350MW機組脫硝系統(tǒng)及其控制方案淺析

1、第第 頁350MW機組脫硝系統(tǒng)及其控制方案淺析 【摘要】新疆石河子天富熱電廠2350MW國產(chǎn)超臨界參數(shù)燃煤汽輪發(fā)電機組同時采用東鍋選擇性催化復原技術(shù)的煙氣脫硝裝置，于 年底兩臺機組煙氣脫硝裝置投入運行。本文詳細介紹了新疆石河子天富熱電廠的煙氣脫硝技術(shù)的原理、工藝流程及其控制方法。 【關(guān)鍵詞】選擇性催化復原法（Selective catalytic reduction，簡稱SCR）；系統(tǒng)原理；工藝流程；儀表和控制系統(tǒng) 1 系統(tǒng)原理 脫硝原理采用選擇性催化復原方法，該反響發(fā)生在裝有催化劑的反響器里，煙氣與噴入的氨在催化劑的作用下反響，實現(xiàn)脫出氮氧化合物。煙氣中的氮氧化合物通常由95%的NO和5%的

2、NO2組成，它們通過以下反響轉(zhuǎn)化成水和氮氣。 4 NO+4 NH3+ O2 4 N2+6 H2O 4NH3+2NO2+O23N2+6H2O 1 NO2+1 NO +2 NH32 N2 + 3 H2O NOX的轉(zhuǎn)化率由如下公式表示： Nox 脫硝效率% NOxin 反響器進口NOx濃度 NOxout 反響器出口NOx濃度 2 工藝流程簡單介紹 本工程脫銷裝置主要由兩個系統(tǒng)組成，一個是SCR系統(tǒng)，另一個是復原劑供給系統(tǒng)，即氨供給系統(tǒng)。SCR子系統(tǒng)的主要設(shè)備位于SCR區(qū)域，即鍋爐尾部區(qū)域。氨供給系統(tǒng)主要設(shè)備位于電廠東北部位復原劑制備區(qū)域。氨供給系統(tǒng)制備的氣態(tài)氨經(jīng)沿廠區(qū)管架的氣態(tài)氨管道送入位于SCR區(qū)

3、域的氨/空氣混合器與稀釋空氣混合后，由AIG系統(tǒng)注入到SCR入口煙道中。 2.1 SCR系統(tǒng) 煙氣在鍋爐出口處被平均分成兩路，每路煙氣并行進入一個垂直布置的SCR反響器里，即每臺鍋爐配有兩個反響器，在反響器里煙氣向下流過均流器、催化劑層，隨后進入回轉(zhuǎn)式空氣預熱器、靜電除塵器、引風機和FGD，最后通過煙囪排入大氣。 SCR 系統(tǒng)包括：煙氣系統(tǒng)、觸媒系統(tǒng)。煙氣系統(tǒng)主要包括稀釋風機、氨/空氣混合器，氨流量控制閥，噴氨關(guān)斷閥，噴氨格柵等。氣態(tài)氨來自公用系統(tǒng)氨制備區(qū)，與稀釋風機提供的空氣按照一定的體積比例通過氨/空氣混合器混合后經(jīng)過噴氨格柵注入反響器，為脫硝工藝系統(tǒng)提供復原劑。稀釋風機為兩用一備；噴氨格

4、柵包括噴氨母管、噴氨支管，每根支管上裝有手動流量調(diào)節(jié)裝置，其作用為粗調(diào)進口煙道截面上的噴氨濃度分布。噴氨檢測裝置為每個反響器一套，主要由1 個噴氨流量控制閥和1 個噴氨關(guān)斷閥組成，用于控制系統(tǒng)的噴氨量。觸媒采用蜂窩式催化劑，主要活性成分為TiO2和V2O5，少量的WO3。本工程催化劑層按2+1層，即2層催化劑設(shè)計層加1層催化劑預留層，每層設(shè)置2臺吹灰器。 2.2 氨供給系統(tǒng) 液氨用罐車運到現(xiàn)場，通過氨卸載裝置卸載到液氨貯罐中。貯罐中的液氨送到蒸發(fā)器中蒸發(fā)產(chǎn)生氣態(tài)氨。氨卸載壓縮機抽取氨貯罐中的氨氣，經(jīng)壓縮后將槽車的液氨推擠入液氨貯罐中。兩個貯罐互為備用設(shè)計。液氨進入蒸發(fā)槽，使用壓差和液氨自身的重

