王有利

摘 要：通過對機(jī)組實施超低排放改造后，可能引發(fā)脫硝系統(tǒng)液氨過噴的原因進(jìn)行全面分析和總結(jié)，研究制定切實可行且行之有效的應(yīng)對措施，減少和杜絕液氨過噴現(xiàn)象。從設(shè)計源頭抓起，強(qiáng)化設(shè)備問題隱患治理，科學(xué)做好鍋爐配風(fēng)和制粉系統(tǒng)優(yōu)化運行等調(diào)整工作，進(jìn)一步做好日常監(jiān)管，及時修編完善脫硝系統(tǒng)優(yōu)化運行調(diào)整獎懲機(jī)制。脫硝系統(tǒng)液氨過噴問題能夠得到有效遏制，對實施超低排放改造后存在類似問題的脫硝機(jī)組具有一定借鑒和指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：超低排放改造;液氨過噴;原因分析;解決措施

中圖分類號：X773 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）12-0036-02

0 引言

2011年8月底，國務(wù)院公布《“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案》，要求新建燃煤機(jī)組全部安裝脫硝設(shè)施，單機(jī)容量30萬kW及以上機(jī)組全部加裝脫硝設(shè)施，故我國火電機(jī)組煙氣脫硝改造工作是從2012年開始進(jìn)行大范圍實施的。而僅僅過了不到4年，國家環(huán)保部就又發(fā)文（環(huán)發(fā)[2015]164號文）：關(guān)于印發(fā)《全面實施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》通知要求，到2020年，全國所有具備改造的燃煤電廠力爭實現(xiàn)超低排放，加快現(xiàn)役燃煤機(jī)組超低排放改造步伐，將東部地區(qū)原計劃2020年前完成的超低排放改造任務(wù)提前至2017前總體完成;將對東部地區(qū)的要求逐步擴(kuò)展至全國有條件地區(qū)，其中，中部地區(qū)力爭2018年前基本完成，西部地區(qū)在2020年前完成[1-3]。

上述文件的出臺，使得多數(shù)剛剛實施完脫硝改造的在役機(jī)組，脫硝系統(tǒng)在運行不到3年的情況下就不得不再次進(jìn)行全面改造。由于超低排放環(huán)保指標(biāo)控制標(biāo)準(zhǔn)相對改造前大幅提升（NOx由200mg/Nm3下調(diào)至50mg/Nm3）且環(huán)?？己藰?biāo)準(zhǔn)也進(jìn)一步提高，使得運行調(diào)整難度和強(qiáng)度隨之增加。同時，由于在短時間內(nèi)集中進(jìn)行超低排放改造，使得無論從設(shè)計、設(shè)備制造還是施工，在技術(shù)、人員以及設(shè)計上都顯得準(zhǔn)備不足，再加上電廠方面為了減少對年度任務(wù)指標(biāo)的影響，對改造工期一壓再壓，造成邊設(shè)計邊施工現(xiàn)象比較普遍，進(jìn)而造成部分電廠在實施完超低排放改造后，陸續(xù)出現(xiàn)液氨消耗量和氨逃逸率指標(biāo)嚴(yán)重超出設(shè)計值問題。

