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基于NOx排放指標(biāo)的噴氨優(yōu)化

分類:行業(yè)熱點 > 技術(shù)論壇    發(fā)布時間:2018年5月30日 9:44    作者: 來源:《儀器儀表用戶》 作者:董宇鳴 楊曉權(quán)    文章來源:北極星固廢網(wǎng)

摘要:本文分析了脫硝煙氣分析表計、煙氣流量測量準(zhǔn)確性對噴氨控制的影響,對煙氣流量場不均勻性影響噴氨效果進行探討。通過對浙江浙能長興發(fā)電有限公司脫硝系統(tǒng)的煙氣分析表計、煙氣流量測量裝置優(yōu)化,噴氨格柵調(diào)整及控制模型調(diào)整,從測量設(shè)備、控制模型、參數(shù)、噴氨格柵等多方面著手來提高脫硝噴氨控制效果。

0引言

長興發(fā)電有限公司4×300MW機組脫硝工程,采用選擇性催化還原(SCR)脫硝裝置,在設(shè)計煤種、鍋爐最大工況(BMCR)、處理100%煙氣量條件下,脫硝效率不小于70%。

脫硝系統(tǒng)布置在鍋爐省煤器和空預(yù)器之間的位置。煙道分兩路從省煤器后接出,經(jīng)過垂直上升后變?yōu)樗胶?,接入SCR反應(yīng)器。反應(yīng)器為垂直布置,經(jīng)過脫硝以后的煙氣經(jīng)斜煙道進入空預(yù)器入口煙道。自投產(chǎn)以來,出現(xiàn)脫硝NOX測量取樣代表性不夠準(zhǔn)確、煙氣流量測量不準(zhǔn)、存在噴氨過噴或少噴、脫硝效率過高或過低,SCR出口與煙囪排放口偏差較大等問題,導(dǎo)致影響鍋爐環(huán)保排放控制不夠精確及鍋爐空預(yù)器容易堵塞問題。

為解決存在問題,對脫硝系統(tǒng)深入分析并提出了解決對策。利用機組檢修和調(diào)停機會對設(shè)備進行改進、調(diào)整,控制模型優(yōu)化;運行時對調(diào)節(jié)參數(shù)進行細(xì)調(diào),進而取得了較好的效果。

1存在問題及原因分析

脫硝效率過高或過低,噴氨量過高或過低。通過分析,導(dǎo)致脫硝NOX控制不穩(wěn)定的原因有以下幾點:

1)煙氣流場流速不均

由于煙氣流場受煙道結(jié)構(gòu)和催化劑、煙氣擋板調(diào)節(jié)、脫硝入口噴氨格柵影響,導(dǎo)致流速不均、煙氣成分分布不均。

2)煙氣NOX測量取樣點單一,代表性不夠

脫硝基建時,煙氣NOX測量取樣布置于煙道本體,并采用直插單點取樣方式,所取樣只代表當(dāng)前截面的某一點區(qū)域。


圖1多點均壓管旁路取樣NOX測量裝置

3)煙氣流量測量與實際偏差大

先期安裝流量測量設(shè)備為熱導(dǎo)式流速儀。測量元件為煙道插入式單點安裝,測量原理是流速儀探桿頭部有長短不一、前后布置的測溫探針兩支,通過煙氣流經(jīng)探針的先后溫差解算流速、流量。由于單點布置,只代表該點流速代表性低,與實際平均流速偏差較大,導(dǎo)致流量計算偏差。同時該流速儀結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生探桿頭部煙溫探針積垢現(xiàn)象,一旦結(jié)垢將無法準(zhǔn)確測出流速。


