火电厂脱硝氨区系统优化

2016-07-01陶力威

综合智慧能源 2016年4期

关键词：火电厂

陶力威

(湖北西塞山发电有限公司，湖北黄石　435000)

火电厂脱硝氨区系统优化

陶力威

(湖北西塞山发电有限公司，湖北黄石435000)

摘要：氨区作为火电厂的公用系统，其可靠运行直接关系到脱硝系统的可靠投入。结合某电厂氨区系统在设计及运行过程中存在的问题进行分析，并在此基础上提出对策，为脱硝系统安全、稳定供氨提供技术保证。

关键词：火电厂；选择性催化还原；脱硝系统；氨区系统

图1　SCR法烟气脱硝系统工艺流程

0引言

随着人们对环境保护的日益重视，国家和地方针对燃煤电厂污染物排放的标准日趋严格，大部分火电厂都采取了不同方式的锅炉烟气脱硝改造。大多数火电厂采用了选择性催化还原(SCR)技术或选择性非催化还原(SNCR)技术，都以液氨为还原剂，都建有氨区系统。氨区作为公用系统，其运行的可靠性直接关系到火电厂脱硝系统的可靠投入。氨区及脱硝系统对火电厂来讲是新事物，在系统运行过程中难免存在一些问题，本文将对某电厂氨区系统在设计及运行过程中存在的问题进行分析，并在此基础上提出对策和改进方法。

1系统概况

某大型火力发电厂拥有4台机组，其中2台为超临界330 MW机组，另外2台为超超临界680 MW机组。4台机组锅炉都采用SCR法烟气脱硝工艺；SCR反应器布置方式分为高尘布置和低尘布置，4台机组SCR反应器布置在省煤器和空气预热器之间，为高尘布置方式；采用以液氨作为还原剂的脱硝装置；4台机组共用一套液氨储存、制备与供应系统(简称氨区系统)。SCR烟气脱硝系统包括脱硝反应系统，液氨储存、供应系统和废气排放系统等，工艺流程如图1所示。

(1)脱硝反应系统。烟气从锅炉省煤器出来后通过SCR反应器入口烟道进入SCR反应器，在SCR反应器入口烟道上设置有氨气喷射栅格(AIG)，将氨气和空气的混合气体均匀地喷射到SCR反应器入口烟道中，使喷入的氨气能与烟气中的NOx充分混合；为了保证烟气能垂直通过SCR反应器床层，在烟道转弯处均设置有烟气导流板，烟气通过导流板后均匀分布并流过催化剂床层；在催化剂的作用下，NH3与NOx发生还原反应，生成无二次污染的N2和H2O，随烟气流经锅炉空气预热器、除尘器、脱硫装置后，进入烟囱排放。

(2)液氨储存、供应系统。液氨由液氨槽车运送，利用卸氨压缩机将液氨由槽车输入氨贮罐内储存；脱硝系统启用时，液氨储罐中的液氨靠储罐中的压力和液氨的自重被输送到液氨蒸发器内蒸发为氨气；通过蒸发器出口的压力控制阀将氨气压力控制在0.25 MPa(表压)，然后输送到氨气缓冲罐；氨气的供应量通过流量调节阀来调节，然后与稀释空气在氨气、空气混合器中混合均匀并控制氨气的体积分数在5%以下后，通过喷氨格栅注入SCR反应器入口烟道中。

(3)废气排放系统。液氨供应系统(包括卸氨压缩机出口管道、液氨储罐、液氨蒸发器气氨出口和氨气缓冲罐等)紧急排放的氨气通过收集管道排入氨气稀释罐中，用水吸收后排入废水池，再经废水泵送至电厂机组排水槽。

氨站建于厂区比较偏僻处，在680 MW机组露天煤场与输煤栈桥附近。氨站设有就地电子设备间，生产过程中的操作参数、安全参数和管理参数都集中到就地电子设备间内；氨区有一台操作员站布置在脱硫控制室内；可编程逻辑控制器(PLC)远程控制站经光纤与上位机进行通信；压缩机区域设置有压缩机就地启停按钮、卸氨管路控制阀门就地启停按钮，由现场人员手动操作完成卸氨。

