陈艾波
黔西中水发电有限公司 贵州省 毕节市 551700
摘要：黔西电厂#3号机组经过一段时间的运行，脱硝系统的一些问题逐渐显现，一是SCR氨逃逸监测不准确且明显偏大，导致下游设备空预器压差增大，空预器堵塞较严重，影响机组安全稳定运行；二是SCR反应器喷氨支管阀门开度很少进行调节，调节没有监测依据，反应器内部催化剂层各个分区的脱硝效率、堵塞状况不清楚，局部氨逃逸严重。本文以此为背景进行探讨分析，并提出3号机组脱硝喷氨多点分区控制优化措施，以供参考。
关键词：电厂；脱硝喷氨；多点分区控制；精准喷氨
1工程概况
黔西电厂#3号机组脱硝喷氨多点分区控制优化项目，A/B侧各采用“8点测量/4分区控制”设计，每两个测点对应上游一个喷氨支路调节阀，在实现网络化测量的同时，也实现了测量与调节的一一对应。完整系统主要包括以下三个模块：SCR出口NOx/O2/NH3浓度同步巡测系统（测量层）、分区喷氨管路系统（执行层）和控制系统（控制层）。测量层的核心是获取SCR出口烟气参数分布，确定各分区喷氨偏差调节目标值，作为喷氨优化控制的主信号‘执行层的核心是构建“喷氨总阀+支管调节阀”串联调节的执行模块；控制层包括整个控制系统的软、硬件。
1.1项目改造目标
为保证脱硝系统安全经济运行、达标排放，本次对#3机组脱硝系统进行如下改造：
(1)SCR脱硝系统喷氨格栅分区优化改造；(2)加装两套SCR脱硝反应器出口全断面NOx/O2/NH3浓度同步取样巡测装置；(3)SCR脱硝喷氨总阀自动控制改造。本工程包含硬件部分和软件部分，硬件部分主要包括测量层（NOx/O2/NH3浓度分区测量系统）、控制系统（控制柜）；软件部分主要包括喷氨总量控制系统和分区测量控制系统。为保证本系统的顺利运行，特制定本调试方案。
1.2本次调试的主要目的
（1）单设备调试消除施工过程及设备本身存在的缺陷；（2）子系统调试，确保各子系统正常运行，为系统联调做准备；（3）系统联调，为系统试运行做准备，系统联调结束，进入试运行阶段。
2脱硝喷氨系统分析
2.1 SCR出口NOx/O2浓度同步巡测系统
在SCR出口与空预器进口之间，沿脱硝装置截面方向虚拟平均分割成8个近似正方形的分区，每个分区布置1根多点取样枪，样气经取样支路管线流至取样汇合管线，取样汇合管线上安装双通道NOx/O2在线分析仪和加拿大优胜氨逃逸分析仪，一拖8同步测量NOx/O2、氨逃逸分区浓度。
2.2分区喷氨管路系统
执行层主要将单侧SCR原有的喷氨支管分为4个分区，每个分区喷氨管上增加一个分区氨空流量计和分区调平阀（气动），实现分区在线可调节功能，根据测量层的测量结果对“总量控制阀+分区调平阀+支管调节阀”三级阀门进行串联控制和调节。
2.3控制系统
作为脱硝分区喷氨控制系统的大脑，保证测量层和执行侧协调工作。控制层以NT6000平台开发软，采用KM950先进控制器（该控制器获国际阿基里斯安全认证，工控安全水平达到国际领先水平），作为主机DCS的外挂控制系统，测量层设备信号均接入KM950控制器，KM950控制器提供标准通讯接口（RS485通讯接口）与原DCS通过通讯卡件实时通讯。整个系统运行期间，KM950根据测量结果及从原DCS获取的相关数据进行分析计算，得出分区调平阀开度指令，分区调平阀开度指令由外挂控制系统发出，总阀开度指令由脱硝DCS系统对总阀下达调节指令，实现整个控制过程，最终构建完整的脱硝精准喷氨控制系统。上述方式下，脱硝DCS对分区调平阀和总阀均拥有绝对控制权，运行人员可随时干预，系统安全可靠。
3脱硝喷氨多点分区控制优化调试
3.1分区喷氨控制系统调试
