[整理版]四平热电公司烟气脱硝主动操纵系统

[整理版]四平热电公司烟气脱硝主动操纵系统 四平热电公司烟气脱硝自动 控制保护系统的探索及应用 1222杨洪梅 王强 薛辉 赵彦春 1.中电投吉电股份公司，吉林 长春 130021; 2. 吉电股份四平热电分公司，吉林 四平 136001 摘要: 介绍了中电投吉电股份四平热电分公司二期1X350MW机组烟气脱硝系统的基本工艺，并对脱硝 自动控制及保护系统的方式、方法、常见故障及解决 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 进行了论述。解决了脱硝控制、保护系 统实际运行中出现的一些问题，较好地满足了脱硝系统运行要求，取得了一定的成果，初步实现 了脱销系统从氨气制备到SCR反应器的主要部位的自动化控制，节约了能源消耗，减轻了操作 人员的劳动强度。 关键词:四平热电;脱销;SCR;自动控制、保护;故障处理 四平热电公司二期350MW机组的烟气 脱硝采用SCR，以氨(NH)作为还原剂将3 烟道中的,,分解为无害的N和HO，为22X 干法脱硝。 烟气脱硝装置主要由氮氧化物脱除剂 制备系统和SCR反应器组成。通过向反应器 内喷入NH，将,,还原为氮气。此还原3X 反应对温度较为敏感，故还需加入催化剂增 强反应活性，以满足反应的温度要求。液氨 喷淋完成经化学反应稳定还需一个过程，测 量,,浓度存在延迟，因此脱硝控制为大X 延迟控制对象。 1 脱硝系统原理 1.1 液氨制备区工艺 我厂SCR脱销装置采用的还原剂为液 图一 液氨储存及蒸发系统 氨(纯度99.5%)，设计有两套制氨系统(一蒸发器采用加热功率:120kW，蒸发能 力:280kg/h的电加热器进行加热，液态氨套备用)，主要设备有卸氨压缩机、液氨储 存罐、液氨输送泵、液氨蒸发器、液氨缓冲进入蒸发器受热蒸发到50?后经缓冲罐送罐、废水泵、废水池等设备。入锅炉SCR脱销装置;氨气紧急排放系统将 氨气经水吸收排入废水池内，由废水池送至 废水处理厂。经过启、停废水泵来控制废水 池液位。 +8NH ?7N+12HO (2)6,,2322 1.2 SCR脱硝反应器装置原理 烟气中的,,主要由NO和,,组X2 脱硝装置的烟道及反应器位于锅炉省 成，其中NO约占,,总量的95%，,,X2 约占总量的5%，因此，化学反应方程式(1)煤器后空预器前，氨喷射格栅放置在SCR反 被认为是脱硝反应的主要反应方程式，它的应器上游的位置。烟气在锅炉出口处被平均 反应特征如下: 分成两路，每路烟气并行进入一个垂直布置 (1) NH和NO的反应摩尔比接近为3 的SCR反应器里，即每台炉配有两个反应 1; 器，在反应器里烟气自下流过均流板、催化 (2) 脱硝反应中需要,参与反应;2剂层，随后进入回转式空气预热器、静电除 尘器、引风机和FGD，最后通过烟囱排入大 (3) 典型的反应温度为300~ 400?。气。 2液氨制备区主要保护及自动调节系 统 2.1 液氨制备区自动调节系统 我厂液氨制备区主要设有液氨蒸发器 压力自动调节、液氨蒸发器温度自动调节两 套自动调节系统。 2.1.1 液氨蒸发器压力自动调节系统 液氨蒸发器压力调节系统为单回路 调节系统，通过调整液氨蒸发器进口调节阀 开度将蒸发器出口压力控制在设定的范围图二 SCR脱硝反应器系统图内，并设有自动、手动切换功能。 主要的化学反应方程式如下:当蒸发器出口压力高于0.5MPa时关闭 液氨蒸发器进口阀和进口调节阀。4NO+4NH+O ?4N+6HO (1)3222 在实际投入运行后，多次出现液氨蒸发 器温度瞬间失灵(-100?)，PLC的AI、DO 模块死机，造成电加热器无法远控停运，温 度持续升高，最后不得不拉开电热器电源。 对此问题，我厂组织经过多次研究实验，发 现是由于液氨蒸发器温控仪安装在就地蒸 发器电气配电箱内，受AC380V强电干扰较 大，使PLC模块的强电干扰保护动作死机。 解决 办法 鲁班奖评选办法下载鲁班奖评选办法下载鲁班奖评选办法下载企业年金办法下载企业年金办法下载 :将温控仪移位，远离强电干扰; 并在信号进入PLC前加装隔离栅。 图二 液氨蒸发器压力调节 2.1.2 液氨蒸发器温度调节系统2.2 液氨制备区保护系统 2.2.1 液氨卧式储存罐保护系统液氨蒸发器温度调节系统为单回路 由于液氨属有毒物质，且液氨的熔点为调节系统，通过控制电加热器的启停将液氨-70?