李學(xué)偉

摘 要：文章簡述了145MW機(jī)組脫硝控制系統(tǒng)的安裝調(diào)試過程，介紹了脫硝系統(tǒng)的控制流程和相關(guān)的技術(shù)規(guī)范，詳細(xì)分析了系統(tǒng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題及原因，制定了相應(yīng)的調(diào)整和整改措施，提出了系統(tǒng)優(yōu)化方案。

關(guān)鍵詞：脫硝；控制；優(yōu)化

引言

華電章丘發(fā)電有限公司#1機(jī)組脫硝改造工程配套控制系統(tǒng)由龍騰華創(chuàng)（集團(tuán)）有限公司提供，采用選擇性催化還原法（SCR）脫硝技術(shù)，脫硝系統(tǒng)反應(yīng)器按高溫高塵方式布置。還原劑為液氨經(jīng)過蒸汽加熱蒸發(fā)而成的氨氣。供氨系統(tǒng)主要作用是把液氨經(jīng)氨蒸發(fā)器后加熱成為氨氣進(jìn)入氨氣緩沖罐，然后將氨氣輸送至氨氣/空氣混合器與空氣混合后通過安裝在SCR入口煙道的噴氨格柵分別注入SCR反應(yīng)系統(tǒng)。

1 鍋爐脫硝控制系統(tǒng)的調(diào)試目標(biāo)

#1機(jī)組采用選擇性催化還原法（SCR）脫硝工藝，催化劑為板式催化劑，設(shè)計(jì)脫硝效率為87.5%。設(shè)計(jì)脫硝裝置可用率為98%。參考原部頒《火電工程調(diào)整試運(yùn)質(zhì)量檢驗(yàn)及評定標(biāo)準(zhǔn)》（1996年版）中相關(guān)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，全部檢驗(yàn)項(xiàng)目合格率100%，優(yōu)良率90%以上。

2 調(diào)試程序與內(nèi)容

2.1 整套啟動過程工作內(nèi)容

脫硝系統(tǒng)首次整套啟動步驟：啟動稀釋風(fēng)機(jī)A運(yùn)行正常，并且投入聯(lián)鎖。手動緩慢開啟A/B氨氣調(diào)節(jié)閥，當(dāng)出口NOX達(dá)到40后，調(diào)節(jié)閥根據(jù)需要調(diào)整或設(shè)為自動控制，脫硝系統(tǒng)投運(yùn)。

2.2 整套試運(yùn)期間調(diào)整試驗(yàn)內(nèi)容

2.2.1 噴氨量自動控制：設(shè)計(jì)時(shí)的噴氨量自動控制是根據(jù)煙氣中的NOX含量、煙氣量得到NOX的總量，根據(jù)設(shè)定的脫硝效率（相當(dāng)于摩爾比），計(jì)算出需要的噴氨量與噴氨流量計(jì)進(jìn)行比較來確定自動噴氨閥門的開度。目前邏輯里組態(tài)是PID純反饋?zhàn)詣涌刂萍夹g(shù)，根據(jù)操作人員設(shè)定的脫硝效率（相當(dāng)于摩爾比）與實(shí)時(shí)（進(jìn)口NOX-出口NOX）÷進(jìn)口NOX×100%進(jìn)行比較，實(shí)行PID控制，自動調(diào)節(jié)靈敏有效。為防止出口氨逃逸超標(biāo)，增加了設(shè)定值隨著入口NOX的變化而自動設(shè)定功能。

2.2.2 噴氨格柵（AIG）閥門調(diào)整試驗(yàn)：調(diào)試人員在滿足氨氣混合氣量的前提下，將每個(gè)噴氨格柵調(diào)節(jié)閥調(diào)到一致的開度，使進(jìn)口NOX與NH3在反應(yīng)器中均勻的反應(yīng)達(dá)到合格的性能指標(biāo)。首先將稀釋風(fēng)機(jī)啟動，然后將噴氨格柵調(diào)節(jié)閥逐個(gè)調(diào)整到50%左右，用U型管差壓計(jì)測量孔板前后差壓在150Pa左右，風(fēng)機(jī)的出口風(fēng)壓保持在4.5KPa，當(dāng)脫硝效率調(diào)整到85%左右時(shí)，氨的逃逸率在0.5ppm以下。

