電廠煙氣SCR法脫硝及控制系統(tǒng)

摘 要：本文以瑞金電廠2x350MW機(jī)組脫硝系統(tǒng)為例，對(duì)脫硝技術(shù)及SCR法脫硝的制系統(tǒng)進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：SCR；煙氣脫硝；控制

中圖分類號(hào)：X773 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2014） 16-0000-01

隨著我國(guó)對(duì)大氣環(huán)境污染的治理不斷加強(qiáng)，NOX排放作為重要的考核指標(biāo)越來(lái)越受到重視。目前有很多燃煤電廠為了達(dá)到NOX的排放指標(biāo)，正在進(jìn)行煙氣脫硝。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)主流的脫硝方式為選擇性催化還原法（SCR）和選擇性非催化還原法（SNCR）兩種方式。SCR脫硝效率在80%以上，氨的逃逸量較小；SNCR的脫硝效率在低，但不使用催化劑。為了確保煙氣脫硝效率，增強(qiáng)脫硝系統(tǒng)的可靠性，需要配置可靠性較高的自動(dòng)控制系統(tǒng)。本文以瑞金電廠2x350MW機(jī)組脫硝系統(tǒng)為例，對(duì)脫硝技術(shù)及SCR法脫硝的制系統(tǒng)進(jìn)行闡述。

一、瑞金電廠2×350MW機(jī)組SCR法脫硝工藝流程

瑞金電廠2×350MW機(jī)組脫硝系統(tǒng)采用SCR脫硝技術(shù)，以液氨為還原劑，采用武漢凱迪公司自主研發(fā)工藝技術(shù)。該脫硝系統(tǒng)包括煙道系統(tǒng)、SCR反應(yīng)器、催化劑、氨噴射系統(tǒng)、氨的制備及供應(yīng)系統(tǒng)、吹灰系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等。

SCR法脫硝工藝流程是，液氨儲(chǔ)罐中的液氨（約1.6MPa）通過壓力調(diào)節(jié)閥將壓力減到0.2-0.6MPa進(jìn)入到氨蒸發(fā)器蒸發(fā)，經(jīng)氨氣緩沖槽后，控制一定的壓力及流量與稀釋空氣在混合器中混合均勻，最后經(jīng)噴氨格柵噴入煙道，在SCR反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行脫硝反應(yīng)。

0.2-0.6MPa的液氨進(jìn)入氨蒸發(fā)器內(nèi)的蒸發(fā)管道受熱蒸發(fā)到40℃，加熱源為蒸發(fā)器內(nèi)的蒸汽管道（350℃、1.29MPa的輔助蒸汽），蒸發(fā)器的殼程充裝約140kg的純甲醇，這樣可以確保液氨蒸發(fā)過程中不引起凝結(jié)水凍結(jié)堵塞氨蒸發(fā)器。甲醇正常操作壓力0.1MPa，避免甲醇急速受熱，給定0.8MPa聯(lián)鎖報(bào)警，此時(shí)關(guān)閉蒸汽進(jìn)口控制閥門，該閥門與氨氣出口溫度聯(lián)鎖控制，調(diào)節(jié)輔助蒸汽進(jìn)量，保證氨氣出口溫度40℃左右。

氨氣系統(tǒng)緊急排放的氨氣，排入氨氣稀釋槽中，經(jīng)水的吸收排入廢水池，再經(jīng)由廢水泵送至廢水處理廠處理。廢水池設(shè)有液位報(bào)警聯(lián)鎖，控制廢水泵的開停。

氨站和SCR反應(yīng)器區(qū)均設(shè)置氨氣泄漏監(jiān)測(cè)器，測(cè)得環(huán)境中氨氣濃度過高，則報(bào)警并采取相應(yīng)得措施。根據(jù)SCR反應(yīng)器的煙氣流量和進(jìn)出口煙氣中的NOx含量計(jì)算出的氨氣用量，由流量調(diào)節(jié)閥控制由氨站過來(lái)的氨氣進(jìn)入SCR反應(yīng)器，其邏輯見下節(jié)的圖2脫硝氨氣流量和出口NOX濃度控制控制邏輯圖。

二、控制系統(tǒng)介紹

（一）壓力和加熱蒸汽溫度控制。氨系統(tǒng)投入運(yùn)行后，通過調(diào)節(jié)蒸汽進(jìn)口閥開度將氨氣出口溫度控制在30℃左右，為單回路控制。通過蒸發(fā)器氨液入口調(diào)節(jié)閥控制氨氣出口壓力，為單回路控制。考慮實(shí)際變負(fù)荷時(shí)氨氣流量變化較大，為了維持壓力穩(wěn)定，在控制回路中加入了流量指令信號(hào)的前饋?zhàn)饔茫詫?shí)現(xiàn)優(yōu)先調(diào)節(jié)壓力，完善其后的氨氣流量控制。

