针对托电脱硝改造优化

【摘要】火电厂发电使燃烧的煤中会产生大量含有硫和硝废气，这些废气排入大气会产生污染形成酸雨。火电厂脱硫脱硝设备则是用来处理这些含有大量硫和硝废气的装置。

【关键词】火电厂；煤；硫和硝；废气

托克托项目部#1-8机组和11、12号机组脱硝系统烟气连续监测系统是采用上海华川公司的M6000-SCR系统，其主要由在线环境监测仪器系统、数据采集处理系统两大部分组成，其中在线环境监测仪器系统由取样系统、测量仪表组成；数据采集处理系统由PLC及数字采集仪组成；上述系统通过对锅炉及脱硝后的排烟连续采集、分析、处理等过程实现对脱硝前烟气氮氧化物、氧含量脱硝后净烟气的氮氧化物、含氧量、氨逃逸量等排放物进行连续监测。烟气探头烟气经取样泵送入分析仪表，经过分析仪分析后传输至脱硝CEMS小间控制柜PLC，一路通过送至DCS系统进行记录、显示、计算等监控，一路通过PLC和数字采集仪同时生成分钟、日、月等报表并且送市环保中心数据监测平台。控制柜内的PLC采用的是西门子S7-200系列PLC，由CPU224， 模拟量输入模块EM223，模拟量输出模块EM232构成。

针对托电原有10机组脱硝实际运行情况而进行的技术性改造。由于炉内低氮燃烧技术的局限性，使得NOx 的排放不能达到令人满意的程度，为了进一步降低NOx 的排放，必须对燃烧后的烟气进行脱硝处理。目前通行的烟气脱硝工艺大致可分为干法、半干法和湿法3 类。而我厂脱硝采用的是干法选择性催化还原法（SCR） 。以NH3为主的氨基还原剂对烟气中的NO可选择吸收。在超低排放改造中我厂脱硝由原来的两层脱硝反应区改造为三层反应区。通过增大反应面积和对应的增大供氨量来提高脱硝效率。现在托电脱硝低氮改造已经完成的机组其NOx 的排放都能达到50mg/Nm3以下，通过计算较之前每发电量一百万千瓦时，NOx排放量就减排3.9～8.8吨。积极响应了地区和国家的环保工作。同时也对周边环境的有效保护，向社会输送了中央国企的正能量形象

在众多脱硝方法当中，SCR 脱硝工艺所选择的干法选择性催化还原法，由于以NH3为主的氨基还原剂对烟气中的NO。虽然其脱硝装置结构简单、无副产品、运行方便、可靠性高、脱硝效率高而被我厂应用。但是其不可避免的在脱硝反应区之后仍有一定量沒有反应掉的NH3从中于烟气当中。伴随着我厂超低排放改造的完成，其喷氨量也随着增加，这就有可能过量喷氨，过量喷氨不但不能减少NO_x排放浓度，反而会引起烟道下游设备的腐蚀，因此须在脱硝系统SCR出口安装氨逃逸分析仪，以合理控制脱硝系统的喷氨量。

现托电10台机组都安装有氨逃逸监测保护装置，脱硝系统氨逃逸在线监测的方法采用的是原位探杆式激光分析法。其工作过程是激光在线气体分析仪（氨气）GALAS 6T-P2000选取以基于可调谐二极管（TDLAS）激光吸收光谱技术的激光在线气体分析仪采用原位探杆式激光分析法，精确测量氨逃逸量。现在我厂氨逃逸报警值设定为3ppm，跳脱硝保护设顶值为5ppm，保护设置延时时间为10分钟。

GALAS 6T-P2000具有特有的渗透管，防高粉尘，克服原位式激光分析法易受到烟气含尘量的影响；采用特有的探杆式采样探头，替代原始的对射式测量方式，成功规避仪器发射与接收探头多数不能水平或垂直对穿烟道进行安装的问题；探杆由特质不锈钢材料制成，可耐400℃高温。

虽然我们采用的脱硝氨逃逸监测保护装置比较可靠，但在实际运行当中还是频繁性的出现氨逃逸高报警，甚至达到连跳脱硝的情况。最终通过对生产工况和技术性分析得出结论，脱硝系统氨逃逸测点的透光率受锅炉吹灰及负荷变化影响较大，当透光率低于下限值后，数值将突变并保持不变。当透光率高于90%以上后，由于透光率的增强，其对应的氨逃逸数值将显示偏大。最终引起脱硝氨逃逸保护动作，锁跳脱硝系统退出。增对这种情况，热控有针对性的对现有氨逃逸保护逻辑进行了优化修改。

