某電廠鍋爐SNCR脫硝系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行及常見問題、異常情況分析處理

垃圾發(fā)電搬磚工 今天 1脫硝工藝概述 某電廠2×300MW機(jī)組采用上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的N300-16.7/538/538型300MW中間再熱空冷凝汽式汽輪機(jī)，本裝置是雙缸、雙排汽、空冷、中間再熱、凝汽式汽輪機(jī)。2007年12月正式投入商業(yè)運(yùn)行，2014年8月15日，#1、2機(jī)組完成循環(huán)流化床鍋爐脫硝改造168小時試運(yùn)投入運(yùn)行。 某電廠為2×300MW循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組，脫硝系統(tǒng)采用SNCR技術(shù)，其原理是采用尿素溶液在鍋爐旋風(fēng)分離器內(nèi)，吸收高溫?zé)煔獾臒崃繜峤鉃榘保∟H3），并于煙氣中的氮氧化物（NOX）進(jìn)行還原反應(yīng)生成氮?dú)猓∟2）和水（H2O）過程，我先介紹以下電廠脫硝系統(tǒng)主要運(yùn)行參數(shù)： 1）脫硝效率在50%以上時，出口NOx在排放100mg/m3以下。 2）尿素儲存箱尿素設(shè)計濃度50%。 3）混合器出口尿素濃度在4~8%。 4）稀釋水泵流量在2.5~6t/h。 2 SNCR脫硝技術(shù)簡介 1）尿素脫硝工藝(SNCR)被廣泛推廣的環(huán)保技術(shù)之一。 主要應(yīng)用于各大、中型火力發(fā)電廠，并成為國內(nèi)新建火電廠煙氣脫硝推廣工藝技術(shù)。 2）SNCR與SCR脫硝技術(shù)比較。 優(yōu)點(diǎn)：投資少、無毒、無污染，還原劑不會產(chǎn)生爆炸，選址無特殊要求和防護(hù)等。 缺點(diǎn)：運(yùn)行成本高，尿素消耗量大，脫硝效率相對較低，成本受季節(jié)影響較大等。 3 脫硝NOx產(chǎn)生原因分析 1） 燃料型。燃料組成成分及揮發(fā)份、熱值、SO2含量的不同，對NOx產(chǎn)生影響較為明顯，這里不做詳細(xì)論述。 2） 氧化型。在爐溫變化不大情況下，鍋爐過?？諝庀禂?shù)越大。NOx產(chǎn)生量越多，是NOx產(chǎn)生主要原因之一。 3） 熱力型。鍋爐溫度越高，爐內(nèi)溫度分布不均勻。NOx產(chǎn)生量越大，是NOx產(chǎn)生最主要原因。 4） 催化劑型。蒙西電廠采用爐內(nèi)干法---爐外濕法聯(lián)合脫硫，爐內(nèi)干法脫硫劑---石灰石是NOx催化劑，控制爐內(nèi)干法--石灰石用量，可以減少NOx生成量。 4 蒙西電廠脫硝系統(tǒng)存在問題分析 4.1脫硝自動設(shè)計不合理。 1）尿素輸送泵、稀釋水泵出口，混合器入口無壓力測點(diǎn)。 2）尿素輸送泵是變頻電機(jī)，稀釋水泵電機(jī)是工頻電機(jī)， 3）尿素輸送泵電機(jī)變頻自動，跟蹤稀釋水泵出口門前壓力。 4）脫硝尿素輸送泵混合器調(diào)門跟蹤凈煙氣NOx，稀釋水泵混合器調(diào)門跟蹤尿素輸送泵流量，比例為1:4，當(dāng)尿素輸送泵混合器調(diào)門開大過程中，稀釋水泵出口門前壓力降低較明顯，尿素輸送泵電機(jī)頻率降低，反之升高。 4.2 爐內(nèi)干法-石灰石脫硫Ca/S偏大，石灰石利用率偏低。爐內(nèi)干法-石灰石脫硫自動不能投入，調(diào)整不及時，過剩石灰石造成NOx大量產(chǎn)生。 