SCR脱硝在线仪表数据异常原因分析

周　灿，陈一鸣

（1.华电电力科学研究院山东分院，山东济南250002；2.山东电力研究院，山东济南250002）

SCR脱硝在线仪表数据异常原因分析

周灿1，陈一鸣2

（1.华电电力科学研究院山东分院，山东济南250002；2.山东电力研究院，山东济南250002）

SCR在线仪表的准确是实现脱硝系统自动稳定运行、烟气污染物（NOX）达标排放的基本条件。文章描述了在线仪表数据异常的常见现象，通过进行脱硝系统停喷氨试验对数据异常现象进行初步判断，从烟气在线分析仪表的准确性、烟气在线分析仪采样系统是否存在漏气现象、热工控制系统故障排查、在线仪表采样代表性等几个方面进行异常原因分析。

SCR脱硝在线仪表；数据异常；原因分析

0　引言

选择性催化还原法（Selective Catalytic Reduction，SCR）脱硝技术对锅炉烟气NOx控制效果十分显著、技术较为成熟，目前已成为世界上应用最多、最有成效的一种烟气脱硝技术。合理的布置及温度范围下，可以达到80%～90%的脱硝效率[1]。

SCR脱硝在线仪表[2]能够实时了解烟气中污染物（NOX）的含量，控制脱硝系统的运行效率，其中的脱硝进、出口NOX浓度表、O2量表是实现脱硝系统稳定运行的基本表记。同时协同脱硝出口的NH3逃逸表，可以实现控制NH3逃逸浓度、降低脱硝剂耗量、减轻空预器堵塞及尾部烟道的腐蚀等目的。在线仪表的重要性不言而喻，监测数据必须具备准确性、代表性。

1　SCR脱硝在线仪表数据异常现象

目前火电厂大型机组常见的烟气处理流程为由省煤器出来的锅炉烟气进入SCR脱硝系统脱除大部分NOX[3]，经空气预热器降低烟气温度后进入干式除尘器脱除绝大部分烟尘，然后进入石灰石-石膏湿法脱硫系统（FGD）脱除大部分SO2，净烟气最后经烟囱排入大气。由流程看，NOX的脱除设施为SCR脱硝系统，SCR处理过的烟气NOX浓度在到达烟囱排放时理论上是不变的。

实际运行中，部分电厂出现了脱硝系统SCR出口处在线仪表NOX浓度显示值比烟囱处烟气排放连续监测系统（cems）NOX浓度显示值小的异常现象，现就异常原因进行分析探讨。

2　原因分析

2.1脱硝系统停喷氨试验

首先，通过脱硝系统停喷氨试验来检验脱硝进出口在线测量数据的准确性。试验应在锅炉燃烧稳定的状态下进行，以保证进入脱硝系统的NOX浓度基本稳定。试验时采用手工检测的方式进行NOX浓度测试，来验证在线仪表的准确性。注意手工检测位置应与在线仪表采样探头位置靠近，同时记录检测时间，保证手工检测数据与在线检测数据具备可比性。

脱硝停喷氨一段时间后，正常情况下，SCR进、出口NOX浓度应与手工测试值基本一致。如果出现不一致的情况，可以判断相应位置检测数据出现异常，但此时还不能判断数据异常的具体原因，需要进行下面的排查。

2.2烟气在线分析仪表准确性排查

电厂烟气外排集合点为烟囱，此处的烟气排放连续监测系统（cems）由有资质的第三方公司负责运营，监测数据上传电厂所在地的环保局。第三方对cems采用定期校验的方法，以确保分析仪正常稳定运行、数据准确无误。当出现前述异常现象时，可及时通报第三方运营公司，请他们进行额外的校验，确保cems数据准确。

电厂脱硝系统进、出口在线分析仪表由电厂仪表班负责定期校验工作。当出现异常现象时，通知仪表班进行例行外校验工作。方法为使用标准气体分别对SCR进、出口烟气在线分析仪进行NOX、O2校验，记录在线分析仪指示数值，计算与标气定值的差值以及相对误差，判断在线分析仪的准确性。校验时注意标准气体在有效使用期内。

若SCR出口处在线仪表NOX浓度存在较大偏差，可判定此处仪表出现漂移或故障现象。

2.3烟气在线分析仪采样系统漏气现象排查

取同一烟气分别进入脱硝SCR反应器A侧进口、B侧进口、A侧出口、B侧出口在线分析仪采样管路，记录指示数值，分析判断采样系统漏气现象。例如将脱硝SCR反应器A侧入口NOX取样管从采样泵出口接入五通连接件，四个出口分别接入SCR反应器A、B侧进、出口四套在线仪表的采样管路，观察分析仪数值，如果4组数值差别不大，说明采样系统没有漏点，如存在1组或2组数据偏小较多，则可以判断出采样系统存在漏气现象。

2.4热工控制系统故障排查

由热工专业对脱硝在线仪表的参数、逻辑、量程、定值的设置进行检查核对，具体包括：对环保参数设置进行检查，确保DCS与CEMS仪表参数设置保持一致；对逻辑进行检查，看是否按标准计算公式要求进行的组态，逻辑是否有误；对在线仪表的定值及量程设置进行检查，看是否存在量程选择、定值设置不合理，甚至超量程、超定值的现象[4]。