增对托电1-8、11、12号机组脱硝氨逃逸保护逻辑，增加氨逃逸变化率判断条件，当氨逃逸变化率大于2ppm / s且氨逃逸大于5ppm 且供氨调门反馈增大速率小于5% / s时，自动退出氨逃逸保护，当氨逃逸小于5ppm 时保护自动投入。并在脱硝画面及软光字都增加了氨逃逸保护退出和氨逃逸变化率大于2ppm / s的报警，以对运行人员起到警示的作用。

部分逻辑示意如下：

2016年初完成了1-8、11、12号机组脱硝氨逃逸保护逻辑，通过一年机组实际运行情况证明，逻辑优化之后由于氨逃逸的误报、锅炉倒运磨煤机和锅炉吹灰或者机组负荷深调而导致脱硝退出的环保事件没有再发生。有效的截止了环保事件的发生。

针对五期9、10机组脱硝控制系统组成：单元机组脱硝SCR区控制站。脱硝SCR区与锅炉关系紧密，因此单元机组脱硝SCR区控制系统直接纳入DCS控制系统。在集中控制室不设独立的脱硝系统操作员站，与单元机组DCS无缝连接，并通过单元机组DCS的操作员站实现脱硝系统SCR区的集中监控，由DCS操作员站完成对其工艺系统的程序启/停、中断控制及单个设备的操作。

两台机组脱硝系统反应区（机组相关部分）的控制由DCS完成，公用氨区的控制由PLC完成。五期每台机组脱硝反应区有一整套与主机硬件配置相同的独立的热备冗余控制器的DCS产品，与机组DCS主机DCS硬件一致，脱硝DCS接入到了主机DCS控制网络中，与机组控制DCS冗余通讯。控制机柜布置在每台锅炉主厂房DCS电子间内，不采用DCS远程I/O方式。每台机组有1台操作员站和1台工程师站，操作员站和工程师站的软、硬件的品牌、型号、版本号均选用与主机DCS相同的产品，并与主机DCS的操作员站和工程师站无缝结合，可实现在单元机组的每台操作员站和工程师站上都能对脱硝控制系统进行操作和编程组态。

氨区公用系统控制由PLC完成，拥有一套完整的以太环网热备冗余的PLC控制系统。PLC选用与原系统一致的施耐德Quantum67160系列产品。PLC机柜布置在现有氨区电子间内，有一台APC电源自动切换装置安装在电子间内的电源柜内，为PLC控制系统、上位机、监控仪表、工业电视和特殊消防设备进行供电。就地有2台操作员站和2台工程师兼操作员站，1台工程师兼操作员站放置在氨区电子间内，1台操作员站放置在氨区外值班室内，另外1台操作员站和一台工程师见操作员站布置在原厂一期化学水综合楼监控室内。氨区内所有控制画面已经进行整合，将原厂氨区控制画面和程序组态整合至新增的上位机，最终通过光缆将所有监控数据传输至一期化学水综合楼的两台上位机。

实现新增4台上位机对所有氨区系统内的画面进行相互切换监视控制的功能。

脱硝氨区采用PLC控制系统（含PLC控制柜及其内设备以及氨区系统所属控制设备、仪器仪表、电缆等）、氨区所属工业电视及监

氨区是在老厂原有氨区基础上在预留位置进行建设五期的氨区设备，与老厂2*300MW机组的供氨系统相连接，液氨储罐2台97m3。液氨蒸发器系统加装液氨过滤器。蒸发器按照两用两备设计，单台蒸发器出力拟为700kg/h，换热方式为二级换热（即蒸汽盘管对水浴加热，再由水浴对液氨盘管加热）。加热蒸汽冷凝后疏水作为蒸发器补水。蒸发器盘管及壳体材质均为304不锈钢。蒸发器必须设有液氨盘管蒸汽吹扫用快速接口。蒸发器基本尺寸为R：0.8m，H：3m。蒸发器改造包括所有附件及控制部分，进、出口气动调门采用进口优质阀门。液氨过滤器加装在氨区卸料臂处，过滤器必须满足有效去除液氨中杂质及油脂的要求。液氨流速0.8m/s，进出口管管径150mm。滤芯使用寿命不得小于120天。

五期脱硝系统与监控网络SIS接口如下：五期脱硝反应区内所有监控点通过DCS分别上传至各台机组整体监控画面中，通过各台机组上传SIS主机。五期脱硝制氨公用区监控画面上传至一期化学水综合楼电子间内，与原有氨区画面进行整合，整合后的画面通过原有数据接口上传SIS主机。

合理控制脱硝氨逃逸保护，及提高了锅炉效率也对有效的减轻了NH3对锅炉尾部烟道的腐蚀。在减少脱硝装置运行时对锅炉影响的同时，提高脱硝效率，有效减少托电排废气量，为地区环保事业做出贡献。

作者简介：吕强强（1987）男，工程师，工学学士，长期从事热工程控保护工作。