2.2.3 脫硝效率和氨硝摩爾比調(diào)整試驗(yàn)：摩爾比的定義是脫硝效率÷100+氨逃逸量÷進(jìn)口NOX濃度，當(dāng)氨逃逸率很小時(shí)，摩爾比基本是脫硝效率÷100。脫硝系統(tǒng)投運(yùn)后，用手動調(diào)節(jié)噴氨閥的開度來進(jìn)行脫硝效率試驗(yàn)，控制氨逃逸率在3ppm以下時(shí)，最大脫硝效率可以達(dá)到90%。

3 調(diào)試情況及建議

#1爐煙氣脫硝工程試運(yùn)期間設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定。168小時(shí)試運(yùn)期間平均脫硝效率為85%（設(shè)計(jì)效率為87.5%），平均氨逃逸量僅為0.2ppm，遠(yuǎn)低于3ppm的合同保證值。

（1）噴氨系統(tǒng)所有手動蝶閥的開度都進(jìn)行了調(diào)整，運(yùn)行中不要隨意調(diào)整，以免影響脫硝系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

（2）進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)的煙氣溫度應(yīng)在310℃-420℃，只有當(dāng)煙氣溫度高于320℃且低于420℃時(shí)，方可向反應(yīng)器內(nèi)噴氨，當(dāng)反應(yīng)器煙氣溫度高于420℃時(shí)，應(yīng)對鍋爐進(jìn)行調(diào)整，以免催化劑發(fā)生高溫?zé)Y(jié)，從而導(dǎo)致催化劑活性迅速降低。

（3）鍋爐滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，當(dāng)反應(yīng)器壓差高于240Pa時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整吹灰器的吹灰時(shí)間和縮小間隔時(shí)間。

（4）脫硝系統(tǒng)的噴氨量通過A/B兩個(gè)氣動調(diào)節(jié)閥，分別對A/B兩路AIG的噴氨量進(jìn)行自動調(diào)節(jié)。該自動控制系統(tǒng)的控制目標(biāo)是反應(yīng)器出口NOX濃度的折算值。脫硝效率過高時(shí)，可能會導(dǎo)致反應(yīng)器出口氨逃逸量超標(biāo)，因此，當(dāng)反應(yīng)器出口氨逃逸量超標(biāo)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)降低脫硝效率，減少噴氨量。

（5）液氨流量測量一次元件的安裝要嚴(yán)格按照規(guī)程設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試。

4 設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)的問題

（1）DCS自動控制在入爐煤摻配不均勻和煤質(zhì)變化較大時(shí)自動控制效果較差。噴氨調(diào)門自動略滯后于NOx值變化，這就造成SCR出口NOx值短時(shí)過高。

（2）鍋爐SCR出口NOx與脫硫進(jìn)口NOx存在偏差，由于NOx、氧量取樣點(diǎn)工作環(huán)境較差，位置不同，存在取樣管堵塞程度不同造成NOx值、氧量存在偏差，往往是脫硫進(jìn)口NOx值、氧量值遠(yuǎn)高于SCR出口NOx值、氧量值。為控制總NOx排放量，只好增加SCR噴氨量。

（3）部分噴氨調(diào)門線性不好，閥門通流量過大，調(diào)節(jié)余量小。

（4）運(yùn)行人員手動干預(yù)過于頻繁，一旦脫硝效率低于60%就進(jìn)行干預(yù)，過于注重瞬時(shí)效率，實(shí)際上脫硝考核效率是小時(shí)平均效率，瞬時(shí)效率低于考核值是很正?，F(xiàn)象。

（5）NH3/NOx摩爾比設(shè)定范圍不合適，造成實(shí)際噴氨量過大。按設(shè)計(jì)70%脫硝效率時(shí)，NH3/NOx摩爾比為0.7；80%脫硝效率時(shí)，NH3/NOx摩爾比為0.8。