，常压下沸点为-33.4?，且随着压力蒸发器出口温度控制在设定的范围内。的升高沸点升高;因此我厂液氨储存罐采用 了压力、温度双重保护，当储存罐压力高于 设有液氨蒸发器保护，当蒸发器内温1.5MPa(三取二)或储存罐温度高于39?时度达到90?时联跳液氨蒸发器电热器。启动喷淋系统冷却水进口阀来降低储存罐 内的压力温度。 因为当夜氨蒸气和空气的比例在16%~ 25%之间时有爆炸的危险，所以我厂在液氨 制备区装有氨气漏泄检测仪，当氨气漏泄率 达到25ppm时，启动淋系统冷却水进口阀利 用氨气易被水吸收的特性来稀释罐内氨气。 储存罐压喷淋系统 三取力1 冷却水进 储存罐压口阀 中 力1 储存罐压 力1 图三 液氨蒸发器温度调节 储存罐温 度 储存罐区漏 3.1.2 现脱销自动调节系统调节系统的基本 原理: SCR烟气脱硝反应器的自动控制系统图五 液氨罐保护框图 是通过反馈控制提供氨量，保持出口,,X 2.1.3 卸氨压缩机保护系统值在设定范围内;烟气进口,,浓度和烟X 气流量的乘积得到基本的,,含量，再乘X 当压缩机组几口压力大于1.4MPa，压 以NH/,,摩尔比(取决于脱销效率)便3X 缩机组出口压力大于2MPa，压缩机组出口温 可得到氨气需求量;根据脱销反应方程式，度大于100?，以上三个条件有一个成立时 理论上1摩尔NH与1摩尔,,进行反应，3X停止压缩机组进氨。 假定所有氨均参与反应则NH/,,摩尔比3X 压缩机组进口压等于脱销效率除以100;同时利用实际出口力 压缩机组 压缩机组出口压,,浓度对NH/,,摩尔比加以修正(对3XX力 压缩机组出口温氨气需求量的修正)并参与控制，最终得到 度 氨气流量的设定值。SCR控制系统根据计算图六 卸氨压缩机组保护框图 得出的氨气需求量信号通过控制氨气进口 阀调节阀开度，实现脱硝自动控制(如图 七)。 3.SCR脱硝反应器主要保护及自动调由图七可见，氨气流量控制是设定值随 动的单回路控制系统。氨气流量通过其压力节系统 和温度进行密度修正后作为单回路PID控制3.1 脱硝出口,,,的自动调节系统的PV值。氨气流量设定值为: 3.1.1 原脱销自动调节系统 ,,=单侧烟气量×单侧SCR入口,X 新机组刚投产时喷氨自动我们采用以,浓度 X 效率作为设定值通过调节阀开度变化调节脱硝效率=[入口,,-出口,,设定XX喷氨量，改变出口,,浓度;并将进氨调节x值(未投入自动跟踪实际值)]/入口,,X阀限制在30%~ 60%范围内调节;此种调节方×100% 式在负荷比较稳定时，自动投入情况能够满NH/,,摩尔比=脱硝效率3X 足SCR反应器运行的要求，但当负荷一旦变 化时，由于出入口NOx都将随之大幅度变 化，因此调节系统扰动较大无法投入正常运 行。 烟气 出口进口出口NOx设定变化的情况，我们对历史趋势进行了研究统 流量 NOx NOxx升高，计，发现当负荷降低的时候入口N, 当负荷升高的时候入口N,x降低;基于此? X PID ? X 种情况我们加装了负荷前馈调节。 / / ? ? X X 氨气负荷 流量 设定 ? ? ? ? 负荷 PID 图八 负荷与入口,,,的关系 氨气流量设定值SP= ,,物量×NH/3X 图七A SC,反应器自动 ,,摩尔比+负荷前馈 X 氨气流量控制引入了负荷设定和实际负荷调节系统框图 偏差前馈，进一步增强了变负荷控制系统调 节的及时性。将氨气流量PID控制器的比例 积分作用参数随负荷变化而变化，整定不同 负荷下的参数，增强了氨气流量变负荷时自 动控制的稳定性。 对于出口,,浓度控制，在脱硝效率X 计算中的入口,,浓度测量值均使用经氧X 量修正后的值，其修正表达式为: 修正的,,值= ,,实际值×15/XX (21-氧量实际值) 图七B SC,反应器自动调节系统图 出口,,浓度控制投入自动后，其PIDX 输出值是比例修正氨气设定值，满足控制出针对SCR入口NOx随着负荷的变化而 口,,浓度的控制要求。入主机后会造成主机失灵，严重时会损坏光X 分析元件。 在启动喷氨系统时,先手动逐渐开大喷解决措施:改造分析仪干燥冷却系统，氨调节阀,加装滤干锅和硅胶干燥剂;定期排除取样管以提高脱硝效率,同时观察出口 当脱硝效率达到控制值后,将喷路中凝结的水汽。 