周　燦，陳一鳴

（1.華電電力科學(xué)研究院山東分院，山東濟(jì)南250002；2.山東電力研究院，山東濟(jì)南250002）

SCR脫硝在線儀表數(shù)據(jù)異常原因分析

周燦1，陳一鳴2

（1.華電電力科學(xué)研究院山東分院，山東濟(jì)南250002；2.山東電力研究院，山東濟(jì)南250002）

SCR在線儀表的準(zhǔn)確是實(shí)現(xiàn)脫硝系統(tǒng)自動穩(wěn)定運(yùn)行、煙氣污染物（NOX）達(dá)標(biāo)排放的基本條件。文章描述了在線儀表數(shù)據(jù)異常的常見現(xiàn)象，通過進(jìn)行脫硝系統(tǒng)停噴氨試驗(yàn)對數(shù)據(jù)異常現(xiàn)象進(jìn)行初步判斷，從煙氣在線分析儀表的準(zhǔn)確性、煙氣在線分析儀采樣系統(tǒng)是否存在漏氣現(xiàn)象、熱工控制系統(tǒng)故障排查、在線儀表采樣代表性等幾個方面進(jìn)行異常原因分析。

SCR脫硝在線儀表；數(shù)據(jù)異常；原因分析

0　引言

選擇性催化還原法（Selective Catalytic Reduction，SCR）脫硝技術(shù)對鍋爐煙氣NOx控制效果十分顯著、技術(shù)較為成熟，目前已成為世界上應(yīng)用最多、最有成效的一種煙氣脫硝技術(shù)。合理的布置及溫度范圍下，可以達(dá)到80%～90%的脫硝效率[1]。

SCR脫硝在線儀表[2]能夠?qū)崟r了解煙氣中污染物（NOX）的含量，控制脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行效率，其中的脫硝進(jìn)、出口NOX濃度表、O2量表是實(shí)現(xiàn)脫硝系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基本表記。同時協(xié)同脫硝出口的NH3逃逸表，可以實(shí)現(xiàn)控制NH3逃逸濃度、降低脫硝劑耗量、減輕空預(yù)器堵塞及尾部煙道的腐蝕等目的。在線儀表的重要性不言而喻，監(jiān)測數(shù)據(jù)必須具備準(zhǔn)確性、代表性。

1　SCR脫硝在線儀表數(shù)據(jù)異?，F(xiàn)象

目前火電廠大型機(jī)組常見的煙氣處理流程為由省煤器出來的鍋爐煙氣進(jìn)入SCR脫硝系統(tǒng)脫除大部分NOX[3]，經(jīng)空氣預(yù)熱器降低煙氣溫度后進(jìn)入干式除塵器脫除絕大部分煙塵，然后進(jìn)入石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)（FGD）脫除大部分SO2，凈煙氣最后經(jīng)煙囪排入大氣。由流程看，NOX的脫除設(shè)施為SCR脫硝系統(tǒng)，SCR處理過的煙氣NOX濃度在到達(dá)煙囪排放時理論上是不變的。

實(shí)際運(yùn)行中，部分電廠出現(xiàn)了脫硝系統(tǒng)SCR出口處在線儀表NOX濃度顯示值比煙囪處煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)（cems）NOX濃度顯示值小的異?，F(xiàn)象，現(xiàn)就異常原因進(jìn)行分析探討。

2　原因分析

2.1脫硝系統(tǒng)停噴氨試驗(yàn)

首先，通過脫硝系統(tǒng)停噴氨試驗(yàn)來檢驗(yàn)脫硝進(jìn)出口在線測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。試驗(yàn)應(yīng)在鍋爐燃燒穩(wěn)定的狀態(tài)下進(jìn)行，以保證進(jìn)入脫硝系統(tǒng)的NOX濃度基本穩(wěn)定。試驗(yàn)時采用手工檢測的方式進(jìn)行NOX濃度測試，來驗(yàn)證在線儀表的準(zhǔn)確性。注意手工檢測位置應(yīng)與在線儀表采樣探頭位置靠近，同時記錄檢測時間，保證手工檢測數(shù)據(jù)與在線檢測數(shù)據(jù)具備可比性。

脫硝停噴氨一段時間后，正常情況下，SCR進(jìn)、出口NOX濃度應(yīng)與手工測試值基本一致。如果出現(xiàn)不一致的情況，可以判斷相應(yīng)位置檢測數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，但此時還不能判斷數(shù)據(jù)異常的具體原因，需要進(jìn)行下面的排查。

