145MW機組脫硝控制系統(tǒng)調試及優(yōu)化

李學偉

摘 要：文章簡述了145MW機組脫硝控制系統(tǒng)的安裝調試過程，介紹了脫硝系統(tǒng)的控制流程和相關的技術規(guī)范，詳細分析了系統(tǒng)運行過程中出現的問題及原因，制定了相應的調整和整改措施，提出了系統(tǒng)優(yōu)化方案。

關鍵詞：脫硝；控制；優(yōu)化

引言

華電章丘發(fā)電有限公司#1機組脫硝改造工程配套控制系統(tǒng)由龍騰華創(chuàng)（集團）有限公司提供，采用選擇性催化還原法（SCR）脫硝技術，脫硝系統(tǒng)反應器按高溫高塵方式布置。還原劑為液氨經過蒸汽加熱蒸發(fā)而成的氨氣。供氨系統(tǒng)主要作用是把液氨經氨蒸發(fā)器后加熱成為氨氣進入氨氣緩沖罐，然后將氨氣輸送至氨氣/空氣混合器與空氣混合后通過安裝在SCR入口煙道的噴氨格柵分別注入SCR反應系統(tǒng)。

1 鍋爐脫硝控制系統(tǒng)的調試目標

#1機組采用選擇性催化還原法（SCR）脫硝工藝，催化劑為板式催化劑，設計脫硝效率為87.5%。設計脫硝裝置可用率為98%。參考原部頒《火電工程調整試運質量檢驗及評定標準》（1996年版）中相關的質量標準要求，全部檢驗項目合格率100%，優(yōu)良率90%以上。

2 調試程序與內容

2.1 整套啟動過程工作內容

脫硝系統(tǒng)首次整套啟動步驟：啟動稀釋風機A運行正常，并且投入聯(lián)鎖。手動緩慢開啟A/B氨氣調節(jié)閥，當出口NOX達到40后，調節(jié)閥根據需要調整或設為自動控制，脫硝系統(tǒng)投運。

2.2 整套試運期間調整試驗內容

2.2.1 噴氨量自動控制：設計時的噴氨量自動控制是根據煙氣中的NOX含量、煙氣量得到NOX的總量，根據設定的脫硝效率（相當于摩爾比），計算出需要的噴氨量與噴氨流量計進行比較來確定自動噴氨閥門的開度。目前邏輯里組態(tài)是PID純反饋自動控制技術，根據操作人員設定的脫硝效率（相當于摩爾比）與實時（進口NOX-出口NOX）÷進口NOX×100%進行比較，實行PID控制，自動調節(jié)靈敏有效。為防止出口氨逃逸超標，增加了設定值隨著入口NOX的變化而自動設定功能。

2.2.2 噴氨格柵（AIG）閥門調整試驗：調試人員在滿足氨氣混合氣量的前提下，將每個噴氨格柵調節(jié)閥調到一致的開度，使進口NOX與NH3在反應器中均勻的反應達到合格的性能指標。首先將稀釋風機啟動，然后將噴氨格柵調節(jié)閥逐個調整到50%左右，用U型管差壓計測量孔板前后差壓在150Pa左右，風機的出口風壓保持在4.5KPa，當脫硝效率調整到85%左右時，氨的逃逸率在0.5ppm以下。

2.2.3 脫硝效率和氨硝摩爾比調整試驗：摩爾比的定義是脫硝效率÷100+氨逃逸量÷進口NOX濃度，當氨逃逸率很小時，摩爾比基本是脫硝效率÷100。脫硝系統(tǒng)投運后，用手動調節(jié)噴氨閥的開度來進行脫硝效率試驗，控制氨逃逸率在3ppm以下時，最大脫硝效率可以達到90%。

3 調試情況及建議

#1爐煙氣脫硝工程試運期間設備運行穩(wěn)定。168小時試運期間平均脫硝效率為85%（設計效率為87.5%），平均氨逃逸量僅為0.2ppm，遠低于3ppm的合同保證值。

（1）噴氨系統(tǒng)所有手動蝶閥的開度都進行了調整，運行中不要隨意調整，以免影響脫硝系統(tǒng)的正常運行。

（2）進入反應器內的煙氣溫度應在310℃-420℃，只有當煙氣溫度高于320℃且低于420℃時，方可向反應器內噴氨，當反應器煙氣溫度高于420℃時，應對鍋爐進行調整，以免催化劑發(fā)生高溫燒結，從而導致催化劑活性迅速降低。

