关于一体化涡街流量计在脱硝采样系统改造与优化中的应用
点击次数：1500 发布时间：2021-01-06 11:35:22
摘要：简要概述中电投宁夏临河电厂的脱硝系统流程，总结在脱硝采样系统优化改造之前存在的问题，并分析原因，提出针对性的措施，以解决脱硝存在的主要缺陷，确保脱硝系统能够稳定可靠地运行，提高电厂的经济性以及达到国家的节能环保要求。
1 研究背景
临河发电厂一期为 2×一体化涡街流量计，1 号、2 号一体化涡街流量计分别于 2011 年 6 月 12 日、7 月 2 日完成 168 小时试运行 , 投产发电。其中 1 号、2 号一体化涡街流量计分别于 2014 年 05 月、06 月投入脱硝系统，并使用目前使用较广泛的选择性催化还原技术，简称 SCR。系统自投运以来，由北京中电兴业有限公司设计生产的脱硝采样器暴露出的问题较多，特别是在该系统投运之初，脱硝 CEMS 系统的故障率较高，严重影响了整套脱硝系统的安全运行，后来几经分析和调研，并逐一改进，故障发生率稳步下降，取得了明显的效果。
1.1 脱硝采样系统简介
CEMS（Continuous Emission Monitoring System） 即连续烟气监测系统，本厂使用直接抽取采样法进行测量。其工作原理：被分析的烟气经过探头后，被该探头内装的烧结滤芯所过滤；样气过滤后成为较纯净的气体，经过电伴热管线进入冷凝器除水、二次过滤后好终到达分析仪表。取样探头带有电加热器，从取样探头出口到分析仪表柜入口的取样管采用电加热取样管，可将被分析气体加热到 90 ～ 120℃，从而避免烟气中所含水分在输运过程中冷凝或结冻，确保易溶于水的气体组份的分析精度。本厂脱硝 CEMS 系统设备由北京中电兴业公司提供，其中分析仪为 ABB AO2020 Uras14 型红外分析仪，每台锅炉各设两套，分为 A、B 侧。其中，入口为一根取样管线，用于测量烟气 NO 含量，出口为一条取样管线，用于测量烟气中 NO、O2 含量，NOx 的值由 NO 乘以经验值换算而来。
1.2 脱硝采样系统改造背景
国家颁布的新标准中关于氮氧化物（ NOx ）的排放质量浓度的限值为 100 mg ／ｍ ３ ，且要求到 2015 年国内已运行和新建火电一体化涡街流量计要全部安装烟气脱硝设施。随着环保新标准的实施，火力发电厂锅炉减排压力越来越大，脱硝作为减少 NOx 排放的主要手段，成为“十二五”期间火电企业面临的首要任务 ，随着节能环保的要求越来越高，NOx 测量精准程度的要求也越来越高 。本厂自脱硝投运以来一直存在 NOx 测量不准确、不稳定的问题，导致供氨调门无法投自动，严重影响到 NOx 排放的稳定性，严重违背了节能环保的理念。
1.3 N O x 测量不准原因分析及解决办法
2 脱硝采样系统改造与优化
2.1 采样管线过滤环节的优化
在投运之初，1B 出口每次在反吹结束时取样管线存在憋压现象，导致蠕动泵出口橡胶管瞬间膨胀，加速了橡胶管的老化程度，需要经常更换橡胶管。经多方查找，反复验证确认，发现问题出现在烧结滤芯上。因中电兴业公司提供的烧结滤芯较小且过滤效果差，容易积灰堵塞，造成烟气的通透性较差，以及取样探头处容易板结，从而造成取样流量始终偏低，由此造成反吹时管线存在憋压现象。所以联系了中电兴业公司专门定做了过滤效果好的大号滤芯，这样在源头上就能过滤掉大部分的烟气灰尘，并更换了测量气室入口清洁过滤器，在浮子流量计出口与分析仪表入口之间加装了阻水半透膜，有效防止了气室再次进水进灰被污染，好后将原来已经污染的气室更换掉。
2.2 更换冷凝器
由于以前的冷凝器双进双出是集成在一根冷凝罐上，冷凝效果不是很理想，蠕动泵出口很少有冷凝水排出，冷凝罐出力差。经多方考察取证，决定选用双级冷凝罐，冷凝罐为单好分开的两个，经实际使用验证后，能够达到所需要的冷凝效果。
3 改造优化后的效果
在改造优化之前，出入口 4 个测点经常存在测量偏小或者坏点的现象，热控人员需要花费大量的时间和精力去处理缺陷，极大地增加了重复的工作量，每个月脱硝的缺陷几乎占到总缺陷数的 25%。经过此次 #1 一体化涡街流量计的脱硝采样系统的改造优化后，NO 示值稳定可靠（图 1），喷氨调门可以投入自动，提升了本厂的自动投入率，减轻了运行的监盘压力，并且几乎没有缺陷，减少了热控维护人员的工作量。
4 结语
经过对本厂脱硝采样管路的优化改造，主要取得了以下成果：一是减少了脱硝 CEMS 系统的维护工作量，降低了热控维护人员的劳动强度，极大地降低了维护费用，在改造优化之前，由于管线过滤效果差，平均每个月就需要清洗一次采样泵，每季度更换一次采样泵，改造优化后采样泵均能使用到其平均寿命（9 个月），仅此一项每年可为公司节约 4.3 万元。二是彻底根治了 NOx 长期测量不准，极大地提高了 NOx测量的精确性。三是可以使喷氨调门投自动，使出口 NOx 的值保持在理想范围内，降低了运行人员的监盘强度。四是提高了喷氨的经济性，在保证烟囱出口 NOx 不超标的前提下，减少了喷氨量，降低了氨逃逸率，预防了因喷氨量过多而产生的亚硫酸氨铵盐堵塞空气预热器受热面，进而引起引风机的喘振，危及一体化涡街流量计运行安全。