5、力勢能實現(xiàn)。本工程有兩個液氨泵，僅用于當冬天室外氣溫極低時作為液氨罐向蒸發(fā)器供氨液用。氨泵設(shè)計為一用一備。 本工程液氨蒸發(fā)采用電加熱器來提供熱量，加熱介質(zhì)為乙二醇。蒸發(fā)器出口氨氣管道上裝有壓力控制閥和流量調(diào)節(jié)閥，使進入煙道的氨氣壓力控制在一定范圍內(nèi)。蒸發(fā)器上裝有壓力和溫度測量裝置，使加熱介質(zhì)的溫度維持在一定范圍，確保液氨轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)。蒸發(fā)器裝有通風閥。 氣態(tài)氨與被加熱后的稀釋空氣在混合器AIG系統(tǒng)稀釋后，經(jīng)氨注射柵格注入SCR反響器入口前的煙道中。噴射系統(tǒng)設(shè)置手動閥和孔板流量系統(tǒng)用于在調(diào)試運行期間進展調(diào)節(jié)，使每個噴嘴的氨流量到達運行要求。 在氨供給區(qū)的儲罐區(qū)域、蒸發(fā)區(qū)域和卸載區(qū)域均布置有氨氣泄漏

6、檢測器。，以檢測氨氣的泄漏，并顯示大氣中氨的濃度。當檢測器測得大氣中氨濃度過高時，在機組控制室會發(fā)出警報，操作人員采取必要的措施，以防止氨氣泄漏的異常情況發(fā)生。 在氨制備區(qū)設(shè)有排放系統(tǒng)，使液氨儲存和供給系統(tǒng)的氨排放管路為一個封閉系統(tǒng)，將經(jīng)由氨氣稀釋槽吸收成氨廢水后排放至廢水池，再經(jīng)由廢水泵送到廢水處理站。 氨罐冷卻噴淋水的排放與事故狀態(tài)下廢氨水等排入采用合流排入，共用一個排放系統(tǒng)。 3 儀表和控制系統(tǒng) 3.1 總體控制方案 SCR系統(tǒng)作為單元機組DCS系統(tǒng)的一個子站分別納入到單元機組DCS系統(tǒng)進展控制，復原劑存儲、制備、供給系統(tǒng)那么作為公用DCS系統(tǒng)的一個遠程I/O站納入到公用DCS系統(tǒng)進展控

7、制。公用DCS和單元機組DCS之間通過冗余的光纖通訊連接。整個脫銷不設(shè)單獨操作員站和工程師站，運行人員直接通過集控室中單元機組DCS操作員站完成對脫硝系統(tǒng)參數(shù)和設(shè)備的監(jiān)控，氨制備區(qū)的監(jiān)控在公用DCS上實現(xiàn)。 3.2 儀表和控制邏輯 3.2.1 氨供給系統(tǒng)儀表和控制邏輯 每一貯罐配有一個磁翻板液位計，在就地顯示和單元機組控制室DCS 顯示控制屏上顯示氨罐液位參數(shù)，在DCS進展高位和低位保護。 蒸發(fā)器配有檢測熱媒（乙二醇水溶液）液位計，通過DCS來進展控制和保護。每個蒸發(fā)器出口裝有液氨液位計，當液位低于50mm 時，DCS 控制終端屏上將報警；當液位高于500mm 時，DCS 控制終端屏上將報警，