2.2煙氣在線分析儀表準(zhǔn)確性排查

電廠煙氣外排集合點(diǎn)為煙囪，此處的煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)（cems）由有資質(zhì)的第三方公司負(fù)責(zé)運(yùn)營，監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳電廠所在地的環(huán)保局。第三方對cems采用定期校驗(yàn)的方法，以確保分析儀正常穩(wěn)定運(yùn)行、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤。當(dāng)出現(xiàn)前述異?，F(xiàn)象時，可及時通報(bào)第三方運(yùn)營公司，請他們進(jìn)行額外的校驗(yàn)，確保cems數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

電廠脫硝系統(tǒng)進(jìn)、出口在線分析儀表由電廠儀表班負(fù)責(zé)定期校驗(yàn)工作。當(dāng)出現(xiàn)異?，F(xiàn)象時，通知儀表班進(jìn)行例行外校驗(yàn)工作。方法為使用標(biāo)準(zhǔn)氣體分別對SCR進(jìn)、出口煙氣在線分析儀進(jìn)行NOX、O2校驗(yàn)，記錄在線分析儀指示數(shù)值，計(jì)算與標(biāo)氣定值的差值以及相對誤差，判斷在線分析儀的準(zhǔn)確性。校驗(yàn)時注意標(biāo)準(zhǔn)氣體在有效使用期內(nèi)。

若SCR出口處在線儀表NOX濃度存在較大偏差，可判定此處儀表出現(xiàn)漂移或故障現(xiàn)象。

2.3煙氣在線分析儀采樣系統(tǒng)漏氣現(xiàn)象排查

取同一煙氣分別進(jìn)入脫硝SCR反應(yīng)器A側(cè)進(jìn)口、B側(cè)進(jìn)口、A側(cè)出口、B側(cè)出口在線分析儀采樣管路，記錄指示數(shù)值，分析判斷采樣系統(tǒng)漏氣現(xiàn)象。例如將脫硝SCR反應(yīng)器A側(cè)入口NOX取樣管從采樣泵出口接入五通連接件，四個出口分別接入SCR反應(yīng)器A、B側(cè)進(jìn)、出口四套在線儀表的采樣管路，觀察分析儀數(shù)值，如果4組數(shù)值差別不大，說明采樣系統(tǒng)沒有漏點(diǎn)，如存在1組或2組數(shù)據(jù)偏小較多，則可以判斷出采樣系統(tǒng)存在漏氣現(xiàn)象。

2.4熱工控制系統(tǒng)故障排查

由熱工專業(yè)對脫硝在線儀表的參數(shù)、邏輯、量程、定值的設(shè)置進(jìn)行檢查核對，具體包括：對環(huán)保參數(shù)設(shè)置進(jìn)行檢查，確保DCS與CEMS儀表參數(shù)設(shè)置保持一致；對邏輯進(jìn)行檢查，看是否按標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算公式要求進(jìn)行的組態(tài)，邏輯是否有誤；對在線儀表的定值及量程設(shè)置進(jìn)行檢查，看是否存在量程選擇、定值設(shè)置不合理，甚至超量程、超定值的現(xiàn)象[4]。

2.5在線儀表采樣點(diǎn)位代表性的排查

在經(jīng)過上面的排查后，還未找到數(shù)據(jù)異常原因的話，則應(yīng)考慮進(jìn)行煙氣NOX均布性試驗(yàn)來確定異常原因。

常見SCR出口煙氣在線分析儀一般設(shè)置3個采樣管，3路樣氣匯合后進(jìn)入分析儀，采樣管伸入煙道的深度一般為一固定值。進(jìn)行煙氣NOX均布性試驗(yàn)來判斷采樣探頭數(shù)量、插入煙道位置及深度是否具備代表性。下面結(jié)合某電廠600MW機(jī)組實(shí)例介紹試驗(yàn)方法。

在機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定、脫硝正常運(yùn)行工況下，進(jìn)行脫硝進(jìn)、出口煙氣NOX濃度分布均勻性測試[5]。試驗(yàn)位置選擇靠近煙氣在線儀表采樣探頭的測孔（如圖所示a、b、c），脫硝在線探頭插入煙道深度均為1.2m。人工檢測每個測孔選取3個測點(diǎn)（1、2、3），進(jìn)入煙道深度分別為2.4m、1.8m、1.2m，其中a3、b3、c3測點(diǎn)深度與在線探頭深度保持一致。煙氣試驗(yàn)手工測試及在線測點(diǎn)分布圖見圖1。

