淺談火電廠脫硝系統優化調整

摘 要：目前衡水電廠鍋爐脫硝系統，采用的選擇性催化還原法脫硝工藝，即SCR法，選擇性催化還原法脫硝工藝是在環保應用中最多而且也是脫硝最成熟的技術。SCR法是煤炭燃燒后氮氧化物控制工藝，工藝流程是將稀釋后的氨氣均勻噴入鍋爐燃煤產生的煙氣中，將含有氨氣的煙氣，通過一個反應器，反應器中放置特效催化劑，煙氣中的氮氧化物和氨氣在催化劑的催化作用下，將煙氣當中的氮氧化物轉化分解成氮氣和水。

關鍵詞：脫硝；SCR；火電廠

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.140

0 引言

從2013年開始，霧霾開始席卷京津冀大地，而氮氧化物和硫氧化物是造成霧霾天氣產生的主要原因之一。氮氧化物有很多不同形式，而自然界最主要存在形式是一氧化氮和二氧化氮。我國氮氧化物的排放主要來自于工業生產和車輛尾氣排放，據統計其中大約百分之七十的氮氧化物的排放來自于煤炭的直接燃燒，我國電力供應主要依靠燃煤發電廠，電力工業是我國的煤炭消耗大戶，因此降低燃煤火電廠氮氧化物排放是治理霧霾的主要措施之一。

衡水市位于河北省中部，是全國首批實施空氣環保質量新標準的74個城市之一，同時也是京津冀地區大氣污染傳輸2+26通道城市之一。衡水電廠位于衡水市區西部，一期1994年建成并投入發電，機組發電功率為2*330MW，鍋爐為亞臨界、中間再熱自然循環汽包爐，鍋爐前后墻各布置三排燃燒器，采用對前后墻沖燃燒方式，制粉系統為鋼球磨煤機帶中間儲粉倉系統。汽輪機系統為亞臨界、中間再熱、兩缸兩排汽、凝汽式汽輪機。機組熱工控制系統為DCS分散控制系統。衡水電廠于2013年進行了脫硝改造，脫硝系統已投入近四年。

1 SCR脫硝技術

目前衡水電廠鍋爐脫硝系統，采用的是選擇性催化還原法脫硝工藝，即SCR法，選擇性催化還原法脫硝工藝是在環保應用中最多，而且也是脫硝最成熟的技術。SCR法工藝流程是將稀釋后的氨氣均勻噴入鍋爐燃煤產生的煙氣中，將含有氨氣的煙氣，通過一個反應器，反應器中放置特效催化劑，煙氣中的氮氧化物和氨氣在催化劑的催化作用下，將煙氣當中的氮氧化物轉化分解成氮氣和水，達到減少氮氧化物排放的效果。

在SCR法中，催化劑必須在特定溫度下，才可以發揮作用，所以煙氣溫度是SCR法的重要參數之一，煙氣溫度過低，催化劑不起任何作用，而煙氣溫度過高，有損壞催化器的情況發生。因此控制好投運脫硝時的煙氣溫度至關重要。而噴入反應器的氨氣如果過量的話，會產生膠質物，堵塞空預器，影響鍋爐運行，威脅機組正常運行，所以氨逃逸數值也是SCR法的重要參數之一。

2 脫硝系統存在的問題

脫硝噴氨系統投產以來，經常出現氮氧化物超標、氨逃逸升高等問題，影響了機組的可靠性、環保指標以及經濟性。主要表現在CEMS儀表標定后超調，排粉機啟動氮氧化物超調值偏大，入口氮氧化物波動大時，脫硝系統出口超調。同時煙道直管道短，單點煙氣流量波動大不能參與自調，用負荷替代煙氣流量誤差比較大。在冬季運行期間多次發生氨流量計堵塞、氨調整門堵塞的情況，造成噴氨量減少氮氧化物超標。

3 脫硝系統優化與調整

（1）修改CEMS系統維護時間，避免AB兩側脫硝出口CEMS系統同時維護，實現分時校驗，確保儀表自檢定不同期。在DCS系統進行邏輯修改，當脫硝系統入口氮氧化物一側CEMS系統維護時，采用另外一側測量值進行修正后參與自調計算。當脫硝系統出口氮氧化物CEMS系統維護時，DCS控制器跟蹤脫硫側氮氧化物數據進行調整。

（2）在脫硝系統AB兩側各增加一路旁路噴氨管路，運行時當噴氨系統發生故障時，切除故障管路，投入備用旁路。噴氨管路冗余設置，增加系統的可靠性，避免噴氨系統故障導致的氮氧化物超標。

（3）將脫硝CEMS系統電子間從原來的稀釋風機層，移至噴氨調門層，縮短CEMS系統氮氧化物測量管路的距離，較少系統測量延遲，提高控制系統反應時間。

（4）通過分析歷史數據，發現啟動機組排粉機時，脫硝入口的氮氧化物數值會大幅增加，在脫硝控制系統中將排粉機狀態作為前饋信號，當排粉機啟動后一段時間，通過前饋信號，適當增大脫硝系統噴氨量。

（5）根據歷史數據分析，確定了在不同負荷區間采用不同的PID調節參數調節，增加了PID變參數邏輯，同時調整負荷以及引風機電流等信號在自調邏輯中前饋比例。

（6）冬季氨流量計、氨調整門堵塞較多，把流量計前部分氨氣管路通過尾部煙道預熱，提高氨氣溫度。同時在氨流量計前加濾網，并定期清理濾網。

（7）為避免脫硝控制系統調節器積分飽和現象發生，根據調節系數高限值增加調門開度來滿足噴氨需求量。

4 效果

脫硝系統經過優化調整前后對比，改前鍋爐出口氮氧化物值波動在10-180 mg/Nm?，優化調整后氮氧化物值波動在20-50 mg/Nm? ，縮小了波動范圍。鍋爐出口氮氧化物小時均值與設定值偏差在±5 mg/Nm?，未發生自調原因小時平均值超標，氮氧化物瞬時超標次數大幅降低，自調投入率達到99.7%，高于95%指標要求。系統波動情況明顯減少，但仍然存在瞬時超標現象。通過脫硝系統的優化調整，節約了氨氣的使用量，減少了空預器的堵塞情況的發生，同時也減輕了運行和檢修人員的工作量。

5 結束語

下一步可以通過對脫硝系統進行建模，通過進行系統仿真，進一步優化調整參數，減少瞬時超標次數，避免了氮氧化物超標對機組的考核。通過對脫硝系統的優化調整，表明對脫硝系統優化調整是可行的，對脫硝系統是穩定有利的，可降低氮氧化物的排放，維護我們賴以生存的環境。

參考文獻：

[1]許紅彬.燃煤機組脫硝自動調節控制分析[J].山東工業技術，2017

（02）：56-57.

作者簡介：冉永為，工程碩士，工程師，熱工程控保護技師，從事火電廠自動化維護工作。