1 研究背景
临河发电厂一期为 2×一体化涡街流量计，1 号、2 号一体化涡街流量计分别于 2011 年 6 月 12 日、7 月 2 日完成 168 小时试运行 , 投产发电。其中 1 号、2 号一体化涡街流量计分别于 2014 年 05 月、06 月投入脱硝系统，并使用目前使用较广泛的选择性催化还原技术，简称 SCR。系统自投运以来，由北京中电兴业有限公司设计生产的脱硝采样器暴露出的问题较多，特别是在该系统投运之初，脱硝 CEMS 系统的故障率较高，严重影响了整套脱硝系统的安全运行，后来几经分析和调研，并逐一改进，故障发生率稳步下降，取得了明显的效果。
1.1 脱硝采样系统简介
CEMS（Continuous Emission Monitoring System） 即连续烟气监测系统，本厂使用直接抽取采样法进行测量。其工作原理：被分析的烟气经过探头后，被该探头内装的烧结滤芯所过滤；样气过滤后成为较纯净的气体，经过电伴热管线进入冷凝器除水、二次过滤后好终到达分析仪表。取样探头带有电加热器，从取样探头出口到分析仪表柜入口的取样管采用电加热取样管，可将被分析气体加热到 90 ～ 120℃，从而避免烟气中所含水分在输运过程中冷凝或结冻，确保易溶于水的气体组份的分析精度。本厂脱硝 CEMS 系统设备由北京中电兴业公司提供，其中分析仪为 ABB AO2020 Uras14 型红外分析仪，每台锅炉各设两套，分为 A、B 侧。其中，入口为一根取样管线，用于测量烟气 NO 含量，出口为一条取样管线，用于测量烟气中 NO、O2 含量，NOx 的值由 NO 乘以经验值换算而来。
1.2 脱硝采样系统改造背景
国家颁布的新标准中关于氮氧化物（ NOx ）的排放质量浓度的限值为 100 mg ／ｍ ３ ，且要求到 2015 年国内已运行和新建火电一体化涡街流量计要全部安装烟气脱硝设施。随着环保新标准的实施，火力发电厂锅炉减排压力越来越大，脱硝作为减少 NOx 排放的主要手段，成为“十二五”期间火电企业面临的首要任务 ，随着节能环保的要求越来越高，NOx 测量精准程度的要求也越来越高 。本厂自脱硝投运以来一直存在 NOx 测量不准确、不稳定的问题，导致供氨调门无法投自动，严重影响到 NOx 排放的稳定性，严重违背了节能环保的理念。
1.3 N O x 测量不准原因分析及解决办法
2 脱硝采样系统改造与优化
2.1 采样管线过滤环节的优化
在投运之初，1B 出口每次在反吹结束时取样管线存在憋压现象，导致蠕动泵出口橡胶管瞬间膨胀，加速了橡胶管的老化程度，需要经常更换橡胶管。经多方查找，反复验证确认，发现问题出现在烧结滤芯上。因中电兴业公司提供的烧结滤芯较小且过滤效果差，容易积灰堵塞，造成烟气的通透性较差，以及取样探头处容易板结，从而造成取样流量始终偏低，由此造成反吹时管线存在憋压现象。所以联系了中电兴业公司专门定做了过滤效果好的大号滤芯，这样在源头上就能过滤掉大部分的烟气灰尘，并更换了测量气室入口清洁过滤器，在浮子流量计出口与分析仪表入口之间加装了阻水半透膜，有效防止了气室再次进水进灰被污染，好后将原来已经污染的气室更换掉。
2.2 更换冷凝器
由于以前的冷凝器双进双出是集成在一根冷凝罐上，冷凝效果不是很理想，蠕动泵出口很少有冷凝水排出，冷凝罐出力差。经多方考察取证，决定选用双级冷凝罐，冷凝罐为单好分开的两个，经实际使用验证后，能够达到所需要的冷凝效果。
3 改造优化后的效果
在改造优化之前，出入口 4 个测点经常存在测量偏小或者坏点的现象，热控人员需要花费大量的时间和精力去处理缺陷，极大地增加了重复的工作量，每个月脱硝的缺陷几乎占到总缺陷数的 25%。经过此次 #1 一体化涡街流量计的脱硝采样系统的改造优化后，NO 示值稳定可靠（图 1），喷氨调门可以投入自动，提升了本厂的自动投入率，减轻了运行的监盘压力，并且几乎没有缺陷，减少了热控维护人员的工作量。
4 结语
经过对本厂脱硝采样管路的优化改造，主要取得了以下成果：一是减少了脱硝 CEMS 系统的维护工作量，降低了热控维护人员的劳动强度，极大地降低了维护费用，在改造优化之前，由于管线过滤效果差，平均每个月就需要清洗一次采样泵，每季度更换一次采样泵，改造优化后采样泵均能使用到其平均寿命（9 个月），仅此一项每年可为公司节约 4.3 万元。二是彻底根治了 NOx 长期测量不准，极大地提高了 NOx测量的精确性。三是可以使喷氨调门投自动，使出口 NOx 的值保持在理想范围内，降低了运行人员的监盘强度。四是提高了喷氨的经济性，在保证烟囱出口 NOx 不超标的前提下，减少了喷氨量，降低了氨逃逸率，预防了因喷氨量过多而产生的亚硫酸氨铵盐堵塞空气预热器受热面，进而引起引风机的喘振，危及一体化涡街流量计运行安全。