某電廠脫硝氨逃逸率儀表測點取樣優(yōu)化改造

陳 昊，蔣 維

（寧夏棗泉發(fā)電有限責(zé)任公司 設(shè)備管理部，銀川 750409）

某電廠（以下簡稱“電廠”）兩臺660MW 燃煤機組，為達(dá)到國家環(huán)保部對煙氣氮氧化物實現(xiàn)低排放的要求，兩臺機組同時配備SCR 脫硝系統(tǒng)，內(nèi)控指標(biāo)脫硝率85%以上，氮氧化物排放濃度控制在50mg/m3以內(nèi)[1]。

#1、#2 爐脫硝SCR 區(qū)氨氣逃逸率濃度測點是反應(yīng)催化劑反應(yīng)狀態(tài)的重要依據(jù)，是運行人員防止催化器堵塞、空預(yù)器結(jié)垢進(jìn)行噴氨的有效手段。氨逃逸率測點參與供氨速關(guān)閥保護(hù)，氨逃逸率超過5ppm 達(dá)到10min 會觸發(fā)脫硝系統(tǒng)SCR 區(qū)氨氣/空氣混合器供氨速關(guān)閥保護(hù)，使得脫硝系統(tǒng)退出，從而影響公司環(huán)保達(dá)到超低排放的效果[2]。

1 氨表存在主要問題

電廠#1、#2 爐脫硝系統(tǒng)SCR 區(qū)1、2 號煙道出口氨逃逸率儀表均采用原位紅外散射法測量原理進(jìn)行檢驗分析，脫硝出口氨逃逸率測點呈45°斜插至距離煙道內(nèi)側(cè)3.5m處[3]。2018 年檢修期間，熱控維護(hù)人員對氨逃逸率儀表進(jìn)行解體檢查發(fā)現(xiàn)#2 爐1、2 號煙道氨逃逸率儀表延長管（2m）出現(xiàn)不同程度的彎曲，使得透光度不能滿足儀表測量需求，最終導(dǎo)致氨逃逸率儀表失去監(jiān)視氨逃逸的能力。經(jīng)過分析，得出氨逃逸率儀表透光度較低且不穩(wěn)有以下兩點原因：

圖1 氨逃逸率儀表現(xiàn)狀示意圖Fig.1 Schematic diagram of the ammonia escape rate instrument

圖2 取樣管道系統(tǒng)圖Fig.2 Sampling pipeline system diagram

圖3 取樣截面圖Fig.3 Sampling section

圖4 氨逃逸率儀表改造示意圖Fig.4 Schematic diagram of ammonia escape rate meter reconstruction

1）氨逃逸率測點延長管連續(xù)運行18 個月后，由于長期受到煙道內(nèi)大流量、大面積、高頻率煙氣沖刷和高溫下重力影響，導(dǎo)致延長管中下部分出現(xiàn)較大幅度形變。

2）氨逃逸率預(yù)制法蘭焊接在煙道內(nèi)側(cè)壁與上側(cè)壁上，由于高溫影響，煙道壁出現(xiàn)小幅度拉伸、張裂，在鍋爐或脫硝系統(tǒng)出現(xiàn)吹灰控制時氨逃逸率儀表穩(wěn)定性下降[2]。

2 解決方案

2017 年，電廠對#2 爐脫硝SCR 區(qū)取樣裝置進(jìn)行了改造，將之前的單點取樣改造為多點取樣，取樣裝置改造示意圖如圖2 所示。在脫硝出口處將部分煙氣利用引風(fēng)機負(fù)壓吸至空預(yù)器后進(jìn)行測量。

#2 爐脫硝系統(tǒng)出口煙氣取樣裝置改造施工方案為將煙道橫向分為7 等份，入口煙道為12.2m，出口煙道為12m，大概1.7m 間隔各取一個取樣管面向煙氣流動方向深入煙道中，每個取樣管出口均有一個一次閥門，每個取樣管之后進(jìn)行聯(lián)通，聯(lián)通后的母管通過混合器進(jìn)行煙氣混合，脫硝CEMS 取樣裝置放置于混合器中央，采取斜插式分布。每個橫向插入的煙氣取樣管在縱向上再分為5 個均等份，入口為4m，出口為4.8m。從排布上看，此次煙道取樣改造屬于網(wǎng)格法取樣，在12.2×4、12×4.8 的煙道上設(shè)置了42 個方格，每個方格的交點即為煙氣取樣點，共設(shè)置取樣點30個取樣點進(jìn)行混合取樣分析。#6 爐脫硝系統(tǒng)出口煙氣取樣裝置改造取樣截面圖如圖3 所示。

