降低SCR脫硝煙氣連續排放監測系統測量故障率的措施

祁姍姍

（安徽華電宿州發電有限公司，安徽宿州 234000）

降低SCR脫硝煙氣連續排放監測系統測量故障率的措施

祁姍姍

（安徽華電宿州發電有限公司，安徽宿州 234000）

安徽華電宿州發電有限公司選擇性催化還原（SCR）脫硝煙氣連續排放監測系統（CEMS）投運初期故障頻繁發生，影響了在線煙氣監測的可靠性，給運行調整帶來不便，同時還增加了檢修作業量。對CEMS測量原理進行分析，匯總了CEMS日常故障及處理方法，并提出了預防措施。采取這一系列措施后，有效降低了脫硝CEMS的NOx和NH3測量故障率。

脫硝；選擇性催化還原；煙氣連續排放監測系統；NOx；NH3；測量；故障率

0 引言

GB 13223—2011《火電廠大氣污染物排放標準》實施后，全面提高了煙塵、二氧化硫、氮氧化物（NOx）等污染物的排放控制要求，促使火電廠煙氣排放監測更加受到重視。NOx作為煙氣的主要排放污染源之一，降低其測量故障率，可為實現NOx的不間斷監測提供保障。脫硝剩余產物NH3（氨逃逸）給設備和經濟都帶來負面影響，降低NOx測量故障率，可為機組穩定運行提供安全保證。本文以現場實例為基礎，就如何降低測量故障率展開深入的研究。

安徽華電宿州發電有限公司一期工程安裝2臺630MW超臨界燃煤汽輪發電機組，鍋爐采用東方鍋爐廠的Π型布置燃煤直流鍋爐。2臺機組分別于2013年8月和2014年5月投運選擇性催化還原（SCR）脫硝系統，脫硝煙氣連續排放監測系統（CEMS）分析儀表采用日本HORIBA公司生產的ENDA－600ZG型（入口，檢測NOx和O2）和ENDAC2000型（出口，檢測NOx，NH3和O2）煙道排氣分析系統。該公司脫硝系統投運初期故障率很高，在總結故障原因的同時，也在思考降低故障率的措施。

1 測量原理

1.1 NOx測量原理

分析儀采取交替流動調制化學發光法測量NO（煙氣中的NOx主要以NO2和NO形式存在，分析儀內部有NO2轉NO元件）。化學發光技術利用了NO和臭氧發生反應時會發光且反應的光強度與NO的質量濃度成正比的原理，通過連續監測光的強度變化，從而確定NO的質量濃度。反應中所需的臭氧通過對空氣進行紫外線輻射而獲得［1］。

當檢測池中沒有NO氣體時化學發光將不會產生，因此，樣氣和參比氣體使用相同的零點校準氣體（使用N2作為零點校準氣體）進入檢測池輸出零點，避免了零點漂移。

1.2 NH3測量原理

分析儀采用抽取式催化反應法測量NH3，這種方法使用了目前在脫硝中廣泛使用的SCR原理［2－3］。

上述兩個反應式顯示，NH3和NOx是按照1∶1的比例消耗的，也就是說，反應后煙氣中減少的NO和NH3的質量濃度是一樣的。

取樣探頭分成2個通道，稱為NOx通道和NOx－NH3通道。一個通道里配置有2層還原反應催化劑，讓NH3和NOx進行反應；另一個通道沒有配置任何催化劑，也不會進行任何反應，就是把原始的煙氣抽取到分析儀：這樣，2個通道的差別正好是NH3的質量濃度。例如：煙氣中NO的質量濃度為100 mg/m3，NH3質量濃度為10 mg/m3，則NO管線中NO質量濃度為100mg/m3，NOx－NH3管線中NO質量濃度為90 mg/m3［1］。

（1）樣氣必須具備的條件是ρNO≥ρNH3，若不滿足該條件，NH3不能精確測量。

（2）催化劑部件需加熱至350～700℃。

2 CEMS常見故障及處理方法

該公司CEMS常見故障及原因見表1。針對表1的統計結果，可知現場脫硝CEMS頻繁發生故障的原因共有6個：取樣管路堵塞；取樣管路漏氣；冷凝器損壞、接頭腐蝕；反吹故障；取樣泵損壞；儀表內部測量漂移。

表1 CEMS常見故障及原因

故障處理方法如下。

（1）更換取樣管和接頭，對取樣管路進行吹掃。

（2）重新拆裝接頭并對探頭濾芯進行清理。

（3）更換改進式玻璃冷腔冷凝器。

（4）更換不銹鋼閥桿，將反吹各處接頭重新緊固，更換腐蝕接頭。

（5）更換取樣泵泵膜，低溫時將排氣口放到室內。

（6）重新校驗儀表。

3 實施措施

總結現場脫硝CEMS故障原因和處理方法，并加以運用，重點制訂了4個措施來降低脫硝CEMS的NOx和NH3測量故障率。

3.1 日常檢修

為了保證分析儀使用時能夠長時間保持良好的狀態，必須對分析儀進行日常維護檢修工作。維護的頻度根據使用狀況和測試氣體的性狀而定，分析儀開始運轉時，根據分析儀的運轉情況決定合適的維護檢修。保證運行設備元件的安全，避免不必要的測量故障。

