烟气流量计在电厂脱硝系统蒸汽耗量过大问题中的分析

某电厂为2×600MW 燃煤汽轮发电机组，锅炉采用哈尔滨锅炉厂生产的亚临界控制循环汽包炉锅炉，分别于2001年12月和2002年6月投产发电。脱硝系统还原剂液氨改尿素于2018年完成，现已投运1a 以上。
脱硝系统改造完成正常投运后，PLC 控制系统画面显示辅汽蒸汽耗量瞬时值为8.286 t/h，冷再蒸汽耗量瞬时值为4t/h，除盐水日耗量为70t，远远超过设计值。设计辅汽瞬时最大耗量为3.7t/h，正常耗量为1.3t/h ；设计冷再蒸汽瞬时最大耗量为5t/h，正常耗量为3t/h，除盐水最大值为30t/d。对此，从设备耗汽、设备安装、耗水量三方面进行计算分析。
1 脱硝系统中用汽设备耗量分析
此电厂脱硝系统采用尿素水解制氨，脱硝装置的尿素消耗量全厂2台炉总尿素消耗量约为1 116kg/h，配制尿素溶液时，将储存于尿素储存间的袋装尿素人工拆包，拆包后的尿素经斗提机输送到溶解罐里。用去离子水经蒸汽加热将干尿素溶解成40%~50% 质量浓度的尿素溶液，再通过尿素溶液混合泵输送到尿素溶液储罐，加热蒸汽的疏水回收至疏水箱。
尿素溶液储存罐里的尿素溶液利用蒸汽加热对其进行保温，温度维持在30~50℃。溶液罐里的尿素溶液通过溶液输送泵持续送至水解反应器，进行水解产生氨气。水解产生的含氨气流经流量调节模块分配后进入氨空气混合器被热的稀释空气稀释后，产生浓度小于5% 的氨气进入氨气-烟气混合系统，并由氨喷射系统喷入烟道。
1）除盐水系统用汽量分析
该电厂设置了1个10m 3 缓冲除盐水箱，除盐水分别从两台机组除盐水母管引至尿素区，两根除盐水输送管道均设置了蒸汽伴热，此部分伴热量约0.4t/h，每天使用约0.5h，蒸汽来自机组的辅助蒸汽。
2）尿素溶解系统用气量分析
该电厂设置1只尿素溶解罐，溶解罐有效容积为55m 3 ，在溶解罐中，用除盐水和干尿素配置制成50% 的尿素溶液。当尿素溶液温度过低时，蒸汽加热系统启动提供制备饱和尿素溶液所需热量。经计算溶解时该系统最大蒸汽耗量为2.0t/h，每天使用1~2h，蒸汽来自机组的辅助蒸汽。
3）尿素溶液储存系统用气量分析
该电厂设置了2只尿素溶液储罐，每只有效容积为185m 3 ，两只储罐长期储存尿素溶液，保持溶液温度在30~50℃，使用蒸汽进行加热，控制其温度。经计算储存系统升温时蒸汽耗量为0.7t/h，蒸汽来自机组的辅助蒸汽。
4）尿素水解反应器系统用汽量分析
该电厂设置2台水解器，每台水解器的容量为2台机组BMCR 工况下全部供氨量。采取一运一备运行模式，尿素溶液尿素水解反应器内发生化学反应，气液两相平衡体系的压力为0.4~0.6MPa，温度为130~160℃。所需要的热量完全由饱和蒸汽提供，饱和蒸汽不与尿素溶液混合，通过盘管回流，冷凝水由疏水箱回收。当两台水解反应器全部满负荷运行时，此时蒸汽最大耗量为2.8t/h，蒸汽取自机组的再热蒸汽冷段。
5）稀释风系统用汽量分析
该电厂的稀释风采用蒸汽冷风的方式，共设置4台风机，流量8 400m 3 /h。经核算每台机组的蒸汽耗量为1.0t/h，两台机组稀释风用汽量总计2.0t/h，蒸汽取自机组的再热蒸汽冷段。
6）氨气系统用汽量分析
两台水解器出口的氨气管道汇合成一根母管，最后输送至两台机组的 SCR 区，氨气管道采用蒸汽伴热，不同规格的管线总长为390m，蒸汽耗量约为1.0t/h，蒸汽来自机组的辅助蒸汽。
2、脱硝系统中蒸汽流量测量装置分析
1）辅助蒸汽测量流量计
因除盐水伴热和溶解罐加热不在同一时间使用，根据设备用汽分析可得出 ：辅汽极端瞬时最大耗量为3.7t/h，正常耗量的平均值为1.3t/h。辅汽的最高参数为1.0MPa，270℃，电厂选用金湖凯铭仪表有限公司生产的烟气流量计测量辅助蒸汽流量，流量计的量程为5t/h，自带温压补偿，满足测量要求。