分区喷氨控制系统调试主要分为单策略调试和分区喷氨控制系统联调，主要步骤如下：（1）混合取样；（2）分点巡测单策略调试；（3）热一次风反吹保护单策略调试，热一次风反吹保护单策略主要测试在锅炉蒸汽量低于某值（脱硝喷氨投入使用的蒸汽量）时，系统是否进行热一次风反吹防堵保护状态，主要通过强制给定蒸汽量数值，观察系统是否自动进入热一次风反吹状态；（5）仪表反吹单策略调试，带系统策略配置好后，确保分区巡测结束后，仪表进入自动反吹状态；
（6）仪表探头自动切换单策略调试，人为强制给定仪表报错信号，确保仪表在用探头在使用阶段出现故障时，能自动切换至备用探头，并给出报警信号，通知运行人员进行检查；（7）二级阀调整调试，在上述单策略均正常的情况，配置二级阀调整策略，并在虚拟状态下模拟二级阀调整，观察各分区调平阀的开关方向正确。
3.2 SCR进口分区喷氨调平阀热态调试
A、B两侧8台分区调平阀的上电调试工作结束后，将阀门开度依次放置于50%开度，使所有分区调平阀均具有上下调节裕量，为后续的控制系统联调做准备。预防保护措施：系统设计阶段已考虑了所有调阀开度在50%时不影响氨空总流量，但调试过程中为确保系统安全，对阀门开度进行调整时，逐一进行，在第一个阀门开度放置于50%稳定运行2分钟且对氨空总流量没有影响的情况下再进行第二台阀门的操作。调试过程中运行人员需密切监视DCS画面上热解炉前热一次风总量的变化情况及烟囱入口NOx排放浓度的变化情况。如发现氨空总流量变化较大，即立刻终止调试，将所有阀门开度增加10%，即所有阀门开度放置于60%重新进行，如调试过程中仍发现氨空总流量变化较大，则依次增加，直至所有阀门在同一开度时对氨空总流量没有明显影响为止。
3.3喷氨支管手动阀优化调整
（1）打开分区巡测功能，巡测各个分区的出口NOx值。（2）调节偏差较大的NOx值所在分区的前支管手动阀（例：SCR出口NOx浓度分布测点与上游手动阀组一一对应，如果该分点的NOx严重偏小，则关小该分区的前支管手动阀20%，然后在观察调节后的巡测结果再判断是否需要继续调节）。（3）所有手动阀调整结束后，记录阀门开度和位置，并形成报告为后期阀门检修后恢复提供依据。预防保护措施：（1）因现场使用尿素热解，考虑到尿素热解所得氨在低温状态下容易逆反应重新生成尿素，低流量容易堵管，因此本次调整所有手动阀开度均不能低于15%；（2）调试过程中运行人员需密切监视DCS画面上热解炉前热一次风总量的变化情况及烟囱入口NOx排放浓度的变化情况，保证热一次风总量变化不大且烟囱入口NO想、排放浓度不超标。
3.4分区喷氨控制系统热态联调
通过分区巡测得出SCR出口NOx浓度分布状况后，通过理论计算得出各分区的当前氨空流量对应的变化量，并通过分区调平阀进行调整；调试运步骤如下：（1）将分区巡测系统投入自动运行。（2）投入喷氨控制软件自动运行，观测阀门调节控制效果，记录多次调节后的分区巡测数据，观测分区喷氨的均匀性调整效果再现场对软件中的调节系数进行修正。预防保护措施：在调节过程中，为了预防出现调节阀关闭或开度太小的情况发生，在软件中增加了调节阀门开度上下限保护。
3.5分区喷氨控制系统整体试运
在完成所有上述试验后，各方确认分区喷氨系统已经具备进入试运的条件（试运具体时间跨度由各方协商确定），开始试运。在此期间，要定时详细记录以下参数：机组负荷、总风量、尿素溶液流量、热解炉热一次风风量，分区巡测NOx值及不均匀系数。
结语
经过优化后的3号机组应保证在喷氨调整阀正常并有调节余量、且脱硝催化剂不存在积灰、坍塌、磨损和失活等缺陷。任意稳定工况下，控制SCR出口截面NOx浓度分布不均匀系数＜20%。控制SCR出口截面任意位置氨逃逸率不大于3ppm。实现稳定控制烟囱处环保监测点NOx浓度（6%氧量）＜30mg/Nm3，达到深度减排控制指标。
参考文献
[1]350MW机组锅炉SCR脱硝系统优化[J]. 孙雪峰,王强,颜世剑,李鲁明,吴东垠. 洁净煤技术. 2020(01)
[2]烟气温度对SCR脱硝催化剂的影响[J]. 张莺. 内蒙古煤炭经济. 2020(02)