4.3爐內(nèi)干法-石灰石系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定不好，石灰石-旋轉(zhuǎn)給料閥不能實(shí)現(xiàn)自動調(diào)節(jié)。是造成NOx跟隨爐溫、石灰石加入量大幅波動。如：不下料、下料不均勻，石灰石旋轉(zhuǎn)給料閥調(diào)節(jié)特性差等原因。 4.4爐內(nèi)干法-石灰石脫硫反應(yīng)是吸熱反應(yīng)過程。 1）石灰石從環(huán)境溫度加熱到與SO2反應(yīng)溫度。 2）爐內(nèi)脫硫是熱力型反應(yīng)，需要吸收爐內(nèi)熱量。 4.5蒙西電廠脫硫、脫硝系統(tǒng)不是按照超凈排放參數(shù)設(shè)計的。為了滿足超凈排放要求，啟用爐內(nèi)-干法脫硫，增加脫硝系統(tǒng)不穩(wěn)定性和壓力。 4.6脫硝尿素濃度配比不合理。機(jī)組長時間低負(fù)荷運(yùn)行時，尿素濃度配比不合理，凈煙氣NOx長時間保持較低值運(yùn)行，造成尿素溶液浪費(fèi)。 4.7機(jī)組負(fù)荷變化率大。鍋爐調(diào)整存在一定滯后性，爐溫控制、過?？諝饪刂?、爐內(nèi)石灰石調(diào)節(jié)不及時，達(dá)不到與機(jī)組負(fù)荷變化同步，造成NOx大量產(chǎn)生，是造成尿素消耗量快速增加原因之一。 5 脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化 5.1尿素自動的運(yùn)行優(yōu)化； 根據(jù)運(yùn)行試驗(yàn)和摸索，在保證凈煙氣NOx濃度符合超凈排放環(huán)保要求的前提下，為了降低脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行成本減少尿素消耗量。對我廠脫硝系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行優(yōu)化,運(yùn)行優(yōu)化具體內(nèi)容如下： 1）尿素輸送泵電機(jī)變頻自動跟蹤目標(biāo)值，由跟蹤尿素稀釋水泵出口門前壓力，改為跟蹤尿素輸送泵出口門前壓力。 2）當(dāng)尿素輸送泵流量小于0.6t/h，保持尿素輸送泵門前壓力不低于0.6 MPa，當(dāng)尿素輸送泵流量大于0.6t/h，尿素輸送泵門前壓力不低于0.8MPa。 3）當(dāng)尿素輸送泵出口流量大于1.0t/h時，尿素輸送泵出口門前壓力低于0.6 MPa時，尿素泵電機(jī)變頻直接升至50Hz，提高尿素輸送泵響應(yīng)速率。 4）脫硝畫面截圖 5.2脫硝尿素濃度運(yùn)行優(yōu)化； 機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行、燃燒比較穩(wěn)定時，尿素濃度在50%時（設(shè)計濃度），尿素輸送泵電機(jī)頻率最低30%時，混合器出口調(diào)門最低10%時，尿素輸送泵流量0.23t/h左右，吸收塔凈煙氣NOx值控制偏低，通過運(yùn)行優(yōu)化，保證超凈排放前提下，尿素溶液濃度保持在38%，在低負(fù)荷能夠降低尿素用量效果明顯，高負(fù)荷運(yùn)行時，通過增加尿素輸送泵流量，能夠控制吸收塔凈煙氣NOx值在30mg/m3范圍以內(nèi)，滿足超凈排放要求。 5.3干法-濕法聯(lián)合脫硫運(yùn)行優(yōu)化； 某電廠脫硫工藝采用爐內(nèi)干法-爐外濕法聯(lián)合協(xié)調(diào)脫硫運(yùn)行方式。 