淺談脫硝技術(shù)在660MW機(jī)組中的應(yīng)用

劉國慶

摘 要：文章主要介紹了脫硝技術(shù)的系統(tǒng)原理并在660MW機(jī)組中的應(yīng)用，主要對脫硝技術(shù)的工藝流程以及控制方案進(jìn)行闡述，提出具有建設(shè)性的方案。

關(guān)鍵詞：脫硝技術(shù)；600MW機(jī)組；應(yīng)用

1 脫硝技術(shù)的系統(tǒng)原理

脫硝技術(shù)的系統(tǒng)原理主要采用的方法是催化還原，待發(fā)生反應(yīng)之后應(yīng)立即裝在具有催化劑的反應(yīng)器里面，在催化劑作用下能使煙氣與噴入的氨發(fā)生變化，產(chǎn)生脫出氮氧化合物。煙氣中的氮氧化合物普遍都是由絕大多數(shù)NO和少部分的NO2組成，它們通過以下化學(xué)式來產(chǎn)生變化從而變成水和氮?dú)狻?/p>

4NO+4NH3+O2-4N2+6H2O

4NH3+2NO2+O2-3N2+6H2O

1NO2+1NO+2NH3-2N2+3H2O

NOX的轉(zhuǎn)化率由如下公式表示：

ηNox-脫硝效率%；NOxin-反應(yīng)器進(jìn)口NOx濃度；NOxout-反應(yīng)器出口NOx濃度

2 脫硝技術(shù)在660MW機(jī)組中的工藝流程介紹

2.1 SCR系統(tǒng)

鍋爐出口處是煙氣必須經(jīng)過的地方，煙氣在到達(dá)此處的時(shí)候會分成兩路但是不管是煙氣走到哪路都會并行進(jìn)入到一個(gè)錘子狀態(tài)下的SCR反應(yīng)器里，換言之就是每臺鍋爐都會配備兩個(gè)反應(yīng)器最終往下方的催化劑層流去，最后利用煙囪使之進(jìn)入大氣層。SCR主要包括以下兩個(gè)系統(tǒng)：

2.1.1 煙氣系統(tǒng)

煙氣系統(tǒng)包括了稀釋風(fēng)機(jī)、氨和空氣混合器，氨流量控制閥，噴氨關(guān)斷閥，噴氨格柵等。其中其氨主要來自于公共系統(tǒng)中的氨制備區(qū)域并且與按照稀釋風(fēng)機(jī)顯示的空氣體積以及相應(yīng)的比例經(jīng)過由氨和空氣混合器組成的部分到達(dá)噴氨格柵之后再注入，最后就會為脫硝系統(tǒng)提供有效的還原劑。稀釋風(fēng)機(jī)主要采用兩種方法和一個(gè)設(shè)備，噴氨格柵包括噴氨母管、噴氨支管，每根支管上都裝有手動得流量調(diào)節(jié)裝置，這樣做的主要原因是為了更好的保障粗調(diào)進(jìn)口煙道截面上的噴氨濃度能夠均勻的進(jìn)行分布。每個(gè)反應(yīng)器都有一套噴氨檢測裝置，其中配有一個(gè)噴氨流量控制閥和一個(gè)噴氨關(guān)斷閥，主要用途是更好的對噴氨量進(jìn)行系統(tǒng)的控制工作。

2.1.2 觸媒吹掃系統(tǒng)

觸媒吹掃系統(tǒng)主要包括了觸媒和蒸汽吹灰器兩種。觸媒吹掃系統(tǒng)主要采用了蜂窩式催化劑，其中蜂窩式催化劑中所含有的活性成分為TiO2和V2O5，并且含有少量的WO3。本工程催化劑按照2+1層的方式也就是2層的催化劑設(shè)計(jì)層再加上1層催化劑的預(yù)留層，并且每層都會設(shè)置三臺吹灰器。

