關(guān)于一體化渦街流量計在脫硝采樣系統改造與優(yōu)化中的應用
點(diǎn)擊次數：1578 發(fā)布時(shí)間：2021-01-06 11:35:22
摘要：簡(jiǎn)要概述中電投寧夏臨河電廠(chǎng)的脫硝系統流程，總結在脫硝采樣系統優(yōu)化改造之前存在的問(wèn)題，并分析原因，提出針對性的措施，以解決脫硝存在的主要缺陷，確保脫硝系統能夠穩定可靠地運行，提高電廠(chǎng)的經(jīng)濟性以及達到國家的節能環(huán)保要求。
1 研究背景
臨河發(fā)電廠(chǎng)一期為 2×一體化渦街流量計，1 號、2 號一體化渦街流量計分別于 2011 年 6 月 12 日、7 月 2 日完成 168 小時(shí)試運行 , 投產(chǎn)發(fā)電。其中 1 號、2 號一體化渦街流量計分別于 2014 年 05 月、06 月投入脫硝系統，并使用目前使用較廣泛的選擇性催化還原技術(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng) SCR。系統自投運以來(lái)，由北京中電興業(yè)有限公司設計生產(chǎn)的脫硝采樣器暴露出的問(wèn)題較多，特別是在該系統投運之初，脫硝 CEMS 系統的故障率較高，嚴重影響了整套脫硝系統的安全運行，后來(lái)幾經(jīng)分析和調研，并逐一改進(jìn)，故障發(fā)生率穩步下降，取得了明顯的效果。
1.1 脫硝采樣系統簡(jiǎn)介
CEMS（Continuous Emission Monitoring System） 即連續煙氣監測系統，本廠(chǎng)使用直接抽取采樣法進(jìn)行測量。其工作原理：被分析的煙氣經(jīng)過(guò)探頭后，被該探頭內裝的燒結濾芯所過(guò)濾；樣氣過(guò)濾后成為較純凈的氣體，經(jīng)過(guò)電伴熱管線(xiàn)進(jìn)入冷凝器除水、二次過(guò)濾后好終到達分析儀表。取樣探頭帶有電加熱器，從取樣探頭出口到分析儀表柜入口的取樣管采用電加熱取樣管，可將被分析氣體加熱到 90 ～ 120℃，從而避免煙氣中所含水分在輸運過(guò)程中冷凝或結凍，確保易溶于水的氣體組份的分析精度。本廠(chǎng)脫硝 CEMS 系統設備由北京中電興業(yè)公司提供，其中分析儀為 ABB AO2020 Uras14 型紅外分析儀，每臺鍋爐各設兩套，分為 A、B 側。其中，入口為一根取樣管線(xiàn)，用于測量煙氣 NO 含量，出口為一條取樣管線(xiàn)，用于測量煙氣中 NO、O2 含量，NOx 的值由 NO 乘以經(jīng)驗值換算而來(lái)。
1.2 脫硝采樣系統改造背景
國家頒布的新標準中關(guān)于氮氧化物（ NOx ）的排放質(zhì)量濃度的限值為 100 mg ／ｍ ３ ，且要求到 2015 年國內已運行和新建火電一體化渦街流量計要全部安裝煙氣脫硝設施。隨著(zhù)環(huán)保新標準的實(shí)施，火力發(fā)電廠(chǎng)鍋爐減排壓力越來(lái)越大，脫硝作為減少 NOx 排放的主要手段，成為“十二五”期間火電企業(yè)面臨的首要任務(wù) ，隨著(zhù)節能環(huán)保的要求越來(lái)越高，NOx 測量精準程度的要求也越來(lái)越高 。本廠(chǎng)自脫硝投運以來(lái)一直存在 NOx 測量不準確、不穩定的問(wèn)題，導致供氨調門(mén)無(wú)法投自動(dòng)，嚴重影響到 NOx 排放的穩定性，嚴重違背了節能環(huán)保的理念。
1.3 N O x 測量不準原因分析及解決辦法
2 脫硝采樣系統改造與優(yōu)化
2.1 采樣管線(xiàn)過(guò)濾環(huán)節的優(yōu)化
在投運之初，1B 出口每次在反吹結束時(shí)取樣管線(xiàn)存在憋壓現象，導致蠕動(dòng)泵出口橡膠管瞬間膨脹，加速了橡膠管的老化程度，需要經(jīng)常更換橡膠管。經(jīng)多方查找，反復驗證確認，發(fā)現問(wèn)題出現在燒結濾芯上。因中電興業(yè)公司提供的燒結濾芯較小且過(guò)濾效果差，容易積灰堵塞，造成煙氣的通透性較差，以及取樣探頭處容易板結，從而造成取樣流量始終偏低，由此造成反吹時(shí)管線(xiàn)存在憋壓現象。所以聯(lián)系了中電興業(yè)公司專(zhuān)門(mén)定做了過(guò)濾效果好的大號濾芯，這樣在源頭上就能過(guò)濾掉大部分的煙氣灰塵，并更換了測量氣室入口清潔過(guò)濾器，在浮子流量計出口與分析儀表入口之間加裝了阻水半透膜，有效防止了氣室再次進(jìn)水進(jìn)灰被污染，好后將原來(lái)已經(jīng)污染的氣室更換掉。
