火電廠脫硝氨區(qū)系統(tǒng)優(yōu)化

陶力威

(湖北西塞山發(fā)電有限公司，湖北 黃石　435000)

火電廠脫硝氨區(qū)系統(tǒng)優(yōu)化

陶力威

(湖北西塞山發(fā)電有限公司，湖北 黃石435000)

摘要：氨區(qū)作為火電廠的公用系統(tǒng)，其可靠運行直接關系到脫硝系統(tǒng)的可靠投入。結合某電廠氨區(qū)系統(tǒng)在設計及運行過程中存在的問題進行分析，并在此基礎上提出對策，為脫硝系統(tǒng)安全、穩(wěn)定供氨提供技術保證。

關鍵詞：火電廠；選擇性催化還原；脫硝系統(tǒng)；氨區(qū)系統(tǒng)

圖1　SCR法煙氣脫硝系統(tǒng)工藝流程

0引言

隨著人們對環(huán)境保護的日益重視，國家和地方針對燃煤電廠污染物排放的標準日趨嚴格，大部分火電廠都采取了不同方式的鍋爐煙氣脫硝改造。大多數(shù)火電廠采用了選擇性催化還原(SCR)技術或選擇性非催化還原(SNCR)技術，都以液氨為還原劑，都建有氨區(qū)系統(tǒng)。氨區(qū)作為公用系統(tǒng)，其運行的可靠性直接關系到火電廠脫硝系統(tǒng)的可靠投入。氨區(qū)及脫硝系統(tǒng)對火電廠來講是新事物，在系統(tǒng)運行過程中難免存在一些問題，本文將對某電廠氨區(qū)系統(tǒng)在設計及運行過程中存在的問題進行分析，并在此基礎上提出對策和改進方法。

1系統(tǒng)概況

某大型火力發(fā)電廠擁有4臺機組，其中2臺為超臨界330 MW機組，另外2臺為超超臨界680 MW機組。4臺機組鍋爐都采用SCR法煙氣脫硝工藝；SCR反應器布置方式分為高塵布置和低塵布置，4臺機組SCR反應器布置在省煤器和空氣預熱器之間，為高塵布置方式；采用以液氨作為還原劑的脫硝裝置；4臺機組共用一套液氨儲存、制備與供應系統(tǒng)(簡稱氨區(qū)系統(tǒng))。SCR煙氣脫硝系統(tǒng)包括脫硝反應系統(tǒng)，液氨儲存、供應系統(tǒng)和廢氣排放系統(tǒng)等，工藝流程如圖1所示。

(1)脫硝反應系統(tǒng)。煙氣從鍋爐省煤器出來后通過SCR反應器入口煙道進入SCR反應器，在SCR反應器入口煙道上設置有氨氣噴射柵格(AIG)，將氨氣和空氣的混合氣體均勻地噴射到SCR反應器入口煙道中，使噴入的氨氣能與煙氣中的NOx充分混合；為了保證煙氣能垂直通過SCR反應器床層，在煙道轉彎處均設置有煙氣導流板，煙氣通過導流板后均勻分布并流過催化劑床層；在催化劑的作用下，NH3與NOx發(fā)生還原反應，生成無二次污染的N2和H2O，隨煙氣流經鍋爐空氣預熱器、除塵器、脫硫裝置后，進入煙囪排放。

(2)液氨儲存、供應系統(tǒng)。液氨由液氨槽車運送，利用卸氨壓縮機將液氨由槽車輸入氨貯罐內儲存；脫硝系統(tǒng)啟用時，液氨儲罐中的液氨靠儲罐中的壓力和液氨的自重被輸送到液氨蒸發(fā)器內蒸發(fā)為氨氣；通過蒸發(fā)器出口的壓力控制閥將氨氣壓力控制在0.25 MPa(表壓)，然后輸送到氨氣緩沖罐；氨氣的供應量通過流量調節(jié)閥來調節(jié)，然后與稀釋空氣在氨氣、空氣混合器中混合均勻并控制氨氣的體積分數(shù)在5%以下后，通過噴氨格柵注入SCR反應器入口煙道中。

(3)廢氣排放系統(tǒng)。液氨供應系統(tǒng)(包括卸氨壓縮機出口管道、液氨儲罐、液氨蒸發(fā)器氣氨出口和氨氣緩沖罐等)緊急排放的氨氣通過收集管道排入氨氣稀釋罐中，用水吸收后排入廢水池，再經廢水泵送至電廠機組排水槽。

氨站建于廠區(qū)比較偏僻處，在680 MW機組露天煤場與輸煤棧橋附近。氨站設有就地電子設備間，生產過程中的操作參數(shù)、安全參數(shù)和管理參數(shù)都集中到就地電子設備間內；氨區(qū)有一臺操作員站布置在脫硫控制室內；可編程邏輯控制器(PLC)遠程控制站經光纖與上位機進行通信；壓縮機區(qū)域設置有壓縮機就地啟停按鈕、卸氨管路控制閥門就地啟停按鈕，由現(xiàn)場人員手動操作完成卸氨。

