫面和程序組態(tài)整合至新增的上位機(jī)，最終通過光纜將所有監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸至一期化學(xué)水綜合樓的兩臺(tái)上位機(jī)。

實(shí)現(xiàn)新增4臺(tái)上位機(jī)對(duì)所有氨區(qū)系統(tǒng)內(nèi)的畫面進(jìn)行相互切換監(jiān)視控制的功能。

脫硝氨區(qū)采用PLC控制系統(tǒng)（含PLC控制柜及其內(nèi)設(shè)備以及氨區(qū)系統(tǒng)所屬控制設(shè)備、儀器儀表、電纜等）、氨區(qū)所屬工業(yè)電視及監(jiān)

氨區(qū)是在老廠原有氨區(qū)基礎(chǔ)上在預(yù)留位置進(jìn)行建設(shè)五期的氨區(qū)設(shè)備，與老廠2*300MW機(jī)組的供氨系統(tǒng)相連接，液氨儲(chǔ)罐2臺(tái)97m3。液氨蒸發(fā)器系統(tǒng)加裝液氨過濾器。蒸發(fā)器按照兩用兩備設(shè)計(jì)，單臺(tái)蒸發(fā)器出力擬為700kg/h，換熱方式為二級(jí)換熱（即蒸汽盤管對(duì)水浴加熱，再由水浴對(duì)液氨盤管加熱）。加熱蒸汽冷凝后疏水作為蒸發(fā)器補(bǔ)水。蒸發(fā)器盤管及殼體材質(zhì)均為304不銹鋼。蒸發(fā)器必須設(shè)有液氨盤管蒸汽吹掃用快速接口。蒸發(fā)器基本尺寸為R：0.8m，H：3m。蒸發(fā)器改造包括所有附件及控制部分，進(jìn)、出口氣動(dòng)調(diào)門采用進(jìn)口優(yōu)質(zhì)閥門。液氨過濾器加裝在氨區(qū)卸料臂處，過濾器必須滿足有效去除液氨中雜質(zhì)及油脂的要求。液氨流速0.8m/s，進(jìn)出口管管徑150mm。濾芯使用壽命不得小于120天。

五期脫硝系統(tǒng)與監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)SIS接口如下：五期脫硝反應(yīng)區(qū)內(nèi)所有監(jiān)控點(diǎn)通過DCS分別上傳至各臺(tái)機(jī)組整體監(jiān)控畫面中，通過各臺(tái)機(jī)組上傳SIS主機(jī)。五期脫硝制氨公用區(qū)監(jiān)控畫面上傳至一期化學(xué)水綜合樓電子間內(nèi)，與原有氨區(qū)畫面進(jìn)行整合，整合后的畫面通過原有數(shù)據(jù)接口上傳SIS主機(jī)。

合理控制脫硝氨逃逸保護(hù)，及提高了鍋爐效率也對(duì)有效的減輕了NH3對(duì)鍋爐尾部煙道的腐蝕。在減少脫硝裝置運(yùn)行時(shí)對(duì)鍋爐影響的同時(shí)，提高脫硝效率，有效減少托電排廢氣量，為地區(qū)環(huán)保事業(yè)做出貢獻(xiàn)。

作者簡介：呂強(qiáng)強(qiáng)（1987）男，工程師，工學(xué)學(xué)士，長期從事熱工程控保護(hù)工作。