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电厂脱硝运行经济调整

作者:未知

  摘 要:本文主要讲述了脱硝的原理,脱硝投入后主要的运营成本,为降低这些成本可以采取一些措施,选择最好的催化剂更换频率和更换时机,可以以此为依据进行调整,从而在环保要求的范围内最大限度的降低运行成本,提高经济效益,对节能降耗起到很大的作用。
  关键词:脱硝 成本 经济 节能
  中图分类号:TM621 文献标识码:A 文章编号:1003-9082(2019)07-0-01
  一、脱硝系统介绍
  为防止锅炉内煤燃烧后产生过多的NOx污染环境,应对煤进行脱硝处理,内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司脱硝系统是由福建龙净环保股份有限公司设计制造,采用液氨制备脱硝还原剂,“高含尘布置方式”的选择性催化还原法(SCR)脱硝装置。在试验煤种、锅炉B-MCR工况、处理100%烟气量条件下脱硝总效率大于80%。SCR部分的催化剂层数按3层(2+1)方案进行设计,当预装1层的时候要求脱硝效率为50%,添加附加层的时候的脱硝效率为80%以上。
  SCR反应器是指未经脱硝的烟气与NH3混合后通过安装催化剂的区域产生反应的区间。SCR反应器本体内装有蜂窝状催化剂,混合好的烟气与氨气进入反应器本体后,在催化剂的催化作用下烟气中的NOX与氨进行氧化还原反应,生成N2和水,达到脱硝的目的。
  二、脱硝投入后的主要运行成本
  1.催化剂更换频率对机组的影响
  更换频率过高,不仅更换催化剂花钱多,况且催化剂的更换需要停机进行,更换过频需要停机的时间会更长。
  如果更换频率过低,则脱硝效率反应特性变差,相同工况下需消耗更多的氨气量;过多的氨气喷入但是不能完全反应,导致剩下的氨气弥漫在空气中,增加了爆炸的危险,附近工作的人员也会有中毒的危险;脱硝逃逸率过高,如保护动作脱硝会退出运行,造成脱硝不同步,环保部门会有考核。
  2.催化剂更换的费用
  脱硝系统投入后催化剂并不是永久的,需要定期进行更换,同时催化剂本身需要钱,更换催化剂为厂家更换,暂不需要人工费用。
  3.更换催化剂对机组方面影响
  催化剂更换需要停机进行,启停机还需要消耗更多的能源,大约一次30万左右。
  4.氨气消耗方面
  如果催化剂更换不及时,脱硝运行时间过长后,催化剂磨损严重,相对正常情况时需要喷入较多的氨气量,造成氨气的过度浪费,氨气也是一种成本的消耗。
  下面我们从如何减少催化剂磨损失效,合理选择催化剂更换频率,优化喷氨量等方面来分析如何降低机组运行中的脱硝成本:
  三、机组运行中如何减少催化剂磨损和失效
  1.控制烟气流速。流速越大,通过催化剂的烟气与催化剂接触越快,烟气中的颗粒会对催化剂造成磨损,时间长了,催化剂就会磨损严重,催化效果变差,机组正常运行中,应尽量控制烟气流速。其中控制二次风压,控制氧气含量都可以降低风速,减少催化剂的磨损。
  2.有效使用催化剂,控制催化效果。巡检中加强对脱硝催化剂的检查,检查声波吹灰器可靠投入,防止催化剂积灰堵塞,导致催化效果不好,我们厂还布置了脱硝蒸汽吹灰器,也可以投入进行吹灰。
  3.控制飞灰含碳量。飞灰含碳量过大,说明锅炉燃烧的氧气不足,燃烧不充分,燃烧剩余在烟气中的飞灰颗粒也会对催化剂造成更大的磨损。机组低负荷运行时间不宜过长,防止炉膛温度低,燃烧不好,未完全燃烧的颗粒对催化剂造成磨损。
  4.尽量少烧高硫煤,或者在烧高硫煤时控制喷氨量不宜过大,防止硫与过量氨反应生成硫酸氢铵,沉积在催化剂上,使催化剂堵塞严重,喷氨量增加,同时由于硫酸氢铵的黏性,会加剧催化剂磨损。
  5.控制脱硝入口烟温在规定280-400℃之间,温度过低将使催化剂失去活性,温度过高将彻底破坏催化剂,无法进行反应。
  四、经济性比较得出更换催化剂频率
  从上表分析催化剂是否磨损。如上表,负荷600MW,7号机脱硝A侧差压0.4KPa,氨气229Nm3,逃逸率0.53,B侧差压0.6KPa,氨气169Nm3,逃逸率4.2,由于A侧空预器差压高,所以烟气从B侧走比较多,应该B侧差压高,实际7,8号机组相对比,7号机B侧差压不高,但是氨气量增大,且逃逸率增加,显示7号机脱硝B侧催化剂已磨损,A侧烟气量少,喷氨量还很多,说明A侧催化剂也已磨损。