2.1.3 耙式吹灰器

這種吹灰器主要是裝在每個(gè)催化劑層的上方位置，通過熱蒸汽吹灰把催化劑上方的積灰吹走。吹灰器的啟動主要是根據(jù)反應(yīng)器在催化劑層的阻力由脫銷DCS進(jìn)行有效控制，設(shè)計(jì)為一臺機(jī)組兩臺吹灰器同時(shí)進(jìn)行吹灰。氣態(tài)氨在被加熱之后的稀釋空氣通過混合器AIG系統(tǒng)進(jìn)行稀釋之后，經(jīng)過氨注射柵格注入SCR反應(yīng)器入口前的煙道中。一個(gè)完善的氨噴射系統(tǒng)還應(yīng)該保證氨氣以及煙氣的分布均勻，除此之外，噴射系統(tǒng)設(shè)置中手動閥和孔板流量系統(tǒng)在進(jìn)行調(diào)試的期間能夠良好的運(yùn)轉(zhuǎn)，并使每個(gè)噴嘴的氨流量達(dá)到運(yùn)行的要求，在調(diào)好之后就不應(yīng)改變。

2.2 氨供應(yīng)系統(tǒng)

液氨在用罐車運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場之后應(yīng)該由氨的卸載裝置將液氨卸載到貯罐中才算完成。貯罐中的液氨是在送往蒸發(fā)器的過程中經(jīng)過蒸發(fā)之后所產(chǎn)生的氣態(tài)氨。氨卸載之后利用壓縮機(jī)對氨貯罐中的氨氣進(jìn)行抽取工作，并且經(jīng)過壓縮之后充分利用槽車中的液氨進(jìn)行推擠最后進(jìn)入到液氨貯罐之中。氨罐的作用主要是有效防止太陽輻射，在氨罐四周應(yīng)對工業(yè)水噴淋管線及噴嘴進(jìn)行安裝工作，這樣做的目的是能夠更好的保證貯罐的罐體溫度，在溫度超標(biāo)之后自動淋水裝置就會啟動，然后罐體在噴淋的過程中就會自動的減少溫度；如果微量氨氣發(fā)生泄露的時(shí)候就可以立即啟用自動淋水裝置，預(yù)防大量吸入氨氣，有效控制氨氣所造成的污染。當(dāng)液氨進(jìn)入到蒸發(fā)槽之后，可以運(yùn)用壓差和液氨自身的重力使勢能充分發(fā)揮出應(yīng)有的作用。

液氨蒸發(fā)所采用的是利用電加熱器來保證熱量的產(chǎn)生，加熱中所產(chǎn)生的介質(zhì)主要為乙二醇。蒸發(fā)器在出口氨氣的管道上會配備壓力控制以及流量調(diào)節(jié)兩個(gè)閥，使它們可以準(zhǔn)確的從煙道中流出氨氣并對其進(jìn)行壓力控制確保氨氣在指定的范圍內(nèi)。蒸發(fā)器上會配備壓力和溫度測量兩種裝置，然后將測量信號準(zhǔn)確的傳達(dá)給控制系統(tǒng)以控制電加熱器，使加熱介質(zhì)的溫度始終保持在一定范圍內(nèi)，確保液氨轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)。當(dāng)蒸發(fā)器內(nèi)被加熱的液氨超過最高液位的時(shí)候，系統(tǒng)報(bào)警就會在第一時(shí)間切斷液氨進(jìn)料。液氨儲存及供應(yīng)系統(tǒng)四周都會設(shè)有氨氣檢測器，這樣做可以在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)就能檢測出氨氣的泄漏情況，并準(zhǔn)確的顯示出大氣層中氨的濃度。當(dāng)檢測到大氣層中的氨濃度過高的時(shí)候機(jī)組控制室內(nèi)就會發(fā)出警報(bào)，操作人員應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施，有效防止氨氣泄漏情況的發(fā)生。

