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图1 SCR脱硝流程
1.2注氨系统
该系统在SCR脱硝装置前部(靠近锅炉后墙一侧)等距离安装8组注氨系统,每组注氨系统又包括3层(A、B、C层)喷氨支管;每层支管一分为四(见图2)深入烟道内不同深度,深入烟道的每根管道上等距离安装多个喷嘴。每根喷氨支管上安装1个手动蝶阀和1套流量计,通过调节阀门开度来调节每根支管供氨流量,可实现烟道内宽度和深度方向喷氨量调整。
图2 喷氨格栅外部管路图
1.3SCR喷氨自动控制系统
按原设计,该脱硝系统脱硝喷氨自动控制采用单回路调节,SCR反应器出口NOx质量浓度设定值与实际值的偏差经PID调节器运算后生成指令,调节氨流量调节阀开度(见图3)。原设计喷氨自动控制没有引入任何前馈量,因而无法投入自动运行。在原设计基础上引入总风量作为前馈,并以烟囱入口NOx质量浓度为主要控制目标。目前,该控制方式良好,在烟气仪表校验及机组大幅变负荷时自动调节良好,但在启停磨煤机时需要人为干预设定值的偏置,才能保证调节系统正常。
图3 喷氨调节阀原控制逻辑
2 典型故障分析
2.1氨气供应不足
氨气供应不足主要体现在SCR反应区需要的氨气量得不到足够的供应,在供氨系统无外漏的情况下,造成该故障的主要原因为供氨系统压力低及供氨管路系统不畅通,因此应从氨站内氨气制备系统和供氨管路系统进行故障分析。
2.1.1液氨蒸发器出力不足
由图1可知,该脱硝氨气制备系统简单,在液氨储罐液位正常情况下,供氨压力与液氨蒸发器出力相关。当锅炉喷氨量增大或液氨蒸发器加热蒸汽参数(设计加热蒸汽压力为0.15MPa,温度为170℃)下降时,液氨蒸发出的氨气降低,造成供氨压力下降。该公司SCR反应器设计有供氨压力低自动退出的保护。当气温低于-7℃时,蒸发器入口蒸汽压力不足0.1MPa,温度仅110℃左右,已接近饱和蒸汽参数,无法满足蒸发器需求,导致供氨压力低,脱硝退出。
经检查有以下问题:
(1)锅炉辅汽到氨站加热管道过长,管道压损大,约为0.5MPa;
(2)沿程管路保温效果不好,温降大,约为180K;
(3)沿程疏水阀开度过小,不能将管路的新生凝结水疏尽;
(4)氨站蒸发器间歇性用汽;
(5)氨站用汽为该路汽源的末端用户;
(6)辅汽联箱汽源为四抽供汽,滑压运行,机组负荷低时辅汽联箱压力低。
蒸发器加热蒸汽设计为锅炉辅助蒸汽,且温度不低于200℃,而实际仅为110℃左右,无法满足蒸发器对蒸汽的设计参数要求。经综合分析得出加热蒸汽品质低是导致蒸发器出力不足的主要原因。
为防止反应区供氨不足,主要采取了以下措施:
(1)将冷再至辅汽联箱压力投自动,防止机组负荷低造成氨站加热蒸汽压力过低;
(2)将沿程管路疏水微开,确保管道无积水;
(3)在分布式控制系统(DCS)中增加氨站加热蒸汽温度和压力低报警。现即使大气温度低于-10℃,且机组负荷低于500MW时,蒸发器入口蒸汽温度基本在220℃以上,压力均在0.3MPa以上,蒸发器热媒温度能稳定在70~80℃,完全达到运行要求。
2.1.2氨气管道堵塞
机组在缓冲罐出口氨气压力和温度均正常的情况下,SCR反应区氨气流量在供氨调节阀全开后仍然偏低。为防止脱硝超标,采用提高供氨压力、改善入炉煤煤质、改变磨煤机组组合、运行调整等辅助手段降低SCR反应器入口NOx质量浓度以减少喷氨量。为排查原因,利用氨气检漏仪对供氨管路系统进行检测排查,均未发现氨气外漏现象。经热控及机务现场试验,判断供氨管路系统各阀门阀芯无脱落。在脱硝系统停运隔离且已被氮气置换后,对阻火器进行解体检查,发现阻火器堵塞严重,对阻火器中结垢物质进行化验,其主要成分为Fe2O3及SiO2。为防止阻火器再次堵塞,在阻火器安装前,对供氨管路系统进行彻底吹扫。滤网及阻火器清堵完成、管道吹扫完毕后(清堵后的阻火器见图4),恢复系统,氨气流量明显增大。现将阻火器、供氨管道积灰检查纳入机组检修时必检项目。采取上述整改措施后,脱硝系统运行了约一年半时间,氨气供应稳定,满足全负荷下脱硝系统运行要求。
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