優(yōu)點(diǎn)：能夠適應(yīng)煤質(zhì)硫份變化，在70%負(fù)荷率以下，能夠提高摻燒高硫煤比例。 缺點(diǎn)：爐內(nèi)干法脫硫劑-石灰石是NOx催化劑 。在條件允許情況下，以濕法脫硫為主，濕法脫硫不能滿足超凈排放要求時，在投入爐內(nèi)-干法脫硫，采取措施有： 1）嚴(yán)格控制吸收塔入口SO2含量。吸收塔入口SO2含量控制在1600～2400mg/m3。 2）低負(fù)荷運(yùn)行時吸收塔入口SO2含量保持上限運(yùn)行，高負(fù)荷運(yùn)行時吸收塔入口SO2含量保持下限運(yùn)行，既能滿足脫硫超凈排放，減少石灰石對NOx催化生成作用，降低尿素消耗量。 5.4爐內(nèi)—爐外聯(lián)合脫硫，凈煙氣SO2、原煙氣SO2、NOx變化。 5.5 爐內(nèi)—爐外聯(lián)合脫硫，凈煙氣SO2、原煙氣SO2、NOx波幅變 5.6機(jī)組負(fù)荷快速變化時脫硝自動優(yōu)化； 機(jī)組負(fù)荷快速增加或降低時，由于爐溫控制、爐內(nèi)干法脫硫石灰石控制存在慣性和滯后。 1）當(dāng)尿素輸送泵流量大于1.4t/h（尿素輸送泵最大流量1.6t/h），凈煙氣NOX含量大于30mg/m3時，發(fā)聲光報警，手動工頻啟動備用尿素輸送泵。 2) 凈煙氣NOX含量低于25mg/m3時，尿素輸送泵流量小于1.2t/h，手動停止備用尿素輸送泵，保證凈煙氣NOX不超標(biāo)情況下，降低尿素用量。 3) 運(yùn)行中嚴(yán)禁解列脫硝自動，出現(xiàn)參數(shù)異常，可臨時解列自動，參數(shù)正常后，立即恢復(fù)自動運(yùn)行方式。 6 優(yōu)化經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對比 6.1 超凈排放月度經(jīng)濟(jì)指標(biāo)； 注：4月份沒有實(shí)行超凈排放，億Kwh尿素用量50噸，5月份開始進(jìn)行超凈排放試驗(yàn)。 6.2脫硝超凈排放月度經(jīng)濟(jì)指標(biāo)變化曲線； 7 不同負(fù)荷下參數(shù)匯總 7.1 2016年超凈排放運(yùn)行參數(shù)表 注：單臺尿素輸送泵最大出力1.6t/h，流量計最大顯示1.9t/h，負(fù)荷大幅波動時，兩臺尿素輸送泵運(yùn)行，流量按照=1.6×2×0.8計算得出，僅供參考。 7.2不同運(yùn)行工況下，尿素用量與混合器濃度曲線 8 脫硝自動曲線 8.1 #1機(jī)組脫硝自動優(yōu)化后，尿素流量與調(diào)門曲線截圖 2016.7.30 12:04～2016.7.30 19:05 7小時曲線 8.2 #1機(jī)組脫硝自動優(yōu)化后，尿素流量與調(diào)門曲線截圖 2016.7.30 6:53～2016.7.31 1:02 16小時曲線 8.3 #2機(jī)組脫硝自動優(yōu)化后，尿素流量與調(diào)門曲線截圖 2016.11.12 1:30～2016.11.12 8:04 7小時 8.4 #2機(jī)組脫硝自動優(yōu)化后，尿素流量與調(diào)門曲線截圖 2016.11.6 3:52～2016.11.7 19:53 32小時曲線 9 脫硝自動優(yōu)化運(yùn)行總結(jié) 9.1 尿素輸送泵混合器調(diào)門與流量變化特性 1）低負(fù)荷運(yùn)行時，尿素輸送泵流量0.23t/h。 2）單臺尿素輸送泵運(yùn)行時，尿素輸送泵混合器調(diào)門與流量大幅波動，短時間內(nèi)流量和調(diào)門變化范圍較大，流量變化范圍主要集中范圍在0.3～1.2t/h，調(diào)門變化范圍主要集中范圍在25 ～90%之間。 