關于熱式氣體流量計在脫硝采樣系統改造與優化中的應用
點擊次數：1665 發布時間：2021-01-25 16:18:39
摘要：簡要概述中電投寧夏臨河電廠的脫硝系統流程，總結在脫硝采樣系統優化改造之前存在的問題，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，提高電廠的經濟性以及達到國家的節能環保要求。
1 研究背景
臨河發電廠一期為 2×熱式氣體流量計，1 號、2 號熱式氣體流量計分別于 2011 年 6 月 12 日、7 月 2 日完成 168 小時試運行 , 投產發電。其中 1 號、2 號熱式氣體流量計分別于 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，簡稱 SCR。系統自投運以來，由北京中電興業有限公司設計生產的脫硝采樣器暴露出的問題較多，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，后來幾經分析和調研，并逐一改進，故障發生率穩步下降，取得了明顯的效果。
1.1 脫硝采樣系統簡介
CEMS（Continuous Emission Monitoring System） 即連續煙氣監測系統，本廠使用直接抽取采樣法進行測量。其工作原理：被分析的煙氣經過探頭后，被該探頭內裝的燒結濾芯所過濾；樣氣過濾后成為較純凈的氣體，經過電伴熱管線進入冷凝器除水、二次過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。本廠脫硝 CEMS 系統設備由北京中電興業公司提供，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，用于測量煙氣 NO 含量，出口為一條取樣管線，用于測量煙氣中 NO、O2 含量，NOx 的值由 NO 乘以經驗值換算而來。
1.2 脫硝采樣系統改造背景
國家頒布的新標準中關于氮氧化物（ NOx ）的排放質量濃度的限值為 100 mg ／ｍ ３ ，且要求到 2015 年國內已運行和新建火電熱式氣體流量計要全部安裝煙氣脫硝設施。隨著環保新標準的實施，火力發電廠鍋爐減排壓力越來越大，脫硝作為減少 NOx 排放的主要手段，成為“十二五”期間火電企業面臨的首要任務 ，隨著節能環保的要求越來越高，NOx 測量精準程度的要求也越來越高 。本廠自脫硝投運以來一直存在 NOx 測量不準確、不穩定的問題，導致供氨調門無法投自動，嚴重影響到 NOx 排放的穩定性，嚴重違背了節能環保的理念。
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化
2.1 采樣管線過濾環節的優化
在投運之初，1B 出口每次在反吹結束時取樣管線存在憋壓現象，導致蠕動泵出口橡膠管瞬間膨脹，加速了橡膠管的老化程度，需要經常更換橡膠管。經多方查找，反復驗證確認，發現問題出現在燒結濾芯上。因中電興業公司提供的燒結濾芯較小且過濾效果差，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，由此造成反吹時管線存在憋壓現象。所以聯系了中電興業公司專門定做了過濾效果好的大號濾芯，這樣在源頭上就能過濾掉大部分的煙氣灰塵，并更換了測量氣室入口清潔過濾器，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水進灰被污染，好后將原來已經污染的氣室更換掉。
2.2 更換冷凝器
由于以前的冷凝器雙進雙出是集成在一根冷凝罐上，冷凝效果不是很理想，蠕動泵出口很少有冷凝水排出，冷凝罐出力差。經多方考察取證，決定選用雙級冷凝罐，冷凝罐為單好分開的兩個，經實際使用驗證后，能夠達到所需要的冷凝效果。
3 改造優化后的效果
在改造優化之前，出入口 4 個測點經常存在測量偏小或者壞點的現象，熱控人員需要花費大量的時間和精力去處理缺陷，極大地增加了重復的工作量，每個月脫硝的缺陷幾乎占到總缺陷數的 25%。經過此次 #1 熱式氣體流量計的脫硝采樣系統的改造優化后，NO 示值穩定可靠（圖 1），噴氨調門可以投入自動，提升了本廠的自動投入率，減輕了運行的監盤壓力，并且幾乎沒有缺陷，減少了熱控維護人員的工作量。
4 結語
經過對本廠脫硝采樣管路的優化改造，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強度，極大地降低了維護費用，在改造優化之前，由于管線過濾效果差，平均每個月就需要清洗一次采樣泵，每季度更換一次采樣泵，改造優化后采樣泵均能使用到其平均壽命（9 個月），僅此一項每年可為公司節約 4.3 萬元。二是徹底根治了 NOx 長期測量不準，極大地提高了 NOx測量的精確性。三是可以使噴氨調門投自動，使出口 NOx 的值保持在理想范圍內，降低了運行人員的監盤強度。四是提高了噴氨的經濟性，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，預防了因噴氨量過多而產生的亞硫酸氨銨鹽堵塞空氣預熱器受熱面，進而引起引風機的喘振，危及熱式氣體流量計運行安全。