1 脫硝系統(tǒng)液氨過噴的危害

通過各種事故案例可以看到，實施超低排放改造的機(jī)組，由于各種原因造成脫硝系統(tǒng)液氨過噴所帶來的危害主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）脫硝催化劑活性變差，效率下降，使用壽命縮短，氮氧化物小時均值超標(biāo)現(xiàn)象增加;（2）空預(yù)器堵灰現(xiàn)象加劇，進(jìn)出口差壓增大，一次風(fēng)機(jī)運行穩(wěn)定性下降，帶負(fù)荷能力嚴(yán)重不足。同時，空預(yù)器變形問題明顯，動靜之間磨擦問題加劇，嚴(yán)重的造成空預(yù)器電機(jī)超載，機(jī)組被迫停運;（3）引風(fēng)機(jī)動葉執(zhí)行機(jī)構(gòu)由于煙氣中硫酸氫氨含量偏高，風(fēng)機(jī)動葉根部結(jié)晶問題嚴(yán)重，風(fēng)機(jī)出力受限;（4）電袋除塵器一電場放電電極和收塵極板結(jié)晶現(xiàn)象嚴(yán)重，一電場收塵率大幅下降，同時造成布袋除塵糊袋現(xiàn)象加劇，布袋差壓嚴(yán)重超出設(shè)計允許值;（5）機(jī)組運行維護(hù)成本增加，即采購液氨費用增加、空預(yù)器高壓水沖洗次數(shù)增加、電袋除塵器布袋清洗費用增加，嚴(yán)重的會造成布袋運行壽命大幅減少，引風(fēng)機(jī)電耗增加明顯;（6）脫硝系統(tǒng)運行穩(wěn)定性持續(xù)下降，脫硝效率無法得到有效保證，氮氧化物指標(biāo)超標(biāo)運行概率大幅增加，嚴(yán)重分散了運行人員監(jiān)盤的精力。

2 造成液氨過噴的原因分析

2.1 設(shè)計上的不足

如對北方地區(qū)火電機(jī)組長時間參與深度調(diào)峰工作預(yù)估不足，對機(jī)組長時間在40%以下低負(fù)荷運行的危害認(rèn)識不足，造成催化劑模塊數(shù)量和體積選擇偏低，進(jìn)而造成脫硝效率設(shè)計偏低;對由于煤價大幅波動相應(yīng)帶來的煤質(zhì)的變化預(yù)判不夠，造成設(shè)備改造后實際燃用煤質(zhì)與設(shè)計煤質(zhì)存在較大偏差，從而造成制粉系統(tǒng)運行方式與改造前后相差較大，氧量的控制標(biāo)準(zhǔn)無法達(dá)到預(yù)期值;超低排放改造中沒有對硝區(qū)原噴氨格柵方式和噴嘴數(shù)量進(jìn)行相應(yīng)改造，造成噴氨均勻性得不到保證;對原脫硝系統(tǒng)存在的問題隱患重視不夠，在實施超低排放改造過程中沒有進(jìn)行相應(yīng)整改，使得部分脫硝機(jī)組在沒有實施超低排放改造前過分顯露出的問題在超低排放改造后顯著暴露;改造前沒有通過數(shù)學(xué)建模的方式對煙道的流場進(jìn)行模擬，沒有對脫硝入口煙氣導(dǎo)流板進(jìn)行重新調(diào)整。

2.2 設(shè)備上的不足

催化劑選型不合理或品質(zhì)較差，性能得不到有效保證;脫硝氣氨調(diào)門自動邏輯不夠完善，造成氣氨調(diào)門無法有效投入自動;硝區(qū)出入口氮氧化物、氧量等測點故障率高、準(zhǔn)確率不足且與凈煙氣出口測點偏差較大;鍋爐本體配風(fēng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障率高，部分煤層輔助風(fēng)擋板開度無法做到有效關(guān)閉，造成鍋爐燃燒中心氧量供給無法做到有效壓制;鍋爐燃燒動力場不均衡，鍋爐脫硝兩側(cè)煙氣量和氧量偏差嚴(yán)重，造成脫硝系統(tǒng)兩側(cè)出入口氮氧化物指標(biāo)偏差較大，從而引發(fā)某一側(cè)氣氨調(diào)門開度偏大。