3）兩臺尿素輸送泵運(yùn)行時，表現(xiàn)為流量、調(diào)門開度在表計最大量程處直線運(yùn)行。 9.2 脫硝自動實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)： 1）自動實(shí)時性。 2）自動穩(wěn)定性。 3）降低尿素消耗量。 10 脫硝經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析 1） 某電廠在超凈排放以前，脫硝億Kwh電量尿素消耗量30～50噸，脫硝系統(tǒng)一直保持手動運(yùn)行方式，流量控制在最低，尿素儲存箱濃度在10%左右，混合器出口尿素濃度在2～4%之間，能夠滿足機(jī)組NOx排放要求。 2） 2016年5月，某電廠開始進(jìn)行超凈排放試驗(yàn)，當(dāng)月尿素消耗量就達(dá)到104噸。 3） 2016年6月份，某電廠全月按照超凈排放標(biāo)準(zhǔn)控制參數(shù)，當(dāng)月尿素消耗量達(dá)到160噸。給廠里經(jīng)營帶來很大壓力。 4） 2016年10月份，脫硝系統(tǒng)尿素消耗量與優(yōu)化前的6月份相比，億Kwh電量尿素消耗量減少65噸。 5） 2016年，某電廠預(yù)計發(fā)電量26億Kwh，按照每噸尿素1500元計算，按照10月份尿素消耗量計算，一年降低脫硝尿素成本253.5萬元。 11 脫硝設(shè)備異常及處理經(jīng)驗(yàn) 11.1尿素輸送泵出力不足？ 1）聯(lián)系檢修清理尿素輸送泵入口濾網(wǎng)。 2）檢查備用泵出口逆止門。 11.2地坑泵（殘液泵）不上水如何處理？ 關(guān)閉放水總門，開啟稀釋水箱放水門，稍開總放水門，放水管道流出熱水，關(guān)閉總放水門，開啟地坑泵注水門，注水一分鐘，關(guān)閉注水門，稀釋水箱放水門。 11.3尿素儲存箱響聲異常原因？ 1）尿素儲存箱溫度低，投入蒸氣加熱。 2）攪拌器機(jī)械故障，聯(lián)系檢修。 11.4氨逃逸在線信號報警，如何處理？ 1）檢查噴槍流量是否均勻。 2）壓縮空氣壓力是否正常。 3）混合器出口尿素濃度是否超過設(shè)計濃度。 4）提高稀釋水量或降低尿素流量。 5）聯(lián)系檢修檢查噴槍是否磨損。 11.5噴槍流量如何調(diào)整？ 1）在尿素輸送泵流量與稀釋水泵流量大于5t/h情況下，關(guān)小最大兩組噴槍流量計后出口門，控制最大、最小兩組噴槍流量偏差小于0.2t/h。 2）支管壓力偏差＜平均值1/3，偏差＞平均值1/3，聯(lián)系檢修檢查噴槍。（壓力高：噴槍堵。壓力低：噴槍磨損） 11.6噴槍壓縮空氣作用：霧化尿素溶液。 11.7噴槍流化風(fēng)作用：保護(hù)、冷卻噴槍，降低噴槍尿素套管溫度，防止尿素在噴槍套管中結(jié)晶，避免高溫?zé)煔庵苯記_刷搶頭。 11.8為什么制備尿素過程中，對水溫有什么要求？ 1）尿素在溶解過程中吸收熱量，溶解水溫低，不利于尿素溶解。 2）濃度為50%尿素溶液結(jié)晶溫度18℃，為了防止尿素不能充分溶解，溶解水溫度設(shè)計為80℃。 11.9脫硝系統(tǒng)出現(xiàn)哪些情況，聯(lián)系鍋爐或值長？ 1) 吸收塔原煙氣SO2濃度大于2400mg/m3或小于＜1600mg/m3。 2）負(fù)荷低于200MW時，尿素輸送泵流量大于1.0t/h。 3) 負(fù)荷大于200MW時，尿素輸送泵流量大于1.4t/h。 4) 負(fù)荷大幅變動時，兩臺尿素泵運(yùn)行，NOx大于30mg/m3。