脫硝控制系統(tǒng)優(yōu)化

羅聯(lián)鋒

(云南華電鎮(zhèn)雄發(fā)電有限公司，云南 昭通 657204)

0 前言

某機(jī)組為600 MW 超臨界W 型火焰直流爐、一次再熱、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼懸吊結(jié)構(gòu)П 型鍋爐，鍋爐尾部煙道布置兩臺三分倉回轉(zhuǎn)式空預(yù)器。脫硫CEMS 系統(tǒng)在脫硫DCS監(jiān)控，脫硫DCS 采用的是MAXDNA 控制系統(tǒng);脫硝CEMS 系統(tǒng)納入主機(jī)DCS 監(jiān)控，主機(jī)DCS 采用OVATION 控制系統(tǒng)。機(jī)組的脫硝系統(tǒng)供氨流量計堵塞頻繁，供氨壓力波動大、阻火器及噴嘴堵塞等問題，導(dǎo)致脫硝系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，液氨逃逸量較大，以下針對這些問題對脫硝系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)備和控制邏輯的優(yōu)化改造。

1 就地設(shè)備優(yōu)化及改造

1.1 噴氨流量計改造優(yōu)化方案

1.1.1 原因分析

原設(shè)計噴氨流量計采用的是阿流巴流量計，測量一直不準(zhǔn)確，噴氨流量失去監(jiān)視，停機(jī)維護(hù)發(fā)現(xiàn)測量靜壓孔堵塞，流量計上被結(jié)晶硝酸鹽物質(zhì)堵塞。造成上述主要原因是:

1)液氨存在雜質(zhì)。雜質(zhì)及管道中的鐵銹與氨氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)生成的硝酸鹽是造成堵塞的主要原因。

2)流量計選型不合理。阿流巴流量計對前后直管段的要求是前30D 后4D，現(xiàn)場使用的管道通徑是DN65，最小直管段需前1.95 m 后0.26 m，現(xiàn)場的安裝的直管段前只有0.6 m 后有0.3 m，遠(yuǎn)不能滿足要求。

1.1.2 流量計安裝改造方案

將阿流巴流量計更換為渦街流量計，同時對流量計前后管道進(jìn)行改造，直管段的通徑由DN65改成DN40 已滿足精準(zhǔn)測量的要求。渦街流量計基于卡門渦街原理，渦街流量計測量出來的是體積流量，僅與介質(zhì)的流速有關(guān)，與介質(zhì)的壓力、粘度等參數(shù)無關(guān)。

1.2 工藝管道優(yōu)化方案

1)工藝管道堵塞的原因:噴氨管路堵塞點(diǎn)主要集中在噴氨管路阻火器”因為阻火器內(nèi)部是很密的細(xì)網(wǎng)，極易導(dǎo)致堵塞。造成堵塞原因是:管道中的鐵銹、液氨攜帶雜質(zhì)與氨氣反應(yīng)生成硝酸鹽;氨氣溫度低，供氨壓力低、調(diào)節(jié)閥開度增大、流量偏低，導(dǎo)致一些雜質(zhì)結(jié)晶。

2)實施方案:增加阻火器旁路，定期清理阻火器;在引風(fēng)機(jī)啟動前必須啟動稀釋風(fēng)機(jī);利用停機(jī)機(jī)會徹底清理檢查，如不能停機(jī)采用提高稀釋風(fēng)機(jī)壓力進(jìn)行疏通;如果比較嚴(yán)重采用壓縮空氣逐一吹掃。

2 控制邏輯優(yōu)化設(shè)計

1)目前國內(nèi)的SCR 脫硝閉環(huán)控制策略，基本設(shè)計為固定摩爾比控制方式。該控制方式下的設(shè)定值為氨氮摩爾比或者脫硝效率，控制系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前的煙氣流量、SCR 入口NOx 濃度和設(shè)定氨氮摩爾比計算出NH3流量需求，最終通過流量PID 改變氨氣閥開度來調(diào)節(jié)NH3 實際流量。脫硝系統(tǒng)的NH3需求量僅根據(jù)靜態(tài)物理特性計算得出，氨氣流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)在實際運(yùn)行過程中，鍋爐煤種、機(jī)組負(fù)荷及煙氣量、煙氣溫度、煙塵濃度、吸收劑品質(zhì)等是經(jīng)常變化的，加大了氨氣用量調(diào)節(jié)的難度。SCR 出口NOx 的濃度變化具有較大的滯后性，因此設(shè)計的控制邏輯要求高。

2)噴氨自動控制優(yōu)化方案。采用主回路和副回路串級PID 進(jìn)行控制，主回路調(diào)節(jié)脫硝出口Nox 含量，副回路調(diào)節(jié)噴氨流量。主回路調(diào)節(jié)器宜設(shè)置最小限幅，副回路調(diào)節(jié)器比例和積分作用要盡量弱一些，使調(diào)節(jié)作用盡量平穩(wěn)。

3)為了能夠使控制趨于穩(wěn)定，減小控制系統(tǒng)延遲，在保證脫硝效率的同時減小氨氣逃逸率，在主回路增加脫硝前和脫硝后NOx 差值變化率回路前饋，通過出口NOx 設(shè)定值與實際值的偏差變化率，預(yù)先修正噴氨量，對氨氣流量調(diào)節(jié)設(shè)定值進(jìn)行修正，提高脫硝氨氣流量調(diào)節(jié)閥的控制精度。同時還疊加了鍋爐給煤量對應(yīng)的噴氨量前饋，以防止在煤質(zhì)變化較大時對系統(tǒng)的擾動。

4)鍋爐煙氣量修正回路采用的鍋爐負(fù)荷對應(yīng)的理論值，不宜采用實測煙氣量，防止流量計堵塞造成測量值大幅波動，進(jìn)而引起自動指令跳變。為了能夠提前響應(yīng)鍋爐負(fù)荷變化，在副回路中引入變負(fù)荷前饋信號。在脫硝CEMS 分析儀表進(jìn)行自動反吹和自動標(biāo)定時，自動保持當(dāng)前指令不變。

5)將煙囪入口NOx 測點(diǎn)引入主機(jī)DCS 控制系統(tǒng)，增加煙囪入口NOx 小時排放均值。

3 結(jié)束語

經(jīng)過一系列的優(yōu)化措施，機(jī)組脫硝系統(tǒng)性能得到了明顯提高，使噴氨量得到有效的控制，脫硝出口NOx 濃度基本能夠控制在160～180 mg/Nm3之間，煙囪入口NOx 達(dá)標(biāo)排放，為節(jié)能減排、機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行奠定基礎(chǔ)，提高了系統(tǒng)的可靠性。由于脫硝系統(tǒng)與環(huán)保節(jié)能減排密切相關(guān)，因此脫硝系統(tǒng)的優(yōu)化還須繼續(xù)完善和跟蹤。

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