2.3 日常運行調(diào)整和監(jiān)管上的不足

機(jī)組實施超低排放改造后，沒有及時進(jìn)行性能試驗，對存在的問題和隱患沒有及時分析，相關(guān)運行調(diào)整指導(dǎo)措施和考核管理規(guī)定沒有及時制定，造成運行人員沒有形成統(tǒng)一認(rèn)識，調(diào)整過于隨意;對脫硝系統(tǒng)液氨過噴現(xiàn)象可能帶來的危害估計不足，待問題隱患暴露出來后已為時過晚;對氣氨混合比、稀釋風(fēng)機(jī)流量指標(biāo)關(guān)注度不夠;在DCS畫面中沒有及時增加氮氧化物小時均值顯示功能;機(jī)組在低負(fù)荷和深度調(diào)峰運行期間，鍋爐制粉系統(tǒng)和送風(fēng)機(jī)優(yōu)化運行工作執(zhí)行的不好，造成鍋爐氧量偏大，脫硝入口氮氧化物指標(biāo)嚴(yán)重超出設(shè)計值。

2.4 管理理念和指導(dǎo)方向上的不足

過分強(qiáng)調(diào)超低排放改造后環(huán)保指標(biāo)達(dá)標(biāo)運行的重要性，而忽略了對氮氧化物指標(biāo)日常運行中應(yīng)該正?？刂茦?biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)和確認(rèn)以及對過噴行為的處罰，造成運行人員對脫硝氣氨調(diào)門自動的設(shè)定值不盡合理，為避免超標(biāo)考核，經(jīng)常出現(xiàn)氮氧化物指標(biāo)長時間在低位運行的同時，氣氨調(diào)門開度卻仍保持在較高位運行狀態(tài);為實現(xiàn)機(jī)組并列后環(huán)保指標(biāo)就達(dá)標(biāo)排放的標(biāo)準(zhǔn)，只能在違反脫硝運行規(guī)程的前提下，在脫硝入口煙溫嚴(yán)重低于脫硝系統(tǒng)最低允許投入溫度的情況下（機(jī)組正常啟動，并網(wǎng)初期脫硝入口煙溫一般在270℃左右），強(qiáng)行通過增大液氨消耗量的方式來控制氮氧化物指標(biāo)達(dá)標(biāo)排放，該時間少則2h，多則3h～4h。此種運行方式，直接造成催化劑活性變差，甚至失效。類似的還有，機(jī)組在運行期間，由于高加泄漏原因，同樣會出現(xiàn)脫硝入口煙溫在嚴(yán)重低于脫硝系統(tǒng)最低允許投入溫度情況下，強(qiáng)行投入脫硝系統(tǒng)。

3 應(yīng)對措施

3.1 在物防方面

更換脫硝系統(tǒng)原有供氨流量計，保證其測量精度和量程能夠符合超低排放改造后運行調(diào)整和監(jiān)控要求，避免誤判;對噴氨格柵噴嘴數(shù)量進(jìn)行優(yōu)化，適當(dāng)增加噴嘴數(shù)量，以保證噴氨的均勻度和與煙氣的接觸面積;對故障率高的鍋爐本體配風(fēng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行必要更換或全面檢修，保證其動作的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性;在煤炭采購上，要努力確保實際燃用煤質(zhì)與超低排放改造設(shè)計時所采用的煤質(zhì)指標(biāo)相同或相近，從而確保機(jī)組在不同負(fù)荷段制粉系統(tǒng)優(yōu)化運行工作能夠得到有效落實，脫硝入口氮氧化物指標(biāo)均能達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。同時，要高度重視燃煤中硫分含量指標(biāo)，避免燃用高硫煤。