2.2 更換冷凝器
由于以前的冷凝器雙進(jìn)雙出是集成在一根冷凝罐上，冷凝效果不是很理想，蠕動(dòng)泵出口很少有冷凝水排出，冷凝罐出力差。經(jīng)多方考察取證，決定選用雙級冷凝罐，冷凝罐為單好分開(kāi)的兩個(gè)，經(jīng)實(shí)際使用驗證后，能夠達到所需要的冷凝效果。
3 改造優(yōu)化后的效果
在改造優(yōu)化之前，出入口 4 個(gè)測點(diǎn)經(jīng)常存在測量偏小或者壞點(diǎn)的現象，熱控人員需要花費大量的時(shí)間和精力去處理缺陷，極大地增加了重復的工作量，每個(gè)月脫硝的缺陷幾乎占到總缺陷數的 25%。經(jīng)過(guò)此次 #1 一體化渦街流量計的脫硝采樣系統的改造優(yōu)化后，NO 示值穩定可靠（圖 1），噴氨調門(mén)可以投入自動(dòng)，提升了本廠(chǎng)的自動(dòng)投入率，減輕了運行的監盤(pán)壓力，并且幾乎沒(méi)有缺陷，減少了熱控維護人員的工作量。
4 結語(yǔ)
經(jīng)過(guò)對本廠(chǎng)脫硝采樣管路的優(yōu)化改造，主要取得了以下成果：一是減少了脫硝 CEMS 系統的維護工作量，降低了熱控維護人員的勞動(dòng)強度，極大地降低了維護費用，在改造優(yōu)化之前，由于管線(xiàn)過(guò)濾效果差，平均每個(gè)月就需要清洗一次采樣泵，每季度更換一次采樣泵，改造優(yōu)化后采樣泵均能使用到其平均壽命（9 個(gè)月），僅此一項每年可為公司節約 4.3 萬(wàn)元。二是徹底根治了 NOx 長(cháng)期測量不準，極大地提高了 NOx測量的精確性。三是可以使噴氨調門(mén)投自動(dòng)，使出口 NOx 的值保持在理想范圍內，降低了運行人員的監盤(pán)強度。四是提高了噴氨的經(jīng)濟性，在保證煙囪出口 NOx 不超標的前提下，減少了噴氨量，降低了氨逃逸率，預防了因噴氨量過(guò)多而產(chǎn)生的亞硫酸氨銨鹽堵塞空氣預熱器受熱面，進(jìn)而引起引風(fēng)機的喘振，危及一體化渦街流量計運行安全。
1 研究背景
臨河發(fā)電廠(chǎng)一期為 2×一體化渦街流量計，1 號、2 號一體化渦街流量計分別于 2011 年 6 月 12 日、7 月 2 日完成 168 小時(shí)試運行 , 投產(chǎn)發(fā)電。其中 1 號、2 號一體化渦街流量計分別于 2014 年 05 月、06 月投入脫硝系統，并使用目前使用較廣泛的選擇性催化還原技術(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng) SCR。系統自投運以來(lái)，由北京中電興業(yè)有限公司設計生產(chǎn)的脫硝采樣器暴露出的問(wèn)題較多，特別是在該系統投運之初，脫硝 CEMS 系統的故障率較高，嚴重影響了整套脫硝系統的安全運行，后來(lái)幾經(jīng)分析和調研，并逐一改進(jìn)，故障發(fā)生率穩步下降，取得了明顯的效果。
1.1 脫硝采樣系統簡(jiǎn)介
CEMS（Continuous Emission Monitoring System） 即連續煙氣監測系統，本廠(chǎng)使用直接抽取采樣法進(jìn)行測量。其工作原理：被分析的煙氣經(jīng)過(guò)探頭后，被該探頭內裝的燒結濾芯所過(guò)濾；樣氣過(guò)濾后成為較純凈的氣體，經(jīng)過(guò)電伴熱管線(xiàn)進(jìn)入冷凝器除水、二次過(guò)濾后好終到達分析儀表。取樣探頭帶有電加熱器，從取樣探頭出口到分析儀表柜入口的取樣管采用電加熱取樣管，可將被分析氣體加熱到 90 ～ 120℃，從而避免煙氣中所含水分在輸運過(guò)程中冷凝或結凍，確保易溶于水的氣體組份的分析精度。本廠(chǎng)脫硝 CEMS 系統設備由北京中電興業(yè)公司提供，其中分析儀為 ABB AO2020 Uras14 型紅外分析儀，每臺鍋爐各設兩套，分為 A、B 側。其中，入口為一根取樣管線(xiàn)，用于測量煙氣 NO 含量，出口為一條取樣管線(xiàn)，用于測量煙氣中 NO、O2 含量，NOx 的值由 NO 乘以經(jīng)驗值換算而來(lái)。