圖1　煙氣試驗(yàn)手工測試及在線測點(diǎn)分布圖

煙氣成分檢測結(jié)果見表1，煙氣偏差檢測結(jié)果見表2、表3。

表1　脫硝入口、出口煙氣成分檢測結(jié)果

表2　脫硝入口、出口煙氣偏差結(jié)果

表3　脫硝在線探頭位置煙氣偏差檢測結(jié)果

煙氣NOX均布試驗(yàn)結(jié)果顯示，脫硝入口A側(cè)煙道單點(diǎn)測試值與煙道均值偏差最大為4.39%，NOX均布性較好。B側(cè)煙道c2測點(diǎn)與煙道均值偏差為-10.32%，其余8點(diǎn)均小于±10%，均布性基本滿足要求。脫硝入口A、B側(cè)在線探頭位置煙氣偏差分別為1.46%、1.29%，在線采樣點(diǎn)具備代表性。脫硝出口A、B側(cè)煙道單點(diǎn)測試值與煙道均值偏差最大分別為90.00%、57.81%，偏差≥10%的測點(diǎn)有14個，占比78%，NOX均布性均較差。脫硝出口A、B側(cè)在線探頭位置煙氣偏差分別為-18.33%、-15.63%，在線探頭位置煙氣采樣不具備代表性。

試驗(yàn)結(jié)果表明，由于脫硝出口在線位置煙氣未充分混合，NOX均布性均較差，而煙囪cems處NOX濃度為煙氣充分混合后的檢測數(shù)據(jù)，因此與上游脫硝出口在線數(shù)據(jù)存在偏差，無法對應(yīng)，數(shù)據(jù)異常原因找到。

3　處理措施

當(dāng)SCR脫硝在線儀表測量數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時，可從以下幾點(diǎn)采取處理措施。

（1）加強(qiáng)在線分析儀表的定期巡檢、維護(hù)、校驗(yàn)工作，使其滿足標(biāo)準(zhǔn)“固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范（HJ/T 75-2007）”[6]及“固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求與監(jiān)測方法（HJ/T 76-2007）”[7]中對在線表計(jì)日常運(yùn)行的質(zhì)量保證。

（2）對脫硝系統(tǒng)DCS的邏輯、量程等進(jìn)行排查，編制《環(huán)保系統(tǒng)數(shù)據(jù)量程及定值清冊》，規(guī)范各種參數(shù)量程和定置的管理。嚴(yán)格執(zhí)行DCS組態(tài)修改流程及修改審批手續(xù)，嚴(yán)格執(zhí)行《熱工控制系統(tǒng)安全措施票》制度。

（3）如果在線儀表采樣不具備測試代表性，可調(diào)整在線采樣探頭位置。同時開展脫硝系統(tǒng)性能優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)，通過采取噴氨控制優(yōu)化、噴氨分配閥調(diào)平等措施，使脫硝出口NOX濃度盡量分布均勻，便于在線監(jiān)測。

4　結(jié)語

當(dāng)SCR脫硝煙氣在線分析儀表出現(xiàn)數(shù)據(jù)異?，F(xiàn)象時，應(yīng)及時查找異常原因，采取針對性的處理措施，使在線監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，確保脫硝設(shè)施的安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

[1]西安熱工研究院編著.火電廠SCR煙氣脫硝技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2013.

[2]孫克勤，韓祥.燃煤電廠煙氣脫硝設(shè)備及運(yùn)行[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[3]陳進(jìn)生.火電廠煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法[M].北京：中國電力出版社，2008.

[4]谷俊杰，李建強(qiáng)，高大明，等.熱工控制系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社，2011.

[5]國家環(huán)境保護(hù)局.GB/T 16157-1996.固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法[S].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1996.

[6]國家環(huán)境保護(hù)總局.HJ/T 75-2007.固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2007.

[7]國家環(huán)境保護(hù)總局.HJ/T 76-2007.固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求與監(jiān)測方法[S].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2007.

Analysis of Abnormal Causes of SCR Denitration on-line Instrument Data

ZHOU Can，CHEN Yi-ming

（Shandong Branch of Huadian Electric Power Research Institute，Jinan 250002，China；Shandong Electric Power Research Institute，Jinan 250002，China）

The accuracy of SCR is the basic condition to realize the automatic and stable operation of the denitrification system and the discharge of flue gas pollutants（NOX）.In this paper，the common phenomenon of abnormal data in the line is described，and the abnormal phenomena of the data are preliminarily judged by the test of the ammonia removal system，from the flue gas on-line analysis instrument accuracy，flue gas on-line analyzer sampling system if there is leakage phenomenon，thermal control system troubleshooting，on-line instrumentation and sampling representative and so on several aspects of analysis of the cause of abnormal.

SCR denitration on-line instrument；data exception；cause analysis

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2015.05.008

X773

B

2095-3429（2015）05-0036-03

周燦（1981-），男，山東鄒城人，工學(xué)學(xué)士，工程師，主要從事電力環(huán)保工作。

2015-08-19

2015-09-30