火电机组风机RB 对脱硝CEMS 的影响及分析

2021-06-18陈飞翔

设备管理与维修 2021年7期

张辉，陈飞翔，杨尹

（华能国际电力股份有限公司南通电厂，江苏南通 216003）

0 引言

脱硫、脱硝CEMS（Continuous Emission Monitoring System，烟气在线监测系统）是火力发电厂环保数据考核的重要依据，以某区域为例，采用SCR（选择性催化还原）方式脱硝时，脱硝考核指标需同时满足以下条件[1]：任一侧喷氨流量小时均值＞5 kg/h，任一稀释风机电流小时均值＞5 A，烟囱入口氮氧化物浓度小时均值≤50 mg/m3，机组脱硝效率小时均值（双侧脱硝装置的取两侧平均值）≥50%。在RB（RunBack，辅机故障减负荷）情况下，该机组脱硝效率小时均值＜50%，环保数据超标1 h。

1 故障现象

2020 年6 月6 日18：31，某厂3#机组B 引风机由于功率单元故障跳闸，触发RB 信号动作，联锁B 送风机跳闸。机组维持单侧风机运行，运行工况稳定。B 侧脱硝CEMS 入口NO 含量迅速下降至0，O2含量逐步攀升到18%附近，B 侧脱硝效率降至0，在19：00—20：00 时间段，机组脱硝效率小时均值低于50%触发考核。20：20 后，B侧风机恢复运行，CEMS 恢复正常。

1.1 指标解读

喷氨流量采用差压变送器三取中测量，稀释风机电流来自电气开关柜。在RB 发生后，只要另一侧喷氨正常，上述两项一般不会造成脱硝考核。CEMS 测量目标为NO 含量，环保考核NOX指标通过NO2含量换算而来，即NO 先转换为NO2，再折算NOX。NO mg/m3=（30/22.4）NO×10-6=1.34×NO×10-6；同理，NO2mg/m3=2.05×NO2×10-6。

NO 转换为NO2：NO2=NO×46÷30=1.53×NO，其中NO 为测量值，NO、NO2的分子量分别为30、46。折算系数：（21-6）÷（21-x）/0.95，其中O2为当前氧气含量值，以6% O2为基准计算，0.95 是综合折算系数。

由上式可知，如果NO 含量测量值为0，那么NOX含量折算值也一定为0。

脱硝效率计算以方天计算结果为准，通用的计算方法为：NOX折算成6%基氧公式，NOX（6%基氧）=NOX×（21-6）÷（21-x），其中NOX和x 分别表示NOX含量折算值和氧气含量。

单侧脱硝效率=[入口NOX（6%基氧）-出口NOX（6%基氧）]÷入口NOX（6%基氧）×100%。

由上述分析可知：①在RB 情况下，风机跳闸侧O2含量远大于正常值，NOX含量折算系数大幅度增加；②风机跳闸侧的CEMS 仪表，若出口NO 含量测量值为0，则单侧测量脱硝效率达100%，若入口NO 含量测量值小于出口NO 含量测量值，则脱硝效率计算显示值为0。

1.2 超标原因

3#机组于6 月5 日并网，6 月4 日、10 日，对脱硝CEMS 定期校验数据正常，表明CEMS 表计正常。3#机组B 引风机RB后，B 侧入口O2浓度从之前的4%左右逐步上升到18%附近并稳定，NOX折算系数放大了5.6 倍（图1）。B 空预器出口烟气压力负压明显减小，压力快速上升，B 侧风道内除了有少许稀释风（流动方向垂直于烟道），整个风道内无平行于风道的动力源，风道内烟气趋近于静止。

图1 3#机组RB 时CEMS 相关数据曲线

当送引风机正常运行时，烟气正常流动，CEMS 取样装置更容易抽取烟气。当风机停运并关闭风道时，烟气流场趋于静止。由于稀释风机位置布置在风道中间，尽管不喷氨了，但是仍往风道鼓风，风向不是平行于风道，而且垂直于风道。二期脱硝入口取样点在锅炉9 层，出口取样在7 层，入口取样在喷氨前，几乎不被稀释风影响，出口取样在喷氨后必然受稀释风影响。单侧风机停运，O2含量必然飙升，NOX转换系数大幅度提高，按照停运前后18%和4%测算，转换系数大了5.6 倍。出口取样即便新烟气越来越少，残留的烟气测量也会让所得的NOX含量很大。入口取样处烟气趋于静止，若抽取不到烟气，NOX含量就会很小，接近零点，即便是转换系数大幅提高，所得结果也是0。

在2020 年4 月3 日，3#机组B 引风机RB 试验时，CEMS 取样分析结果与本次几乎一致。在2019 年1 月19 日，4#机组B 引风机RB 试验时，B 侧风机停运后，入口NOX含量在0～60 mg/m3大幅振荡，按照O2含量18%计算，入口NO 含量实际在0～10 mg/m3大幅振荡。数据大幅振荡也是流场极其不稳定的侧面佐证，表明取样的困难性和不连续性，但是由于入口NOX含量没有长时间维持在0，故而脱硝效率没有跌至0，仍然满足环保指标的第四条要求。

2 处理对策

脱硝入口、出口的取样应满足技术规程要求，由于设计、施工等各方面因素，尤其是入口取样点不可能完全一致，在送、引风机停运期间，在允许范围风道流场有所差异[2]。事实上，当单侧风道停止运行后，引风机入口挡板全部关闭，该风道无烟气排入大气，CEMS 测量数据已经没有意义。为更准确地衡量脱硝效果，提出以下建议：①RB 后，停运侧NO 含量在DCS 中合理设置量程下限；当机组停运后，NO 含量切换成0 mg/m3；②RB 后，停运侧脱硝效率不参与均值计算；③在机组检修期间，结合流场对CEMS 烟气取样重新评估。