#2 爐脫硝SCR 區(qū)氨逃逸率儀表改造是在脫硝取樣裝置改造的基礎(chǔ)上進(jìn)行的同步改造，具體改造方案如圖4 所示。在混合器后方增加一個半包圍結(jié)構(gòu)，通過半包圍結(jié)構(gòu)的拐彎處安裝三通管道，氣流走半包圍方向，氨表監(jiān)測半包圍結(jié)構(gòu)內(nèi)拐彎的地方。

3 改造效果

在對氨逃逸率儀表進(jìn)行改造的過程中，需要確認(rèn)氨逃逸率儀表是否可以滿足其測量所需環(huán)境。經(jīng)過檢查與整理，熱控人員對氨表測量環(huán)境進(jìn)行了確認(rèn)和處理，處理方法如下：

1）氨逃逸率儀表為保證測量精度，需要保障抽取出來的煙氣溫度在200℃以上，這樣不會析出硫酸氫銨等物質(zhì)，也可以防治氨氣混合物溶于水而影響測量數(shù)值的準(zhǔn)確性。在混合器運行過程中將溫度原件插入混合器中測量溫度為220℃，為進(jìn)一步保證約束條件，增加保溫棉來確保溫度長期、穩(wěn)定地處于200℃以上。

2）氨逃逸率接收端與發(fā)射端布置距離存在最大距離與最小距離，最小距離不能低于1.2m，否則激光接收頻率將會出現(xiàn)混亂，從而影響測量效果。按照圖4 所示，熱控人員選取接收端與發(fā)射端距離為1.5m，從而解決了布置距離的約束條件。

3）為保證氨逃逸率儀表所測數(shù)據(jù)為煙道內(nèi)真實值，所以取樣管路中必須有煙氣流過，且取樣管道流速與煙道內(nèi)部相近。熱控人員對混合器內(nèi)煙氣氧量與鍋爐脫硝SCR 煙道內(nèi)氧量進(jìn)行多次比對發(fā)現(xiàn)，混合器內(nèi)煙氣氧量與鍋爐脫硝SCR 煙道氧量值偏差小于5%，氧量值最大值與最小值誤差偏差小于2%。

對氨逃逸率儀表取樣管路的改造，通過圖4 并結(jié)合實際效果可以發(fā)現(xiàn)：

a）將煙氣引出煙道進(jìn)行測量，可以避免傳統(tǒng)原位測量中延長管被高溫加熱后的變形問題，改造后煙氣取樣管與取樣煙道合二為一，不會存在因為焊接在鍋爐壁上的預(yù)埋法蘭冷熱態(tài)產(chǎn)生的張力拉伸與拉裂。因此，改造后氨逃逸率儀表的維護(hù)成本被有效控制。

b）改造前，氨表接收端、發(fā)送端的距離長達(dá)半個煙道，且存在3m 高度差，維護(hù)人員在夜班照明不足的情況下檢修，容易出現(xiàn)安全事故。改造后，由于氨逃逸率儀表接收端與發(fā)射端之間的距離減少為1.5m 且為同平面，大大減少了熱控人員在處理氨表問題上存在的安全隱患問題，維護(hù)人員可以由之前的2 ～3 人減少為1 ～2 人。因此，改造后氨逃逸率儀表的維護(hù)難度降低了許多。

c）改造前，由于鍋爐吹灰、負(fù)荷變動等因素引起煙道內(nèi)含灰量突變、煙氣流量突增，這些因素都大大影響了氨逃逸率儀表透光度的穩(wěn)定性保持效果。改造后，通過將煙氣取樣管與取樣煙道合二為一，煙道內(nèi)煙氣擺動、爐壁振動將不再影響氨表的透光度；鍋爐吹灰與脫硝吹灰，由于煙氣混合器大小變徑問題，混合器有效地將煙道內(nèi)灰塵進(jìn)行了處理，且鍋爐負(fù)荷變動、吹灰器運行也不會引起煙氣混合器內(nèi)煙塵出現(xiàn)大幅度地變化，從而使得氨表透光度可靠性提升。因此，改造后氨逃逸率儀表的維護(hù)頻率大大降低了。

4 結(jié)論

將氨逃逸率儀表由原位法改造為抽取式測量，抽取是在脫硝CEMS 煙氣取樣管的基礎(chǔ)上進(jìn)行的改造。在脫硝出口處引取樣管通過取樣風(fēng)機抽取至空預(yù)器之后，在取樣管路上制造一個“π”型管道，將氨逃逸率儀表安裝在“π”型管道的直管段。通過修改對光長度后，對光難度將會變得很低，而且抽取管道是在煙道外部的，這樣可以解決取樣管振動和形變因素，減小維護(hù)難度，增加維護(hù)周期與設(shè)備可靠性。