1 研究背景
臨河發電廠一期為 2×熱式氣體流量計，1 號、2 號熱式氣體流量計分別于 2011 年 6 月 12 日、7 月 2 日完成 168 小時試運行 , 投產發電。其中 1 號、2 號熱式氣體流量計分別于 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，簡稱 SCR。系統自投運以來，由北京中電興業有限公司設計生產的脫硝采樣器暴露出的問題較多，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，后來幾經分析和調研，并逐一改進，故障發生率穩步下降，取得了明顯的效果。
1.1 脫硝采樣系統簡介
CEMS（Continuous Emission Monitoring System） 即連續煙氣監測系統，本廠使用直接抽取采樣法進行測量。其工作原理：被分析的煙氣經過探頭后，被該探頭內裝的燒結濾芯所過濾；樣氣過濾后成為較純凈的氣體，經過電伴熱管線進入冷凝器除水、二次過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。本廠脫硝 CEMS 系統設備由北京中電興業公司提供，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，用于測量煙氣 NO 含量，出口為一條取樣管線，用于測量煙氣中 NO、O2 含量，NOx 的值由 NO 乘以經驗值換算而來。
1.2 脫硝采樣系統改造背景
國家頒布的新標準中關于氮氧化物（ NOx ）的排放質量濃度的限值為 100 mg ／ｍ ３ ，且要求到 2015 年國內已運行和新建火電熱式氣體流量計要全部安裝煙氣脫硝設施。隨著環保新標準的實施，火力發電廠鍋爐減排壓力越來越大，脫硝作為減少 NOx 排放的主要手段，成為“十二五”期間火電企業面臨的首要任務 ，隨著節能環保的要求越來越高，NOx 測量精準程度的要求也越來越高 。本廠自脫硝投運以來一直存在 NOx 測量不準確、不穩定的問題，導致供氨調門無法投自動，嚴重影響到 NOx 排放的穩定性，嚴重違背了節能環保的理念。
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化
2.1 采樣管線過濾環節的優化
在投運之初，1B 出口每次在反吹結束時取樣管線存在憋壓現象，導致蠕動泵出口橡膠管瞬間膨脹，加速了橡膠管的老化程度，需要經常更換橡膠管。經多方查找，反復驗證確認，發現問題出現在燒結濾芯上。因中電興業公司提供的燒結濾芯較小且過濾效果差，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，由此造成反吹時管線存在憋壓現象。所以聯系了中電興業公司專門定做了過濾效果好的大號濾芯，這樣在源頭上就能過濾掉大部分的煙氣灰塵，并更換了測量氣室入口清潔過濾器，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水進灰被污染，好后將原來已經污染的氣室更換掉。
2.2 更換冷凝器
由于以前的冷凝器雙進雙出是集成在一根冷凝罐上，冷凝效果不是很理想，蠕動泵出口很少有冷凝水排出，冷凝罐出力差。經多方考察取證，決定選用雙級冷凝罐，冷凝罐為單好分開的兩個，經實際使用驗證后，能夠達到所需要的冷凝效果。
3 改造優化后的效果
在改造優化之前，出入口 4 個測點經常存在測量偏小或者壞點的現象，熱控人員需要花費大量的時間和精力去處理缺陷，極大地增加了重復的工作量，每個月脫硝的缺陷幾乎占到總缺陷數的 25%。經過此次 #1 熱式氣體流量計的脫硝采樣系統的改造優化后，NO 示值穩定可靠（圖 1），噴氨調門可以投入自動，提升了本廠的自動投入率，減輕了運行的監盤壓力，并且幾乎沒有缺陷，減少了熱控維護人員的工作量。
4 結語
經過對本廠脫硝采樣管路的優化改造，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強度，極大地降低了維護費用，在改造優化之前，由于管線過濾效果差，平均每個月就需要清洗一次采樣泵，每季度更換一次采樣泵，改造優化后采樣泵均能使用到其平均壽命（9 個月），僅此一項每年可為公司節約 4.3 萬元。二是徹底根治了 NOx 長期測量不準，極大地提高了 NOx測量的精確性。三是可以使噴氨調門投自動，使出口 NOx 的值保持在理想范圍內，降低了運行人員的監盤強度。四是提高了噴氨的經濟性，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，預防了因噴氨量過多而產生的亞硫酸氨銨鹽堵塞空氣預熱器受熱面，進而引起引風機的喘振，危及熱式氣體流量計運行安全。