1.2 脫硝采樣系統改造背景
國家頒布的新標準中關(guān)于氮氧化物（ NOx ）的排放質(zhì)量濃度的限值為 100 mg ／ｍ ３ ，且要求到 2015 年國內已運行和新建火電一體化渦街流量計要全部安裝煙氣脫硝設施。隨著(zhù)環(huán)保新標準的實(shí)施，火力發(fā)電廠(chǎng)鍋爐減排壓力越來(lái)越大，脫硝作為減少 NOx 排放的主要手段，成為“十二五”期間火電企業(yè)面臨的首要任務(wù) ，隨著(zhù)節能環(huán)保的要求越來(lái)越高，NOx 測量精準程度的要求也越來(lái)越高 。本廠(chǎng)自脫硝投運以來(lái)一直存在 NOx 測量不準確、不穩定的問(wèn)題，導致供氨調門(mén)無(wú)法投自動(dòng)，嚴重影響到 NOx 排放的穩定性，嚴重違背了節能環(huán)保的理念。
1.3 N O x 測量不準原因分析及解決辦法
2 脫硝采樣系統改造與優(yōu)化
2.1 采樣管線(xiàn)過(guò)濾環(huán)節的優(yōu)化
在投運之初，1B 出口每次在反吹結束時(shí)取樣管線(xiàn)存在憋壓現象，導致蠕動(dòng)泵出口橡膠管瞬間膨脹，加速了橡膠管的老化程度，需要經(jīng)常更換橡膠管。經(jīng)多方查找，反復驗證確認，發(fā)現問(wèn)題出現在燒結濾芯上。因中電興業(yè)公司提供的燒結濾芯較小且過(guò)濾效果差，容易積灰堵塞，造成煙氣的通透性較差，以及取樣探頭處容易板結，從而造成取樣流量始終偏低，由此造成反吹時(shí)管線(xiàn)存在憋壓現象。所以聯(lián)系了中電興業(yè)公司專(zhuān)門(mén)定做了過(guò)濾效果好的大號濾芯，這樣在源頭上就能過(guò)濾掉大部分的煙氣灰塵，并更換了測量氣室入口清潔過(guò)濾器，在浮子流量計出口與分析儀表入口之間加裝了阻水半透膜，有效防止了氣室再次進(jìn)水進(jìn)灰被污染，好后將原來(lái)已經(jīng)污染的氣室更換掉。
2.2 更換冷凝器
由于以前的冷凝器雙進(jìn)雙出是集成在一根冷凝罐上，冷凝效果不是很理想，蠕動(dòng)泵出口很少有冷凝水排出，冷凝罐出力差。經(jīng)多方考察取證，決定選用雙級冷凝罐，冷凝罐為單好分開(kāi)的兩個(gè)，經(jīng)實(shí)際使用驗證后，能夠達到所需要的冷凝效果。
3 改造優(yōu)化后的效果
在改造優(yōu)化之前，出入口 4 個(gè)測點(diǎn)經(jīng)常存在測量偏小或者壞點(diǎn)的現象，熱控人員需要花費大量的時(shí)間和精力去處理缺陷，極大地增加了重復的工作量，每個(gè)月脫硝的缺陷幾乎占到總缺陷數的 25%。經(jīng)過(guò)此次 #1 一體化渦街流量計的脫硝采樣系統的改造優(yōu)化后，NO 示值穩定可靠（圖 1），噴氨調門(mén)可以投入自動(dòng)，提升了本廠(chǎng)的自動(dòng)投入率，減輕了運行的監盤(pán)壓力，并且幾乎沒(méi)有缺陷，減少了熱控維護人員的工作量。
4 結語(yǔ)
經(jīng)過(guò)對本廠(chǎng)脫硝采樣管路的優(yōu)化改造，主要取得了以下成果：一是減少了脫硝 CEMS 系統的維護工作量，降低了熱控維護人員的勞動(dòng)強度，極大地降低了維護費用，在改造優(yōu)化之前，由于管線(xiàn)過(guò)濾效果差，平均每個(gè)月就需要清洗一次采樣泵，每季度更換一次采樣泵，改造優(yōu)化后采樣泵均能使用到其平均壽命（9 個(gè)月），僅此一項每年可為公司節約 4.3 萬(wàn)元。二是徹底根治了 NOx 長(cháng)期測量不準，極大地提高了 NOx測量的精確性。三是可以使噴氨調門(mén)投自動(dòng)，使出口 NOx 的值保持在理想范圍內，降低了運行人員的監盤(pán)強度。四是提高了噴氨的經(jīng)濟性，在保證煙囪出口 NOx 不超標的前提下，減少了噴氨量，降低了氨逃逸率，預防了因噴氨量過(guò)多而產(chǎn)生的亞硫酸氨銨鹽堵塞空氣預熱器受熱面，進(jìn)而引起引風(fēng)機的喘振，危及一體化渦街流量計運行安全。