基于多點取樣的火電廠脫硝CEMS改造

摘 要：隨著社會經濟的快速發展，環境污染問題日益嚴重，環保受到了政府和民眾的高度重視。火力發電廠作為污染物排放大戶，得到了相關部門的嚴格監管。脫硝作為火電廠環境保護的重要環節，準確測量脫硝CEMS系統出口氮氧化物濃度，保證凈出口氮氧化物排放達標和脫硝效率的經濟性是十分重要的。簡要介紹了河北大唐國際張家口熱電有限責任公司脫硝出口CEMS氮氧化物測量裝置以多點取樣為基礎的改造方法，以及其達到的效果，希望能夠為相關單位工作的順利進行提供一些借鑒，從而推動環保事業的發展。

關鍵詞：環保；多點取樣；脫硝CEMS；火力發電廠

中圖分類號：X773 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.05.149

我廠煙氣脫硝裝置布置在鍋爐省煤器與空預器之間，分為A，B兩側。在工作過程中，主要采用SCR法（選擇性催化還原法）脫硝工藝，脫硝還原劑為液氨加熱蒸發稀釋后的物質，它通過單側5個噴氨門噴入煙道，在催化劑的作用下脫除氮氧化物。脫硝CEMS出入口氮氧化物測量儀為美國熱電品牌42i系列儀器，測量原理為稀釋法，單側出入口取樣均為單探頭取樣，插入深度60 cm（煙道橫截面深度約為4 m）。在設備長期運行的過程中，經常出現脫硫出口與脫硝出口氮氧化物偏差大的情況。而且在某段運行期間，空預器差壓逐漸增大，在檢修期間發現空預器堵塞嚴重。正常情況下，脫硫出口距離脫硝煙道長，混合均勻，更具備代表性。種種跡象表明，脫硝出口測量不具代表性，不利于環保調整，而且致空預器結晶堵塞，影響脫硝的經濟性和安全性。

1 裝置中存在的問題分析

目前，脫硝CEMS系統測量布置如圖1所示。

為了確定脫硝出口氮氧化物的最佳測量點，筆者進行了拉網測量實驗，便攜測量設備為德國得圖品牌。這樣做旨在驗證現取樣口是否科學，并為日后改造工作的進行提供依據。筆者選取了一組具有代表性的數據，如表1所示。A側、B側5個噴氨門的開度均為90%，這是在機組滿負荷（300 MW）工況下得出的，測量時間為2016-03-20，2016-03-21.

從表1中可以看出，在同一時間，同側同深度不同的取樣孔之間差別很大，最大差別3倍。同一時間同側同取樣孔不同深度差別也很大，最大差別接近2倍。從數據中可以看出，脫硝出口氮氧化物分布不均的情況是客觀存在的，要想從中得到一個特別具有代表性的取樣孔進行測量是有一定難度的，而且在其他工況下有可能出現更復雜的分布變化。脫硫出口煙氣混合均勻，測量值能客觀反映出氮氧化物的濃度。查詢測量時段的曲線可知，脫硫出口氮氧化物在3.5×10-5左右，相對穩定，可以作為參考。目前，我廠A，B兩側均使用#3取樣孔，存在一定誤差，不利于環保和運行調整。

2 裝置改進策略

2.1 多點取樣的改進

將原來單側單點取樣改為單側多點取樣，在多次試驗和討論的基礎上，A，B兩側分別在原來單點#3取樣孔的基礎上增加了#2、#4取樣孔，變為單側三點取樣，相當于單臺機組脫硝出口共6個取樣點。改造前，單側取樣探頭直接連接取樣探桿，

煙氣在探頭內部文丘里泵的作用下被稀釋100倍后，經過音響小孔穩流后通過管線進入儀器進行測量。改造后，雙側分別各增加了2根取樣探桿、3個采樣泵和混合罐，采樣泵依舊采用的是常見的文丘里泵，將一路就地壓縮空氣作為動力。單側#2、#3、#4取樣探桿分別配備1個采樣泵，煙氣在采樣泵的作用下由取樣管線分別從3個方向進入混合罐，并加熱混合后進入取樣探頭，最終進入儀器進行測量。

2.2 取樣探桿的改進

針對原來的探桿長度不具有代表性的問題，改變原先探桿60 cm的插入深度。在分析試驗數據后，探桿全部使用長度為120 cm的，并增加了電磁閥反吹裝置，每隔1 h進行1次3 min的反吹，反吹過程氮氧化物測量值保持不變。此外，為了解決探頭積水使得氮氧化物測量值偏低的問題，特增加了探頭加熱，使探頭溫度保持在140 ℃左右。

3 裝置改造結果分析

為了保證分析結果的客觀性，筆者選取脫硫出口氮氧化物曲線與脫硝出口氮氧化物曲線進行比較。通過sis系統截取曲線進行比較。

對比改造前后的曲線可以明顯看出，改造前，脫硝出口兩側氮氧化物測量值與脫硫偏差大、不對應；改造后，脫硝A，B兩側出口平均值與脫硫出口曲線基本一致。由于脫硝出口至脫硫出口煙道長，其中還包括空預器、電除塵和引風機等設備，所以，漏風和脫硫環節是客觀存在的。脫硫出口與脫硝出口存在微小的偏差是完全符合邏輯關系的，可以說，這是一次成功的改造，脫硝出口CEMS采集到的樣氣合格，測量數據更加客觀、準確。裝置改造后，在保證環保達標排放的同時，有利于運行人員的噴氨調節，提高了設備運行的經濟性和穩定性。

4 結束語

脫硝CEMS出口煙氣取樣裝置的改造成功，主要源于以下3點：①單側單點取樣改為多點取樣，避免了煙氣分布不均對測量的影響。②增加混合罐裝置，使煙道不同位置的煙氣充分混合，保證進入儀器的樣氣是合格的。③將探桿長度由60 cm增加到120 cm，避免采集的樣氣過分靠近煙道，所采樣氣相對穩定。

隨著環境保護要求的不斷提高，火力發電廠的壓力越來越大，對環保數據的準確性也提出了更高的要求。這就要求電廠執行環保CEMS檢修、維護的工作人員必須不斷進行科技創新，保證測量數據的準確性。本文所述內容是筆者參與設備改造的經驗，分享出來，希望有助于相關事業的發展。

參考文獻

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作者簡介：井廣洲（1990—），男，湖北宜昌人，助理工程師，大學本科，主要從事熱工環保檢修維護工作。

〔編輯：白潔〕