8、并自動關(guān)閉蒸發(fā)器。蒸發(fā)器配有檢測熱媒（乙二醇水溶液）熱電阻用于溫度的控制，DCS 通過PID 調(diào)節(jié)自動控制熱媒溫度為60。蒸發(fā)器配有熱媒（乙二醇水溶液）溫度開關(guān)，用于蒸發(fā)器熱媒的超溫度保護。蒸發(fā)器出口氨管道上安裝有檢測氨氣溫度的熱電阻，當溫度低于0或高于48，DCS 控制終端屏上將報警。蒸發(fā)器出口氨管道上安裝有檢測氨氣壓力的壓力變送器， DCS 控制終端屏可以設(shè)定報警值。每個蒸發(fā)器出口安裝有自力式壓力調(diào)節(jié)閥，以確保供給SCR 的氣態(tài)氨具有恒定的壓力。壓力調(diào)節(jié)閥出口亦設(shè)有壓力開關(guān)，當檢測到壓力分別低于或高于設(shè)定值時，DCS 控制終端屏上將報警，并自動關(guān)閉蒸發(fā)器的氣態(tài)氨供給即關(guān)閉出口閥。 從蒸發(fā)器

9、出口壓力調(diào)節(jié)閥流出的氣態(tài)氨經(jīng)管線分別進入氨流量監(jiān)測段，入口氨氣壓力由分別由壓力表就地指示，流量、溫度和壓力分別由孔板流量計、熱電阻、壓力變送器檢測，這些數(shù)據(jù)由AI 信號輸入DCS。由DCS采取相應的壓力補償或溫度補償，提醒操作人員采取措施。 進入氨注射柵格氨/空氣混合物中氨濃度設(shè)計為不超過5%（體積百分比）。氨氣流量由閉環(huán)控制系統(tǒng)控制，流量計測得的流量經(jīng)溫度和壓力修正。作為工藝控制數(shù)據(jù)進入DCS 的氨氣PI 流量控制器。DCS 根據(jù)SCR 反響器出口的NOX檢測值和設(shè)定值間的差值計算需要增加的氣氨流量，再加上流量計測得的流量與稀釋空氣流量比較和計算氨的濃度，確保沒有超過準許最大氨的濃度設(shè)計值（

10、10%）。如果比較結(jié)果合格，PI 控制器計算閥門控制變量并控制流量調(diào)節(jié)閥的開度。 氨流量關(guān)斷閥按廠家及標準的要求在DCS上實現(xiàn)自動聯(lián)鎖保護，如果氨流量關(guān)斷閥自動聯(lián)鎖關(guān)閉，DCS 將關(guān)閉信號傳給氨流量開斷閥，維持關(guān)閉狀態(tài)。 3.2.2 SCR 反響器儀表和控制邏輯 煙道上設(shè)置必要測點用于SCR 反響的監(jiān)測和控制，主要如下： SCR 入口NOX：每個反響器入口煙道（AIG 前）設(shè)置一個NOX測點，用于監(jiān)測SCR 入口NOX濃度。 反響器入口溫度：每個反響器入口煙道設(shè)置有溫度監(jiān)測點，用于監(jiān)測SCR 入口溫煙氣溫度。 反響器出口溫度：每個反響器出口煙道設(shè)置有溫度監(jiān)測點，用于監(jiān)測SCR 出口溫煙氣溫度。 SCR 出口NOX：每個反響器出口煙道（AIG 前）設(shè)置一個NOX測點，用于監(jiān)測SCR 出口NOX濃度。 反響器進出口（催化劑）差壓：每個反響器安裝有催化劑進出口的差壓計。 反響器出口O2 濃度：每個反響器出口設(shè)置一個O2 測點以測量煙氣中的O2 濃度，用于NOX 測量值的修正。 每個反響器進口NOX。 出口NOX 和出口O2 的測量采用一套UL