2設計、運行過程中存在的問題及對策

2.1提高氨區(qū)操作員站可靠性

氨區(qū)作為脫硝的公用系統(tǒng)，肩負著4臺機組脫硝的重要責任。氨區(qū)設計時只有1臺操作員站，安置在脫硫控制室中，一旦操作員站癱瘓，將無法監(jiān)視和操作氨區(qū)供氨，會導致環(huán)保數(shù)據(jù)超標。為此，該電廠自行安裝了1臺操作員站，2臺操作員站同步運行，提高了氨區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。

2.2提高氨區(qū)PLC遠程站熱控供電可靠性

氨區(qū)PLC遠程站熱控電源設計為2路冗余電源，系統(tǒng)竣工后發(fā)現(xiàn)2路電源都來自氨區(qū)電動機控制中心(MCC)柜，而氨區(qū)MCC柜電源是附近的二期輸煤系統(tǒng)PC段電源提供的。輸煤系統(tǒng)為間斷性生產，檢修工作比較多，電源中斷的可能性比較大，一旦電源中斷，將導致#1～#4鍋爐供氨中斷，造成脫硝系統(tǒng)退出，導致環(huán)保指標超標。為提高氨區(qū)PLC遠程站熱控供電的可靠性，將2路電源改為一路取自原有的氨區(qū)電氣MCC柜，另一路取自680 MW機組的保安段，提高了氨區(qū)PLC遠程站熱控電源的可靠性。

2.3卸氨管路控制閥門就地啟停按鈕箱增加防護罩

氨區(qū)設有卸氨管路控制閥門就地啟停按鈕箱，方便了運行人員就地進行操作，但從安全角度出發(fā)，該電廠對卸氨管路控制閥門就地啟停按鈕箱安裝了鋁合金玻璃防護罩并加鎖，防止人為誤操作，事故情況下可砸壞玻璃防護罩進行緊急操作。

2.4工藝管路增加冗余管道

當氨區(qū)管道堵塞或其他原因導致供氨中斷時，會影響4臺機組脫硝系統(tǒng)的穩(wěn)定投入。將工藝管路增加冗余管道，即從液氨罐出口到蒸發(fā)器入口母管增加冗余管道，從蒸發(fā)器出口到4臺機組鍋爐之間的母管增加冗余管道，有效提高了工藝管道的可靠性。

2.5原有氣動閥門電磁閥更換為防爆防水型電磁閥

氨區(qū)系統(tǒng)有3個液氨罐和3個蒸發(fā)器，液氨罐氨出口、蒸發(fā)器液氨入口共有6個氣動門。氨區(qū)設計有防雨頂棚，但夏季進行液氨儲罐噴淋時，曾發(fā)生氨出口氣動門關閉事件，導致供氨中斷。液氨罐氨出口氣動門由單電控電磁閥控制，不論任何原因(如接觸不良、電磁閥線圈燒損、電源消失等)，只要電磁閥失電，就會導致氣動門關閉。要改變這種弊端就要改為雙電控電磁閥，雙電控電磁閥一個線圈得電時，若閥門控制回路出現(xiàn)問題，遠方不能關閉氣動門，而事故情況下(如氨泄漏)人員不能靠近設備，會導致事故擴大，考慮安全原因，沒有改為雙控電磁閥。還有一種帶保護電磁閥的雙控電磁閥，保護電磁閥始終帶電，通過雙控電磁閥開關氣動門，保護電磁閥失電時，氣動門關閉，也不能消除單電控電磁閥本身的弊端，所以也沒有采用。最終將電控電磁閥更換為更為安全、可靠的電控防水防爆電磁閥。

2.6工藝管道所需電磁閥采用集中防水布置

將新增工藝管路冗余管道的防爆防水電磁閥與氣動門脫離，電磁閥集中安置在不銹鋼的電磁閥箱內，再用氣管與氣動門相連接，提高了氣動門運行的安全性和可靠性。

2.7鍋爐脫硝區(qū)供氨管道增加旁路系統(tǒng)

鍋爐脫硝區(qū)供氨區(qū)域主要有流量計、供氨速斷閥、供氨調節(jié)閥、阻火器等設備，通過管道串接在一起，分別在流量計、供氨速斷閥、供氨調節(jié)閥、阻火器兩端安裝了旁路管道和閥門，當以上設備出現(xiàn)故障或阻塞時，可在線進行處理，以保證氮氧化物質量濃度等環(huán)保指標不超標。

3結論

火電廠氨區(qū)是公用系統(tǒng)，其可靠運行直接關系到火電廠脫硝系統(tǒng)的可靠投入，對氨區(qū)系統(tǒng)在設計及運行過程中存在問題進行改進，為脫硝系統(tǒng)安全、穩(wěn)定供氨提供了技術保證措施。

參考文獻：

[1]火電廠煙氣脫硝工程技術規(guī)范 選擇性催化還原法：HJ 562—2010[S].

[2]自動化儀表工程施工及驗收規(guī)范：GB 50093—2002[S].

(本文責編：劉芳)

收稿日期:2016-01-15；修回日期:2016-04-13

中圖分類號：X 701

文獻標志碼：B

文章編號：1674-1951(2016)04-0056-02

作者簡介：

陶力威(1966—),男，黑龍江寧安人，高級工程師，從事火電廠熱控維護檢修管理工作(E-mail:tlw611@sohu.com)。