氨逃逸率, 氨调节阀投入自动。 C、喷氨量测量一次元件易堵塞 3.1.3 脱销自动系统投入后易发生的故障 我厂所用的喷氨量测量一次元件为V 锥式流量计，此种流量计的原理是，通过测3.1.3.1脱销出入口NOx分析仪易发生故障 量V锥前后差压来测量氨量，如图九所示， 当来氨温度较低时会使氨气成液态趋势，造我厂分析仪采用北京雪迪龙公司生产 成在V锥顶端淤积堵塞。 的SCS900烟气连续监测系统，主机为西门 子ULTRAMAT气体分析仪，能同事测量 NOx和O.此种分析仪是将烟气抽出后经取2 样管路送入主机进行分析显示。 图九 V锥测量原理图 A、 仪堵塞故障 解决措施:严格控制来氨温度，加强运由于分析仪取样探头和取样管路口径 行巡视，密切监视喷氨压力、流量变化。和取样管路相对烟道来说较细，取样管路为 内径6mm的耐腐蚀管，因此极易发生因管 3.2 SCR保护系统 路或探头堵塞造成分析仪指示失灵的缺陷。 3.2.1为了防止当运行情况改变或SCR反应 器无法正常投运时大量氨气喷入烟道，造成我厂发生的较为严重的一次堵塞是因 空预器或烟道堵塞，安装了氨气/热空气混2012年春节期间，因喷氨量较大，喷如烟道 合器气氨进口调节阀和氨气/热空气混合器的温度较低，造成取样探头堵塞，分析仪指 气氨进口阀保护关联锁，联锁条件采用“或”示失灵。 条件: 解决措施:定期对取样管路和探头进行 1)锅炉MFT; 手动吹扫和清灰。 2)氨气稀释风机出口流量<4000Nm3/h;B、 仪进水故障 室外环境温度低或加热温度低时，烟气 3)SCR反应器入口烟气温度>427?(三在取样管路中易因内外温差凝结反水，水进 取二); 要达到的参数列入其中: 4)SCR反应器入口烟气温度<325?(三1)空气加热器出口温度大于100?; 取二); 52)氨气稀释风机出口流量大于4000 )SCR反应器第2层催化剂温度<325? 二取一); Nm3/h; ( 6)SCR反应器第2层催化剂温度连续83)SCR反应器出口烟气温度<420?(三小时<330?(二取一)(脉冲信号);取二); 4)SCR反应器出口烟气温度>325?(三 取二)7)SCR反应器进出口压差大于0.8KPa;; 5)#1氨气稀释风机运行且出口阀开或; 8)空气加热器出口温度<100?;#2氨气稀释风机运行且出口阀开。 结束语: 9)空气加热器出口温度>180?; 通过一年来的摸索实践四平热电公司 SCR脱硝控制系统取得了一定的成果，初步10)氨气/热空气混合器区域气体泄露 实现了脱销系统从氨气制备到SCR反应器含量检测大于50ppm; 的主要部位的自动化控制，节约了能源消11)SCR反应器喷氨进口差压小于 耗，减轻了操作人员的劳动强度。0.4kPa; 12)#1氨气稀释风机和#2氨气稀释风 致谢 机均跳闸(停止)，延时20秒; 感谢一下文献的作者对本文撰写的支持～感谢 中电投吉电股份公司四平热电分公司在烟气脱硝自13)SCR反应器出口烟气NH3浓度大于 动控制及保护系统的调试过程中给予的大力支持。3ppm; 14)空预器跳闸; 15)引风机跳闸; 参 考 文 献 16)送风机跳闸。 [1] 中国电力投资集团公司，中国燃煤电站脱硫和脱硝技3.2.3 为了防止当SCR反应器不具备投入条术现状与发展〔C〕。2004年学术年会暨中国电机工程学会电件时运行人员误将SCR反应器投入运行，安力分会论文集。 装了 氨气/热空气混合器气氨进口调节阀[2] 蔡小峰 烟气脱硝技术及其应用 电力环境保护 和氨气/热空气混合器气氨进口阀允许开保2008,24(3):26~ 29 护，采用“与”条件，将SCR反应器投运需[3] 火力发电厂大气污染物排放 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 〔S〕。 [4]罗子湛，孟立新，燃煤锅炉SCR烟气脱硝喷氨自动控制方式优化。 [5]李峰，王立，高福春，SCR烟气脱硝自动控制系统及其在国华三河电厂的应用。 收稿日期:2012年6月26日 作者简介: 薛 辉(1976-)，男，籍贯:吉林省白山市，学历:本科，职称:高级工程师。 王 强(1972-11)，男，籍贯:吉林省四平市，学历:本科，职称:工程师。 杨洪梅(1976-1)，女，籍贯:吉林省磐石市，学历:本科，职称:工程师。