  氨气价格约为5000元/T,0.3Mpa下密度为2.656kg/m3,相比较,7号机比8号机每小时多用220立方米氨气,一天5280立方米氨气,为14t,多消耗氨气增加的价格为每天7万元,催化剂更换一次需要大概100万,部分更换仅需要50万左右。机组停机后的损失的电量是可以通过别的机组来弥补的,提前计划提前申请也不会产生额外的电量考核,冷态启停机一次大约需要30万元,加上更换催化剂的钱一共80万,而这些钱仅够氨气使用11天,而且如果还有别的检修项目,更换催化剂成本还会进一步分摊,所以价格会进一步降低。
  此时催化剂寿命随未达到最终,还能勉强运行,但已经严重磨损,此后随着时间增加,催化剂活性会逐步下降,供氨量会逐步增加,同时氨气泄露在空气中也会造成极大的安全隐患,对机组安全運行非常不利,所以催化剂更换需提上日程。催化剂的更换周期一般在10个月到1年之间,且需要综合考虑其它设备临修的必要性或选择负荷低谷进行更换,降低催化剂更换对机组发电量的影响。
  五、优化运行,控制喷氨量
  1.运行中定期对脱硝喷气隔珊开度进行修正,适当调整各个喷气格栅的供氨量大小,保证脱硝反应良好。
  2.利用检修机会对燃烧器进行改造,使用低氮型燃烧器,并定期检查并做燃烧器调整试验,控制燃烧生成的氮氧化物,对有效降低氨气量很有帮助。
  3.二次风调整。运行中对燃烧器二次风及燃尽风进行调整,在风量允许的条件下尽量关小二次风挡板开度至50%左右,开大上层二次风开度,使燃料分级燃烧,降低了燃烧温度,且燃烧都在还原性气氛中燃烧,生成的氮氧化物偏低,燃尽风处于较大开度,使燃烧能够完全燃烧,这样就降低脱硝入口氮氧化物。   4.精心调整,控制脱硝效率在70%左右。效率过高在负荷摆动时容易使氮氧化物超标,环保方面压力挺大,效率过低则喷入的氨气过多,造成不仅仅浪费,更是有安全隐患。
  5.控制排烟温度。排烟温度不能过低,否则使催化剂催化效果变差,氨气喷入量增加,而喷氨效果不明显;排烟温度过高,则催化剂失效,喷氨量急剧增加,喷氨效果还不明显,催化剂永久失效后对喷氨量的影响更大,长期有影响。
  6.引进燃烧优化系统。本厂7号机组18年12月引入了燃烧优化系统,利用系统优化来自动控制二次风压,二次风、燃尽风风门开度,从而控制脱硝入口氮氧化物排放,在脱硝效率不变情况下,自然减少了喷氨量,达到了较好的效果。
  六、燃烧优化系统简介
  燃烧优化系统目的:通过建立模型,按照最优值来调整二次风压和二次风门、燃尽风门开度,达到降低排烟温度和减少氮氧化物排放的目的。
  燃烧优化系统工作过程::燃烧优化程序通过离线采集的大量运行数据(半年数据,一般为500万组数据),建立锅炉燃烧的数据模型,燃烧优化程序通过DCS 采集到的实时数据完成氮氧化物及排烟温度预测,并通过粒子群寻优方法对锅炉燃烧变量进行优化,将优化结果送至DCS 系统,通过送风控制系统优化、二次风门和OFA 风门控制优化,来减低锅炉排烟温度和氮氧化物生成。
  送风优化系统投入期间设定值优化值通过限幅方式,限定优化范围为正负0.1Kpa。二次风门OFA 風门控制优化投入期间,二次风门开度为50%到100%,OFA风门开度为50%到100%。优化系统投入后仍可根据现场工况需要,通过原有自动控制,系统的偏置设定值对二次风压设定值进行调整。优化控制系统的投入不改变原有操作习惯和模式。如果有异常情况燃烧优化系统可以自动切除,也可以手动切除进行调整。
  由于机组人员偏少,人员精力有限,如果负荷频繁变化,人员在氮氧化物精度调整上可能会跟不上,投入燃烧优化系统后,系统可以自动实时选择最优值,并进行调整,既解放了人力,又提高了效率,能更好的控制喷氨量。
  结语
  为了迎合国家的节能减排政策,降低环境污染,我们厂积极投入脱硝系统,脱硝投入后,机组的运营成本可能会有所增加,我们可以在运行中进行调整,例如对风量,风压,飞灰含碳量,脱硝入口氮氧化物进行调整,检修中对燃烧器进行改造,重新上一套燃烧优化系统等方法来降低氮氧化物,使正常运行中氨气喷量尽可能少,同时通过对比,得出催化剂的更换频率,在尽可能的范围内降低运行成本,为我厂的节能降耗做出贡献。
  参考文献
  [1]王斌,SCR脱硝技术及其在燃煤电厂中的应用.电力科学与工程,2003,3:61-63.
  [2]段传和,夏怀祥.燃煤电站SCR烟气脱硝工程技术.北京:中国电力出版社,2009.
  作者简介:李锐,(1986.4-),男,汉族,山西省晋中市寿阳县人,本科,工程师,托克托发电公司集控运行单元长。
论文来源:《中文信息》 2019年7期
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