（1）按1～7d的周期進行定期檢修，檢修內容見表2。

表2 按1～7d的周期進行檢修的內容

（2）按3個月的周期進行定期檢修，檢修內容見表3。

表3 按3個月的周期進行檢修的內容

（3）按6個月的周期進行定期檢修，檢修內容見表4。

表4 按6個月的周期進行檢修的內容

（4）按照1年的周期進行定期檢修。必須更換催化劑和泵隔膜組，其他根據具體情況進行更換。設備運行1年以上時，根據原件的具體狀態（顏色、外觀等）確定是否更換。

3.2 停機維護

停機期間，爐膛內工況為正壓，分析儀運行，泵的阻力降低，加上灰塵量大，泵的正常工作會導致分析儀的氣路元件內部積灰，對元件損壞較大。開機后，由于分析儀內部元件存在隱患，加上取樣管中積灰，很容易發生測量故障。所以，停機后首先要將接入分析儀的取樣管拔掉，并用膠布將取樣管口和分析儀入口封住，然后再對分析儀采取一定的操作。

3.2.1 短期停機

（1）導入零點校準氣體，或從分析儀樣氣入口吸入空氣，反吹5 min以上；（2）將泵1、泵2的開關置于OFF；（3）將分析儀開關置于OFF；（4）將主電源漏電斷路器（ELB）置于OFF；（5）將排水捕捉器中的水排干。

3.2.2 長期停機

如果長時間不使用該分析儀（1個月以上），可按照以下步驟保管分析儀：（1）停止分析儀；（2）如果持續有校準氣體，確認活塞已經關閉；（3）再次運轉該分析儀前，更換二次過濾器濾芯、滌氣器、驅霧器及硅膠（硅膠變色為粉紅色時）。

3.3 特殊情況下的維護

3.3.1 低溫環境

低溫環境下分析儀排氣管放到室外會結冰，導致泵反抽空氣，此時樣氣流量低，NOx測量值大幅降低。

從就地探頭到分析儀的伴熱如果不正常，取樣管路內會積水，而NOx溶于水，會導致NOx值與NOx－NH3值產生偏差，從而產生測量誤差。

3.3.2 高溫環境

高溫時，溢流口和注水口蒸發量大，分析儀內部水平衡會受影響，需不定期地通過注水口向水路加水，直至溢水口有水溢流，才能保證分析儀內部水平衡的穩定。

3.4 定期校準

將定期校驗由1個月1次改為半個月1次，以提高測量的準確性。可以選擇在分析儀處通標準氣體，也可以從就地探頭處通標準氣體進行校準。后者排除了取樣管路對測量的影響，測量值更準確，但是操作繁雜，一般選擇前者。

（1）量程設定。測試、置換樣氣時，將會顯示測試量程。導入校準氣體時，將會顯示已經設定的校準量程。

（2）標準氣體選擇。零標為N2，滿標根據滿量程確定，選擇靠近但不大于滿標值的NO為標準氣體。

（3）單位折算。儀表上顯示的單位為ppm，標準氣體單位一般為mg/m3，一定要進行單位換算。

（4）校驗故障。校驗失敗時有報警提示，一般是校準系數脫離了正常量程，重復校驗后故障消除。

3.5 吹掃

脫硝CEMS的樣品氣體一般直接從含有大量粉塵的煙道氣體中收集，導致大量的粉塵附著在過濾器的采樣點周圍，長時間吸收樣氣后一次過濾器會發生堵塞，容易造成故障，從而影響測量。

該公司采用在就地靠近探頭處定期用反吹空氣進行反向清洗的措施，存在兩大弊端：一是由于就地球閥切換振動大，導致接頭處容易松動；二是不能實現自動反吹。從表1的統計結果可以發現，這種操作明顯加大了故障發生的幾率。

該公司通過定期檢查分析儀表反吹柜內取樣管路各接頭緊固情況，并采取開機前吹掃和定期從分析儀表向就地探頭吹掃的措施，有效降低了該類故障的發生。下一步該公司將會對反吹系統進行改造，即將反吹柜改到CEMS控制柜內，采用電磁閥切換，將徹底解決就地球閥切換振動大而損壞取樣管和取樣管路堵塞問題。

4 結論

針對現場脫硝CEMS故障頻繁發生而制定的措施是十分有效的，現場NOx和NH3平均測量故障率（單機）由2013年的1.25條/月降至2016年的0.29條/月，而且自2014年以來未發生過因SCR脫硝CEMS故障導致的環保異常。隨著該公司SCR脫硝CEMS設備維護的逐漸完善，不僅會使NOx和NH3測量故障率得到更好的控制，而且能夠最大限度地滿足環保連續監測的要求。相信對SCR脫硝CEMS繼續進行深入研究，一定能在保障脫硝監測數據準確的同時，保證脫硝系統分析儀表長期穩定運行，為機組的安全、穩定運行打下堅實的基礎。

［1］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.

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

［3］劉紅蕾，劉永陽，李廣華.火電廠煙氣脫硫脫硝設備控制與儀表［M］.北京：化學工業出版社，2015.

（本文責編：劉芳）

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1674－1951（2016）10－0060－03

祁姍姍（1988—），女，江蘇宿遷人，助理工程師，從事電廠脫硝工作（E-mail：821024708＠qq.com）。

2016－07－04；

2016－08－02