根据图1涡街流量安装要求示意图及厂家的设备说明书要求，流量计上游的直管段长度至少为20D≈1 600mm，下游的直管段至少在5D≈400mm，D=80mm 为管道直径。图2为现场安装图，流量计上游仅为600mm ＜1 600mm，此流量计安装位置有误，对测量值有一定的影响，造成测量偏差，需调整流量计的安装位置。
通过图3可以看出，PLC 上辅汽测量用的烟气流量计的量程设置为30t/h，现场设备量程实际为5t/h，两者严重不符，因此测量值8.286t/h 为错误值，需要对程序进行修改。

2）冷再蒸汽测量流量计
根据设备用汽分析可得出 ：冷再蒸汽瞬时最大耗量为4.8t/h。辅汽的最高参数为4.02MPa、330℃，烟气流量计厂家与辅助蒸汽流量计一致，流量计的量程为6t/h，自带温压补偿，满足测量要求。
根据图1涡街流量安装要求示意图及厂家的设备说明书要求，流量计上游的直管段长度至少为20D≈1 300mm，下游的直管段至少在5D≈325mm，D=65mm 为管道直径。图4为冷再蒸汽流量计现场安装图，流量计上游仅为950mm＜1600mm，此流量计安装位置有误，对测量值有一定的影响，造成测量偏差，需调整流量计的安装位置。

通过图3 PLC 流量计监测画面可以看出，PLC 上辅汽测量用的烟气流量计的量程设置为30t/h，现场设备量程实际为6t/h，两者严重不符，因此测量值4t/h 为错误值（单台机组运行），需要对程序进行修改。
3、耗水量分析
单台机组脱硝系统运行期间，电厂提供的补水增加量约为70t/d，其中脱硝系统的耗水量如图5。

从图5可以看出，脱硝系统所使用的冷再蒸汽和辅助蒸汽换热后全部冷凝为疏水，供水解器的蒸汽和部分伴热加热的蒸汽回收至脱硝系统的疏水箱，部分伴热蒸汽疏水直接排放至机组排水槽，未进行回收。疏水箱的水一部分被脱硝系统利用，另一部分排放至机组800m 3 水箱，未进行回收。下面结合耗水量对蒸汽耗量进行判断 ：
1）系统溶解尿素蒸汽用量按设计值为1.3t/h，单台机组每天用量约15.0t。此部分水耗量最终喷入烟道中，最终未回收，不计入补水中。根据现场收集到的情况，每次溶解时大约使用10t 左右疏水和5t 左右除盐水。
2）疏水箱中多余的疏水排放至800m 3 水箱，根据现场提供资料，疏水箱每天排放一次，排放量约20t，最终未回收，不计入补水中。
3）单台换热器疏水1.0t/h，单台机组每天24t，排至凝汽器疏水扩容器，最终回收，计入补水中。
4）其他管道伴热疏水，排放至机组排水槽，最终未回收，不计入补水中，约0.2t/h，每天排放量4.8t。综上分析，若单台机组运行补水量为70t/d，则总蒸汽耗量为70-5+24=89t/d，与设计值相匹配，因此蒸汽耗量为 ：单台换热器蒸汽耗量为24t/d（1t/h），冷再蒸汽（水解器用）耗量为30t/d（1.3t/h），辅助蒸汽耗量（伴热）平均为35t/d（1.5t/h）。
4、结束语
通过对该电厂脱硝系统中每个设备的用汽量进行核算，得出设计值，再对蒸汽流量测量装置进行检查，否定了设备选型问题，最终发现了该系统耗量大主要问题在于流量的实际量程和 PLC 系统逻辑里设置的量程不一致，其次为安装尺寸不符合厂家要求，两方面原因导致测量为错误值，最后对耗水量进行分析，得出了系统的真实耗量。最终此电厂对此进行整改后，测量出实际耗量与设计值基本一致。

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