（6）CEMS測量影響：CEMS探頭取樣點(diǎn)選擇不合理；CEMS裝置吹掃時(shí)未做信號保持；CEMS裝置吹掃周期頻繁；CEMS裝置吹掃時(shí)間過長；CEMS裝置信號保持時(shí)間過短。

5 脫硝控制系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)整和系統(tǒng)優(yōu)化

（1）將SCR進(jìn)口煙氣溫度控制在310～420℃之間，當(dāng)排煙溫度過低時(shí)應(yīng)停止噴氨。反應(yīng)器入口煙氣溫度應(yīng)滿足催化劑最高連續(xù)運(yùn)行溫度和最低連續(xù)運(yùn)行溫度的要求；當(dāng)反應(yīng)器入口煙氣溫度高于最高連續(xù)運(yùn)行溫度或低于最低連續(xù)運(yùn)行溫度時(shí)，則停止噴氨。

（2）保持最佳的氧量值在經(jīng)濟(jì)工況下運(yùn)行，若氧量過大，NOx濃度也會過大，噴氨量增大。在實(shí)際運(yùn)行中，適時(shí)根據(jù)煤質(zhì)、爐膛出口NOx值進(jìn)行微調(diào)，在保證經(jīng)濟(jì)燃燒的前提下，減少鍋爐主燃燒區(qū)域的氧量，盡量減少煤粉燃燒器的投入量。燃燒調(diào)整，是控制噴氨量的主要手段。

（3）由于SCR出口NOx濃度變化與煙囪入口處的NOx濃度變化純延遲大約1～2分鐘，過程平穩(wěn)需要超過10分鐘時(shí)間。原來采用的控制策略中的PID控制方式，難以解決NOx控制過程中的較大的延遲和滯后問題。主要原因在于：PID控制是根據(jù)以前的被調(diào)量偏差來進(jìn)行調(diào)節(jié)，無法進(jìn)行提前調(diào)節(jié)，而只能依靠過量噴氨盡可能跟上NOx的變化。若噴氨量過小，噴氨控制跟不上NOx波動；噴氨量過量大，會造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，NOx參數(shù)振蕩。將噴氨量的過量調(diào)節(jié)變?yōu)椴贿^量或少過量的超前調(diào)節(jié)，這樣可以使噴氨跟上煙囪入口的NOx變化，還可以有效減少過調(diào)。

（4）針對噴氨調(diào)門的問題，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際調(diào)整閥門設(shè)計(jì)參數(shù)，對CEMS取樣裝值探頭進(jìn)行移位改造。

（5）調(diào)整NH3/NOx摩爾比設(shè)定范圍，理論值0.8～0.9調(diào)整到0.7～0.8，使噴氨量盡量符合設(shè)計(jì)值。在SCR進(jìn)口NOx濃度較大的情況下，仍然能保證脫硝效率相對穩(wěn)定。

（6）CEMS的測量：CEMS裝置在吹掃時(shí)在控制器內(nèi)做信號保持，保持時(shí)間設(shè)置為剛好比信號恢復(fù)時(shí)間略長；吹掃過于頻繁信號保持時(shí)間過長，嚴(yán)重影響噴氨自動的控制品質(zhì)。應(yīng)調(diào)整吹掃周期及時(shí)間，要求將入口NOX和出口NOX吹掃時(shí)間錯(cuò)開，開、入口盡量不要同時(shí)吹掃。

6 結(jié)束語

通過上述調(diào)整和改造，脫硝噴氨調(diào)節(jié)系統(tǒng)較好地滿足了煙氣達(dá)標(biāo)排放的要求，同時(shí)為其他機(jī)組脫硝控制系統(tǒng)優(yōu)化積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]西安熱工研究院.火電廠SCR煙氣脫硝技術(shù)[M].中國電力出版社，2013.

[2]XDC-800硬件手冊 XDC-800軟件手冊[M].上海新華.