圖2煙氣旁路布置圖和煙道內(nèi)部均壓管布置圖

4)噴氨量測量裝置截面在受結(jié)晶時,測量會有偏差

噴氨裝置經(jīng)過長期運行時,噴氨量測量裝置出現(xiàn)微偏時不宜發(fā)現(xiàn),但控制長期作用時所產(chǎn)生的累積誤差將不可小覷。

2改進措施

經(jīng)過分析,技術(shù)人員認(rèn)為改善脫硝NOX控制應(yīng)從提高煙氣流場流速均勻性、改善測量裝置、改進控制模型著手,并逐條提出對策。

1)提高煙氣流場流速均勻性

來自鍋爐省煤器出口的煙氣進入脫硝系統(tǒng)煙道,在煙道內(nèi)與經(jīng)噴氨格柵(AIG)噴入的氨氣充分混合均勻后進入SCR反應(yīng)器。為提高流場流速均勻性,煙氣進入脫硝系統(tǒng)煙道加裝導(dǎo)流板,提高煙氣流速的穩(wěn)定性。對噴氨格柵進行調(diào)整,提高煙氣流場的均勻性。

2)脫硝NOX測量采用煙道多點均壓管旁路結(jié)構(gòu),提高NOX測量代表性

改進措施具體結(jié)構(gòu)為脫硝NOX測量,采用煙道多點均壓管旁路結(jié)構(gòu),分別在脫硝進口水平煙道和出口水平煙道裝設(shè)上下兩根多點均壓管,橫向水平布置,用于在煙道中均勻取樣。取出煙氣引至旁路管道,旁路管道中將煙道上下截面來煙氣再次混合,通過安裝于旁路管中段位置的煙氣取樣探頭抽出送至分析儀表。經(jīng)過實際運行效果良好,儀表NOX數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠,煙氣中NOX成分代表性明顯提高。

3)分析小室移位


圖3熱式流量計和DFAB防堵陣列式風(fēng)量測量裝置對比圖

脫硝煙氣分析小室布置SCR進口原煙氣NOX表兩臺(A\B煙道),型號ABB-AO2020,量程(0~600);SCR出口凈煙氣NOX表兩臺(A\B煙道),型號ABB-AO2020,量程(0~600),用于實時監(jiān)測脫硝SCR工作情況。

實際運行中由于脫硝小室布置于鍋爐本體鋼架上,SCR進口煙氣小室位于鍋爐7樓34m層,SCR出口煙氣小室位于鍋爐5樓23.6m層。鍋爐鋼架在運行過程中,有振動及共振現(xiàn)象。個別小室振動幅值較大已接近或超過儀表可承受范圍,對儀表產(chǎn)生破壞性影響,導(dǎo)致表計故障頻發(fā)。

同時SCR出口煙氣小室處于省煤器倉泵同一層,現(xiàn)場設(shè)備漏灰量較大,粉塵污染嚴(yán)重,小室環(huán)境惡劣。嚴(yán)重影響小室環(huán)境因素還有小室結(jié)構(gòu)為簡易房,保溫及密封效果較差,位置又處于鍋爐本體高位四面透風(fēng)無遮擋,夏季太陽光直射疊加鍋爐散熱室內(nèi)溫度高達50°C~60°C;冬季寒風(fēng)凌冽溫度低至-10°C。

煙氣分析小室依據(jù)國家環(huán)保規(guī)定必須恒溫恒濕,雖然裝設(shè)空調(diào),但使用效果較差,煙氣分析儀表預(yù)處理系統(tǒng)受干擾較大。

基于上述原因,對分析小室進行移位。拆除原鍋爐本體煙氣監(jiān)測小室,重新選址鍋爐0m層地面,新建磚混結(jié)構(gòu)小室。同時將SCR進出口小室合并,小室按電子室標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),下部架空放置電纜橋架層。所有機柜安置于固定槽鋼鋼架上,小室環(huán)形接地并與廠區(qū)接地網(wǎng)聯(lián)通。所有取樣伴熱管及電纜重新施放。