2.5在线仪表采样点位代表性的排查

在经过上面的排查后，还未找到数据异常原因的话，则应考虑进行烟气NOX均布性试验来确定异常原因。

常见SCR出口烟气在线分析仪一般设置3个采样管，3路样气汇合后进入分析仪，采样管伸入烟道的深度一般为一固定值。进行烟气NOX均布性试验来判断采样探头数量、插入烟道位置及深度是否具备代表性。下面结合某电厂600MW机组实例介绍试验方法。

在机组负荷稳定、脱硝正常运行工况下，进行脱硝进、出口烟气NOX浓度分布均匀性测试[5]。试验位置选择靠近烟气在线仪表采样探头的测孔（如图所示a、b、c），脱硝在线探头插入烟道深度均为1.2m。人工检测每个测孔选取3个测点（1、2、3），进入烟道深度分别为2.4m、1.8m、1.2m，其中a3、b3、c3测点深度与在线探头深度保持一致。烟气试验手工测试及在线测点分布图见图1。

图1　烟气试验手工测试及在线测点分布图

烟气成分检测结果见表1，烟气偏差检测结果见表2、表3。

表1　脱硝入口、出口烟气成分检测结果

表2　脱硝入口、出口烟气偏差结果

表3　脱硝在线探头位置烟气偏差检测结果

烟气NOX均布试验结果显示，脱硝入口A侧烟道单点测试值与烟道均值偏差最大为4.39%，NOX均布性较好。B侧烟道c2测点与烟道均值偏差为-10.32%，其余8点均小于±10%，均布性基本满足要求。脱硝入口A、B侧在线探头位置烟气偏差分别为1.46%、1.29%，在线采样点具备代表性。脱硝出口A、B侧烟道单点测试值与烟道均值偏差最大分别为90.00%、57.81%，偏差≥10%的测点有14个，占比78%，NOX均布性均较差。脱硝出口A、B侧在线探头位置烟气偏差分别为-18.33%、-15.63%，在线探头位置烟气采样不具备代表性。

试验结果表明，由于脱硝出口在线位置烟气未充分混合，NOX均布性均较差，而烟囱cems处NOX浓度为烟气充分混合后的检测数据，因此与上游脱硝出口在线数据存在偏差，无法对应，数据异常原因找到。

3　处理措施

当SCR脱硝在线仪表测量数据出现异常时，可从以下几点采取处理措施。

（1）加强在线分析仪表的定期巡检、维护、校验工作，使其满足标准“固定污染源烟气排放连续监测技术规范（HJ/T 75-2007）”[6]及“固定污染源烟气排放连续监测系统技术要求与监测方法（HJ/T 76-2007）”[7]中对在线表计日常运行的质量保证。

（2）对脱硝系统DCS的逻辑、量程等进行排查，编制《环保系统数据量程及定值清册》，规范各种参数量程和定置的管理。严格执行DCS组态修改流程及修改审批手续，严格执行《热工控制系统安全措施票》制度。

（3）如果在线仪表采样不具备测试代表性，可调整在线采样探头位置。同时开展脱硝系统性能优化调整试验，通过采取喷氨控制优化、喷氨分配阀调平等措施，使脱硝出口NOX浓度尽量分布均匀，便于在线监测。

4　结语

当SCR脱硝烟气在线分析仪表出现数据异常现象时，应及时查找异常原因，采取针对性的处理措施，使在线监测数据准确可靠，确保脱硝设施的安全稳定经济运行。

[1]西安热工研究院编著.火电厂SCR烟气脱硝技术[M].北京：中国电力出版社，2013.

[2]孙克勤，韩祥.燃煤电厂烟气脱硝设备及运行[M].北京：机械工业出版社，2011.

[3]陈进生.火电厂烟气脱硝技术-选择性催化还原法[M].北京：中国电力出版社，2008.

[4]谷俊杰，李建强，高大明，等.热工控制系统[M].北京：中国电力出版社，2011.

[5]国家环境保护局.GB/T 16157-1996.固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法[S].北京：中国环境科学出版社，1996.

[6]国家环境保护总局.HJ/T 75-2007.固定污染源烟气排放连续监测技术规范[S].北京：中国环境科学出版社，2007.

[7]国家环境保护总局.HJ/T 76-2007.固定污染源烟气排放连续监测系统技术要求与监测方法[S].北京：中国环境科学出版社，2007.

Analysis of Abnormal Causes of SCR Denitration on-line Instrument Data

ZHOU Can，CHEN Yi-ming

（Shandong Branch of Huadian Electric Power Research Institute，Jinan 250002，China；Shandong Electric Power Research Institute，Jinan 250002，China）

The accuracy of SCR is the basic condition to realize the automatic and stable operation of the denitrification system and the discharge of flue gas pollutants（NOX）.In this paper，the common phenomenon of abnormal data in the line is described，and the abnormal phenomena of the data are preliminarily judged by the test of the ammonia removal system，from the flue gas on-line analysis instrument accuracy，flue gas on-line analyzer sampling system if there is leakage phenomenon，thermal control system troubleshooting，on-line instrumentation and sampling representative and so on several aspects of analysis of the cause of abnormal.

SCR denitration on-line instrument；data exception；cause analysis

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2015.05.008

X773

B

2095-3429（2015）05-0036-03

周灿（1981-），男，山东邹城人，工学学士，工程师，主要从事电力环保工作。

2015-08-19

2015-09-30