3 脫硝技術(shù)在660MW機(jī)組中的控制方案

3.1 整體控制方案

脫硝控制系統(tǒng)應(yīng)與660MW機(jī)組中DCS系統(tǒng)的硬件和軟件保持一致，它們都應(yīng)采用同一種的控制系統(tǒng)。脫硝工藝系統(tǒng)作為660MW機(jī)組DCS系統(tǒng)的一個(gè)子站應(yīng)分別歸入到660MW機(jī)組DCS系統(tǒng)的控制工作會分別進(jìn)行，對還原劑進(jìn)行存儲以及制備和供應(yīng)系統(tǒng)就應(yīng)該成為DCS系統(tǒng)中的一個(gè)遠(yuǎn)程I/O站最后進(jìn)入到公用DCS系統(tǒng)進(jìn)行控制工作。在這個(gè)過程中整個(gè)脫銷系統(tǒng)就不應(yīng)該再設(shè)立專門的操作員工作站和工程師站，操作人員應(yīng)該直接通過集中控制室中660MW機(jī)組的DCS操作員工作站來出色完成對脫硝系統(tǒng)參數(shù)和設(shè)備的監(jiān)控，確保氨制備區(qū)的監(jiān)控在公用DCS上最終目標(biāo)的得以實(shí)現(xiàn)。

3.1.1 氨系統(tǒng)的控制。此種控制系統(tǒng)應(yīng)由公用DCS中的一對用于氨制備區(qū)的CP負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)，氨系統(tǒng)控制工作的主要內(nèi)容是最終實(shí)現(xiàn)氨的卸載以及貯罐轉(zhuǎn)運(yùn)工作，有效提供反應(yīng)器所需氨蒸汽以及貯罐各工藝參數(shù)的監(jiān)視情況及事故發(fā)生后的應(yīng)急處理方案。

3.1.2 反應(yīng)器區(qū)的控制。由SCR_DCS負(fù)責(zé)，每臺爐兩個(gè)反應(yīng)器設(shè)一對CP，由這部分主要實(shí)現(xiàn)NOX脫出濃度的控制及反應(yīng)器各工況的監(jiān)視、吹灰控制。

3.2 脫硝技術(shù)在660MW機(jī)組中的儀表和控制邏輯應(yīng)用

3.2.1 氨供應(yīng)系統(tǒng)儀表。每一貯罐都應(yīng)配有一個(gè)磁翻板液位計(jì)，在就地顯示和660MW機(jī)組控制室DCS顯示控制屏上顯示氨罐液位參數(shù)，當(dāng)貯罐液位達(dá)到2300mm，DCS顯示貯罐液位高位報(bào)警，當(dāng)貯罐液位達(dá)到2450mm，DCS顯示貯罐液位超高位報(bào)警，一個(gè)液位開關(guān)，當(dāng)DCS檢測到液位達(dá)到2270mm，若正在進(jìn)行液氨卸載，將關(guān)閉氣氨關(guān)斷閥，并停止液氨卸載。

3.2.2 控制邏輯。液氨貯罐區(qū)域安裝有兩個(gè)氨泄漏檢測儀以探測空氣中的氨系統(tǒng)所泄漏的氨。若檢測儀控測到游離氨，氨濃度為高位（25ppmv）時(shí)，將發(fā)送DI信號給DCS系統(tǒng)并觸發(fā)聲光報(bào)警并自動打開貯罐水噴淋系統(tǒng)。系統(tǒng)運(yùn)行中當(dāng)安裝在貯罐上的測溫?zé)犭娮铏z測到貯罐溫度達(dá)到38℃時(shí)，DCS將自動打開貯罐水噴淋系統(tǒng)，打開水噴淋關(guān)斷閥以冷卻貯罐，當(dāng)DCS監(jiān)視到貯罐溫度降到35℃時(shí)，操作人員應(yīng)關(guān)閉貯罐水噴淋系統(tǒng)。

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