2设计、运行过程中存在的问题及对策

2.1提高氨区操作员站可靠性

氨区作为脱硝的公用系统，肩负着4台机组脱硝的重要责任。氨区设计时只有1台操作员站，安置在脱硫控制室中，一旦操作员站瘫痪，将无法监视和操作氨区供氨，会导致环保数据超标。为此，该电厂自行安装了1台操作员站，2台操作员站同步运行，提高了氨区监控系统的可靠性。

2.2提高氨区PLC远程站热控供电可靠性

氨区PLC远程站热控电源设计为2路冗余电源，系统竣工后发现2路电源都来自氨区电动机控制中心(MCC)柜，而氨区MCC柜电源是附近的二期输煤系统PC段电源提供的。输煤系统为间断性生产，检修工作比较多，电源中断的可能性比较大，一旦电源中断，将导致#1～#4锅炉供氨中断，造成脱硝系统退出，导致环保指标超标。为提高氨区PLC远程站热控供电的可靠性，将2路电源改为一路取自原有的氨区电气MCC柜，另一路取自680 MW机组的保安段，提高了氨区PLC远程站热控电源的可靠性。

2.3卸氨管路控制阀门就地启停按钮箱增加防护罩

氨区设有卸氨管路控制阀门就地启停按钮箱，方便了运行人员就地进行操作，但从安全角度出发，该电厂对卸氨管路控制阀门就地启停按钮箱安装了铝合金玻璃防护罩并加锁，防止人为误操作，事故情况下可砸坏玻璃防护罩进行紧急操作。

2.4工艺管路增加冗余管道

当氨区管道堵塞或其他原因导致供氨中断时，会影响4台机组脱硝系统的稳定投入。将工艺管路增加冗余管道，即从液氨罐出口到蒸发器入口母管增加冗余管道，从蒸发器出口到4台机组锅炉之间的母管增加冗余管道，有效提高了工艺管道的可靠性。

2.5原有气动阀门电磁阀更换为防爆防水型电磁阀

氨区系统有3个液氨罐和3个蒸发器，液氨罐氨出口、蒸发器液氨入口共有6个气动门。氨区设计有防雨顶棚，但夏季进行液氨储罐喷淋时，曾发生氨出口气动门关闭事件，导致供氨中断。液氨罐氨出口气动门由单电控电磁阀控制，不论任何原因(如接触不良、电磁阀线圈烧损、电源消失等)，只要电磁阀失电，就会导致气动门关闭。要改变这种弊端就要改为双电控电磁阀，双电控电磁阀一个线圈得电时，若阀门控制回路出现问题，远方不能关闭气动门，而事故情况下(如氨泄漏)人员不能靠近设备，会导致事故扩大，考虑安全原因，没有改为双控电磁阀。还有一种带保护电磁阀的双控电磁阀，保护电磁阀始终带电，通过双控电磁阀开关气动门，保护电磁阀失电时，气动门关闭，也不能消除单电控电磁阀本身的弊端，所以也没有采用。最终将电控电磁阀更换为更为安全、可靠的电控防水防爆电磁阀。

2.6工艺管道所需电磁阀采用集中防水布置

将新增工艺管路冗余管道的防爆防水电磁阀与气动门脱离，电磁阀集中安置在不锈钢的电磁阀箱内，再用气管与气动门相连接，提高了气动门运行的安全性和可靠性。

2.7锅炉脱硝区供氨管道增加旁路系统

锅炉脱硝区供氨区域主要有流量计、供氨速断阀、供氨调节阀、阻火器等设备，通过管道串接在一起，分别在流量计、供氨速断阀、供氨调节阀、阻火器两端安装了旁路管道和阀门，当以上设备出现故障或阻塞时，可在线进行处理，以保证氮氧化物质量浓度等环保指标不超标。

3结论

火电厂氨区是公用系统，其可靠运行直接关系到火电厂脱硝系统的可靠投入，对氨区系统在设计及运行过程中存在问题进行改进，为脱硝系统安全、稳定供氨提供了技术保证措施。

参考文献：

[1]火电厂烟气脱硝工程技术规范选择性催化还原法：HJ 562—2010[S].

[2]自动化仪表工程施工及验收规范：GB 50093—2002[S].

(本文责编：刘芳)

收稿日期:2016-01-15；修回日期:2016-04-13

中图分类号：X 701