3.2 在技防方面

進(jìn)一步完善脫硝系統(tǒng)氣氨調(diào)門自動控制邏輯。將脫硝系統(tǒng)入口氮氧化物指標(biāo)納入到其自動控制中，來提升自動控制的靈敏性，同時增加調(diào)門開關(guān)上下限閉鎖功能;在DCS畫面和集控室大屏上增加氮氧化物小時均值顯示功能;在生產(chǎn)實時信息系統(tǒng)中的生產(chǎn)報表統(tǒng)計功能中增加“脫硝系統(tǒng)優(yōu)化運行調(diào)整數(shù)據(jù)統(tǒng)計報表”項目，以便專業(yè)進(jìn)行統(tǒng)計分析和考核;進(jìn)一步完善鍋爐和磨煤機(jī)保護(hù)動作邏輯，實現(xiàn)機(jī)組在深度調(diào)峰期間，制粉系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)“三運兩備”甚至“兩運三備”深度優(yōu)化運行模式，實現(xiàn)對鍋爐氧量的全面壓制，進(jìn)而實現(xiàn)對脫硝入口氮氧化物生成量以及指標(biāo)的積極管控;對鍋爐燃燒動力場以及脫硝入口煙氣流場分布情況進(jìn)行重新校核，通過計算機(jī)建模分析結(jié)果，利用機(jī)組停機(jī)檢修時機(jī)對鍋爐燃燒器進(jìn)行檢修和調(diào)整，對脫硝入口煙氣導(dǎo)流板進(jìn)行調(diào)整;對催化劑形式進(jìn)行改造，全力推進(jìn)寬負(fù)荷脫硝工作;在低負(fù)荷運行期間積極開展單側(cè)送風(fēng)機(jī)運行措施。

3.3 在人防方面

不斷修編、完善脫硝系統(tǒng)優(yōu)化運行調(diào)整考核細(xì)則。進(jìn)一步重申和明確鍋爐氧量和脫硫側(cè)凈煙道出口氮氧化物指標(biāo)合理控制范圍，并積極開展脫硝系統(tǒng)優(yōu)化運行調(diào)整勞動競賽活動;認(rèn)真組織開展超低排放改造后脫硝系統(tǒng)性能試驗，及時發(fā)現(xiàn)問題和隱患，并采取有針對性的整改措施，尤其是運行調(diào)整方面的不足，科學(xué)編制脫硝系統(tǒng)優(yōu)化運行調(diào)整指導(dǎo)措施;高度重視對脫硝系統(tǒng)監(jiān)測指標(biāo)的日常檢查和維護(hù)工作，要與第三方維護(hù)單位建立起良好的協(xié)作機(jī)制，保證環(huán)保監(jiān)控參數(shù)的穩(wěn)定性;做好對稀釋風(fēng)機(jī)出口風(fēng)量、壓力的監(jiān)視和檢查，定期對噴氨格柵調(diào)整門進(jìn)行有層次、有步驟地全開擾動操作，消除噴嘴堵塞現(xiàn)象;在有效杜絕液氨過噴的前提下，合理確定機(jī)組深度調(diào)峰下限值;積極開展一次風(fēng)機(jī)降壓運行工作;加強(qiáng)機(jī)組在啟動過程中的管理。在啟動第4臺磨煤機(jī)前，鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)要始終保持單側(cè)風(fēng)機(jī)運行狀態(tài)，機(jī)組并網(wǎng)后，盡早投運高加運行。同時，并網(wǎng)后第一個小時，不要過分強(qiáng)調(diào)氮氧化物超低排放，在保證不超過200mg/Nm3排放標(biāo)準(zhǔn)的前提下，盡量減少脫硝系統(tǒng)入口煙溫在低溫工況下（低于280℃）的噴氨量。

4 結(jié)論

通過上述措施的落實，某350MW正壓直吹式、四角切圓燃燒燃煤機(jī)組，脫硝系統(tǒng)的液氨消耗量由前期的100kg/h～120kg/h，下降至當(dāng)前的50t/h～60t/h，每年可節(jié)約液氨消耗量近350t，全面達(dá)到并優(yōu)于設(shè)計要求且處于同行先進(jìn)行列。同時，由于液氨過噴所引發(fā)的一系列問題和隱患也得到全面杜絕，機(jī)組運行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性得到大幅提升。

參考文獻(xiàn)

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

[2] GB-13223-2011，火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3] 環(huán)境保護(hù)部，國家發(fā)展和改革委員會，國家能源局.關(guān)于印發(fā)《全面實施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》的通知[Z].環(huán)發(fā)〔2015〕164號，2015-12-11.