脫硝煙氣分析小室經(jīng)此改造振動干擾徹底消除,房間保溫、密封效果顯著提高。小室更換位置后,受到鍋爐電除塵及尾部煙道的遮擋,已無太陽光直射影響。同時更換空調(diào),由原小室各裝設(shè)一臺1.5匹掛機改為3匹~5匹柜機,室內(nèi)溫度調(diào)控更加穩(wěn)定。煙氣分析儀表及預(yù)處理系統(tǒng)運行更為穩(wěn)定安全:

a提高煙氣流量測量準(zhǔn)確性

先期安裝流量測量設(shè)備為熱導(dǎo)式流速儀。測量元件為煙道插入式單點安裝,測量原理是流速儀探桿頭部有長短不一、前后布置的測溫探針兩支,通過煙氣流經(jīng)探針的先后溫差解算流速、流量。由于單點布置,只代表該點流速代表性低,與實際平均流速偏差較大,導(dǎo)致流量計算偏差。同時該流速儀結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生探桿頭部煙溫探針積垢現(xiàn)象,一旦結(jié)垢將無法準(zhǔn)確測出流速,需人工拆除進行清理,維護困難。

根據(jù)鍋爐煙道煙氣粉塵大、煙道截面大、風(fēng)道內(nèi)流場極其不均的特性,必須采用防堵性能好、耐磨損、多個點平均取壓、壓損小的一種風(fēng)量測量裝置。一般傳統(tǒng)的測風(fēng)裝置,如機翼,巴類、文丘里不能滿足這些要求。因而經(jīng)過技術(shù)方案比對,最終確定使用DFAB型防堵陣列式風(fēng)量測量裝置作為脫硝項目煙氣流量測量裝置的一次元件。改型后的風(fēng)量測量裝置本身具備的自清灰和防堵塞功能,幾乎沒有壓力損失。加上耐磨涂層,防磨性能好、性能可靠,風(fēng)量顯示穩(wěn)定。目前已經(jīng)在各類型的鍋爐上得到應(yīng)用,成為免維護產(chǎn)品。防堵陣列式風(fēng)量測量裝置基于靠背測量原理,測量裝置安裝在管道上,其探頭插入管內(nèi),當(dāng)管內(nèi)有氣流流動時,迎風(fēng)面受氣流沖擊,在此處氣流的動能轉(zhuǎn)換成壓力能,因而迎面管內(nèi)壓力較高,其壓力稱為“全壓”,背風(fēng)側(cè)由于不受氣流沖壓,其管內(nèi)的壓力為風(fēng)管內(nèi)的靜壓力,其壓力稱為“靜壓”,全壓和靜壓之差稱為差壓,其大小與管內(nèi)風(fēng)速有關(guān)。風(fēng)速越大,差壓越大;風(fēng)速小,差壓也小。因此,只有測量出差壓的大小,再找出差壓與風(fēng)速的對應(yīng)關(guān)系,就能正確地測出管內(nèi)風(fēng)量。改造后脫硝風(fēng)量測量準(zhǔn)確率明顯提升。

b改進控制模型,減少中間環(huán)節(jié)對控制的影響

原控制模型以控制噴氨量為中間變量來最終控制NOX,其控制SAMA圖如圖4所示。


圖4優(yōu)化前脫硝率控制回路

基于其控制原理,必須對SCR入口NOX、SCR出口NOX、SCR煙氣流量、氨供給流量、氧量任一量都必須準(zhǔn)確,但實際運行過程不可避免地會出現(xiàn)測量故障或準(zhǔn)確性不夠的問題。如何避免多重量影響NOX的控制,必須對現(xiàn)有模型進行優(yōu)化,合理提取其基本要素,重新整合。

優(yōu)化后NOX控制回路以目標(biāo)NOX為主控回路,從而盡可能避免SCR入口NOX、SCR煙氣流量、氨供給流量測量對控制回路的影響,同時為提高系統(tǒng)模型的快速響應(yīng),引入到前饋量按系數(shù)折算,從而提高模型的快速性與穩(wěn)定性結(jié)合。

3小結(jié)

經(jīng)過上述措施后,脫硝NOX測量準(zhǔn)確性及控制穩(wěn)定性得到大幅提高,適合機組控制AGC調(diào)節(jié)及負(fù)荷大幅擾動調(diào)節(jié)。


 來源:《儀器儀表用戶》  作者:董宇鳴 楊曉權(quán)

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