（3）鍋爐滿負荷運行時，當反應器壓差高于240Pa時，應及時調整吹灰器的吹灰時間和縮小間隔時間。

（4）脫硝系統(tǒng)的噴氨量通過A/B兩個氣動調節(jié)閥，分別對A/B兩路AIG的噴氨量進行自動調節(jié)。該自動控制系統(tǒng)的控制目標是反應器出口NOX濃度的折算值。脫硝效率過高時，可能會導致反應器出口氨逃逸量超標，因此，當反應器出口氨逃逸量超標時，應適當降低脫硝效率，減少噴氨量。

（5）液氨流量測量一次元件的安裝要嚴格按照規(guī)程設計、安裝和調試。

4 設備運行中出現的問題

（1）DCS自動控制在入爐煤摻配不均勻和煤質變化較大時自動控制效果較差。噴氨調門自動略滯后于NOx值變化，這就造成SCR出口NOx值短時過高。

（2）鍋爐SCR出口NOx與脫硫進口NOx存在偏差，由于NOx、氧量取樣點工作環(huán)境較差，位置不同，存在取樣管堵塞程度不同造成NOx值、氧量存在偏差，往往是脫硫進口NOx值、氧量值遠高于SCR出口NOx值、氧量值。為控制總NOx排放量，只好增加SCR噴氨量。

（3）部分噴氨調門線性不好，閥門通流量過大，調節(jié)余量小。

（4）運行人員手動干預過于頻繁，一旦脫硝效率低于60%就進行干預，過于注重瞬時效率，實際上脫硝考核效率是小時平均效率，瞬時效率低于考核值是很正?，F象。

（5）NH3/NOx摩爾比設定范圍不合適，造成實際噴氨量過大。按設計70%脫硝效率時，NH3/NOx摩爾比為0.7；80%脫硝效率時，NH3/NOx摩爾比為0.8。

（6）CEMS測量影響：CEMS探頭取樣點選擇不合理；CEMS裝置吹掃時未做信號保持；CEMS裝置吹掃周期頻繁；CEMS裝置吹掃時間過長；CEMS裝置信號保持時間過短。

5 脫硝控制系統(tǒng)的運行調整和系統(tǒng)優(yōu)化

（1）將SCR進口煙氣溫度控制在310～420℃之間，當排煙溫度過低時應停止噴氨。反應器入口煙氣溫度應滿足催化劑最高連續(xù)運行溫度和最低連續(xù)運行溫度的要求；當反應器入口煙氣溫度高于最高連續(xù)運行溫度或低于最低連續(xù)運行溫度時，則停止噴氨。

（2）保持最佳的氧量值在經濟工況下運行，若氧量過大，NOx濃度也會過大，噴氨量增大。在實際運行中，適時根據煤質、爐膛出口NOx值進行微調，在保證經濟燃燒的前提下，減少鍋爐主燃燒區(qū)域的氧量，盡量減少煤粉燃燒器的投入量。燃燒調整，是控制噴氨量的主要手段。

（3）由于SCR出口NOx濃度變化與煙囪入口處的NOx濃度變化純延遲大約1～2分鐘，過程平穩(wěn)需要超過10分鐘時間。原來采用的控制策略中的PID控制方式，難以解決NOx控制過程中的較大的延遲和滯后問題。主要原因在于：PID控制是根據以前的被調量偏差來進行調節(jié)，無法進行提前調節(jié)，而只能依靠過量噴氨盡可能跟上NOx的變化。若噴氨量過小，噴氨控制跟不上NOx波動；噴氨量過量大，會造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，NOx參數振蕩。將噴氨量的過量調節(jié)變?yōu)椴贿^量或少過量的超前調節(jié)，這樣可以使噴氨跟上煙囪入口的NOx變化，還可以有效減少過調。

（4）針對噴氨調門的問題，根據生產實際調整閥門設計參數，對CEMS取樣裝值探頭進行移位改造。

（5）調整NH3/NOx摩爾比設定范圍，理論值0.8～0.9調整到0.7～0.8，使噴氨量盡量符合設計值。在SCR進口NOx濃度較大的情況下，仍然能保證脫硝效率相對穩(wěn)定。

（6）CEMS的測量：CEMS裝置在吹掃時在控制器內做信號保持，保持時間設置為剛好比信號恢復時間略長；吹掃過于頻繁信號保持時間過長，嚴重影響噴氨自動的控制品質。應調整吹掃周期及時間，要求將入口NOX和出口NOX吹掃時間錯開，開、入口盡量不要同時吹掃。

6 結束語

通過上述調整和改造，脫硝噴氨調節(jié)系統(tǒng)較好地滿足了煙氣達標排放的要求，同時為其他機組脫硝控制系統(tǒng)優(yōu)化積累了寶貴的經驗。

參考文獻

[1]西安熱工研究院.火電廠SCR煙氣脫硝技術[M].中國電力出版社，2013.

[2]XDC-800硬件手冊 XDC-800軟件手冊[M].上海新華.