改善熱電廠4號爐煙氣脫硝系統自動調節系統

閔國良(中國石油烏魯木齊石化公司熱電廠熱工車間，新疆 烏魯木齊 830019)

改善熱電廠4號爐煙氣脫硝系統自動調節系統

閔國良(中國石油烏魯木齊石化公司熱電廠熱工車間，新疆 烏魯木齊 830019)

烏石化熱電廠4號爐在2013年將進行煙氣脫銷改造，需同步增加控制設備。根據生產操作需要，決定對現有4號爐DCS系統進行擴容，增加相應的控制系統一套，2013年9月脫硝投入運行，平均每小時消耗氨氣60KG。因環保要求脫硝排放標準為100mg/m3,鍋爐運行負荷不斷波動，造成了脫硝環保排放經常超標，非常不利于環保指標達標。基于運行車間要求，對NOX控制自動功能進行調整，已滿足鍋爐運行的需要。

自動調節；NOX；煙氣脫硝；

烏魯木齊石化公司熱電廠4號鍋爐為SG-410∕9.8-M480型單汽包、單爐膛、Π型布置的高壓自然循環煤粉鍋爐，采用倉儲式乏氣送粉系統，四角切圓燃燒、干式除渣。鍋爐配有兩臺引風機、兩臺送風機、兩臺排粉機、兩臺球磨機、12臺給粉機、一臺雙室兩電場和兩個濾袋除塵的電袋除塵器和一套干式除渣裝置。4號鍋爐于2013年10月由菲達環保完成了低氮燃燒器及SCR脫硝裝置的改造，設備已投運、LNB已完成熱態調試，為了優化整套裝置運行工況對4號鍋爐SCR脫硝裝置進行了優化調整試驗工作，同時進行整體性能測試驗收。但在性能測試驗收中發現，由菲達提供的調節系統與現場實際情況嚴重不符，自動調節完全無法投用，所以對4號爐自動調節系統進行相應的研究，確保4號爐氨氣自動的投入。

1 實施背景

我國目前的大型火力發電機組煙氣脫硝項目大多采用選擇性催化還原法(SCR)，其原理是在催化劑作用下,還原劑NH3在290-420℃下將NO和NO2還原成N2，而幾乎不發生NH3的氧化反應，從而提高了N2的選擇性，減少了氨氣的消耗。隨著GB 13223—2011《火力發電廠大氣污染物排放標準》的頒布實施，對脫硝系統的自動投運提出了更高的要求，不僅要求及時投運SCR,還要求精確、經濟地控制脫硝系統的噴氨量。

2 優化噴氨運行溫度

由于機組負荷低會導致鍋爐排煙溫度低于原設計噴氨溫度（320℃)，在繼續投運脫硝時，催化劑活性呈現出非最佳運行狀態，當SCR入口煙氣溫度低于該溫度范圍，煙氣中的三氧化硫、水蒸汽與氨氣發生反應，在催化劑位置形成的硫酸氫銨吸附飛灰會堵塞催化劑通道和微孔，降低催化劑的活性和脫硝效率，影響鍋爐風煙系統運行安全。因而脫硝入口溫度（三取二)低于320℃時，噴氨速斷閥應強制關閉并停止噴氨。

為爭取更長的脫硝運行時間，依據S02質量濃度來確定噴氨關斷閥強制關閉的溫度條件，在減少空氣預熱器堵塞風險的基礎上，極大地提高了系統運行時間。

3 噴氨自動調節的實現

3.1 噴氨自動控制回路介紹

脫硝裝置的煙道及反應器位于鍋爐省煤器后空氣預器熱前，氨噴射格柵放置在SCR反應器上游的位置。煙氣在鍋爐出口處被平均分成2路，每路煙氣并行進入垂直布置的SCR反應器，在反應器里，煙氣向下流過催化劑層，隨后進入空氣預熱器。

煙氣中的NO,主要由NO和N02組成，其中NO約占NO,總量的95%，N02約占NO總量的5%。因此，化學反應方程式（1)被認為是脫硝反應的主要反應方程式。

烏魯木齊石化公司熱電廠4號鍋爐于2013年10月對煙氣脫硝系統自動進行試運，根據4號爐菲達公司改造提供的技術資料，條件復雜，回路控制變量太多，計算公式復雜，最終得出的結果很不穩定。而且4號爐反應器入口NOx變化范圍大，從650多mg∕Nm3變化為440多mg∕Nm3，變化劇烈，氨氣質量流量計反映流速變化遲緩，而且出口NOx測點離分析小屋過遠，得出的反應器出口NOx值滯后2分鐘以上，造成了自動調節品質的不穩，造成了鍋爐環保指標的時常超標。

4 總體思路

4.1 氨氣質量流量計流量反映遲緩：

修改流量計內部參數，將延遲時間將為3秒變化一次。

4.2 出口NOx測點離分析小屋過遠，得出的反應器出口NOx值滯后2分鐘以上

聯合廠家、設備技術科、及運行入員一起分析原因，重新制定新的反應器出口NOx位置，確保反應器出口離分析小屋近一些，可以有效的減少出口NOx的滯后時間。

4.3 根據鍋爐運行工況

了解到鍋爐爐膛氧量和脫硝入口NOX的含量成線性關系，對自動投入有較強的參考價值，故而根據爐膛氧量和脫硝入口NOX的含量的歷史趨勢，同時取得20個數據，代入線性關系公式：Y=aX+b中得出

f(甲側入口NOX濃度)=76.59*(O2)+251.4 f(乙側入口NOX濃度)=99.23*(O2)+237.7由此把復雜回路轉化為單回路調節。

5 結語

根據新疆電科院對調整后的性能指標說明，新方案試運行后4號鍋爐SCR經調試后運行狀態良好，168小時期間反應器出口NOx濃度，硫銨出口NOX濃度均低于100mg∕Nm3，脫硝效率平均值為82%。NH3逃逸率平均值為0.1ppm。實測氨逃逸為1.5ppm，SO2∕SO3轉化率為0.36%。反應器壓差平均值為164Pa，根據盤表顯示，SCR脫硝裝置入口到出口之間的系統壓力損失在300pa左右，各指標均達到了設計值。

依據鍋爐爐膛氧量和脫硝入口NOX的含量的對應關系，延長了脫硝噴氨運行時間;通過對噴氨自動調節回路的設計及優化，實現了高品質的回路控制，為脫硝噴氨全自動啟、停奠定了基礎;為減少操作量，提高系統自動化程度，對噴氨自動調節回路進行了優化調整，滿足了SCR脫硝自動化控制的要求，為脫硝系統的安全、穩定和經濟運行提供了保障。

[1]HT562-2010 火電廠煙氣脫硝工程技術規范選擇性催化還原法.

[2]NDGJ16-89火力發電廠熱工自動化設計技術規定(保留部分).

[3]自動控制原理 謝克明 2009年電子工業出版社出版線性系統的數學模型.

閔國良（1981-）男，漢族，四川安岳人，助理工程師，主要從事熱電廠鍋爐儀表工作。