（二）流量和出口NOX濃度控制。SCR煙氣脫硝控制系統(tǒng)利用煙氣進(jìn)口NOX濃度和煙氣流量的乘積得到基本的NOX含量，再乘以NH3/NOX摩爾比便可以得到氨氣需求量，出口NOX濃度控制對(duì)NH3/NOX摩爾比加以修正（對(duì)氨氣需求量的修正）并參與控制，最終得到氨氣流量的目標(biāo)設(shè)定值。SCR控制系統(tǒng)根據(jù)計(jì)算得出的氨氣需求量信號(hào)通過控制氨氣閥門開度，實(shí)現(xiàn)脫硝的自動(dòng)控制。

（三）系統(tǒng)。為了防止催化劑表面地積灰堵塞反應(yīng)器，設(shè)計(jì)采用聲波吹灰及控制系統(tǒng)。每層布置4個(gè)聲波吹灰器，預(yù)留層留有接口，初始設(shè)置清灰為每10分鐘吹10秒鐘，每次一組2個(gè)喇叭在同一時(shí)間運(yùn)行，第一組運(yùn)行停止40秒鐘后第二組開始清灰。

（四）S控制系統(tǒng)介紹。脫硝DCS系統(tǒng)采用北京國(guó)電智深控制技術(shù)有限公司的產(chǎn)品，作為遠(yuǎn)程站并入主機(jī)DCS系統(tǒng)。下表為瑞金電廠2×350MW機(jī)組脫硝的DCS系統(tǒng)的信號(hào)表，如表1。

（1）根據(jù)DCS廠家要求做好脫硝DCS系統(tǒng)的接地工作，其系統(tǒng)地、信號(hào)地、本安地應(yīng)單獨(dú)接地；（2）由于氨為腐蝕性、易燃易爆物，在儲(chǔ)氨區(qū)、以及氨管周圍5米內(nèi)均為防爆區(qū)域；（3）從氨區(qū)（防爆區(qū)域）送至脫硝的DCS機(jī)柜的信號(hào)，其電纜宜采用本安型電纜，其信號(hào)應(yīng)先進(jìn)安全隔離柵進(jìn)行隔離后，再進(jìn)入DCS卡件。

三、瑞金電廠2×350MW機(jī)組脫硝系統(tǒng)總結(jié)

本工程從投運(yùn)至今，已經(jīng)多月正常運(yùn)行，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到或超過設(shè)計(jì)值。（1）由于凱迪公司對(duì)瑞金電廠脫硝系統(tǒng)進(jìn)行了精心的流場(chǎng)模擬試驗(yàn)，使各部分煙氣流場(chǎng)均勻。運(yùn)行結(jié)果證明沒有出現(xiàn)大的積灰等現(xiàn)象；（2）煙氣進(jìn)口擋板門的位置不妥：由于煙氣旁路系設(shè)計(jì)后期增加，造成擋板門只能設(shè)在垂直向上的部分，使擋板下部成為煙氣死區(qū)，可能會(huì)造成積灰；（3）采用聲波吹灰器的設(shè)計(jì)：吹灰器能夠清除催化劑上粘附的飛灰，防止催化劑堵塞。本工程灰份的粘度低，飛灰的含量適中，因而選擇了聲波吹灰器。在本工程運(yùn)行了一個(gè)月后打開檢查發(fā)現(xiàn)催化劑表面很干凈，沒有積灰，證明聲波吹灰器的選擇是合理的；（4）導(dǎo)流板的設(shè)計(jì)：導(dǎo)流板是反應(yīng)器內(nèi)十分重要的組件，其設(shè)計(jì)的合理與否將直接影響煙氣流場(chǎng)分布的均勻性，從而對(duì)催化劑的性能產(chǎn)生直接的影響；（5）分析儀表靈敏穩(wěn)定：凱迪公司整套煙氣分析儀，使用取樣風(fēng)機(jī)抽取煙氣，用抽取法進(jìn)行進(jìn)出口NOx的檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果穩(wěn)定可靠，對(duì)SCR的控制非常有利；（6）氨控制系統(tǒng)精確：由于控制邏輯合理，儀表精確，使脫硝效率跟隨響應(yīng)速度非常快，調(diào)節(jié)非常靈敏，在噴氨量變化50g/min時(shí)，1分鐘內(nèi)脫硝效率變化1%。在使用一層催化劑（預(yù)留兩層備用）的情況下，脫硝效率可達(dá)到50%以上，因此整個(gè)工程脫硝效果還是非常好的。

四、結(jié)束語(yǔ)

隨著人們對(duì)大氣環(huán)境污染的日益重視，火電廠煙氣脫硝技術(shù)將得到廣泛的應(yīng)用。本文以瑞金2×350MW機(jī)組脫硝系統(tǒng)為例，詳細(xì)地介紹了SCR法煙氣脫硝法的原理以及其控制系統(tǒng)的構(gòu)成、調(diào)試等，拋磚引玉，希望能使人們對(duì)火電廠的煙氣脫硝技術(shù)有所了解，以便能更好地治理環(huán)境問題。

參考文獻(xiàn)：

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