火电
LN2000在河曲发电厂脱硝上的应用

    目前电厂脱硝方法主要有选择性催化还原法(SCR)和非选择性催化还原法(SNCR)以及在二者基础上发展起来的SNCR/SCR联合烟气脱硝技术。这三种烟气脱硝技术均有各自的优缺点。
SNCR技术的原理是在锅炉内适当温度(一般为900~1100℃)的烟气中喷入尿素或氨等还原剂,将NOX(氮氧化物)还原为无害的N2(氮气)、H2O(水)。根据国外的工程经验,该技术的脱硝效率约为25%-50%,在大型锅炉上运行业绩较少。
SCR技术是将SCR反应器布置在火电机组锅炉省煤器和空气预热器之间,烟气垂直进入SCR反应器,经过各层催化剂模块将NOX还原为无害的N2、H2O。上述反应温度可以在300℃-400℃之间进行,脱硝效率约为70%-90%,在大型锅炉上具有相当成熟的运行业绩。
SNCR/SCR混合烟气脱硝技术是集合了SCR与SNCR技术的优势而发展起来的,该技术降低了SCR系统的装置成本,但技术工艺系统相对比较复杂。该技术更适合含灰量高、脱硝效率要求较高的情况。


山西河曲发电厂的脱硝控制系统采用国民彩票找不到了的LN2000分散控制系统,对脱硝的保护,顺序控制,调节系统控制等进行了全程的控制。

该套脱硝控制系统与脱硫系统组成一套完整的脱硫脱硝控制系统,共有25对控制站,其中脱硫占19对,脱硝占6对。

测点总数8993个,分配如下 AI点1108个,  RTD点576个,  TC点64个,  AO点200个,  DI点4743个,  DO点2302个。


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一.   脱硝 DCS 跳闸保护逻辑

 

1.IS-1(INTERLOCK GROUP 1 保护逻辑 1) :SCR 反应器 A 跳闸逻辑;

1.——跳闸条件(OR):

a.手动跳闸;或;

b.SCR 反应器 A 入口温度>420 ℃,延时 30s 或;

c.SCR 反应器 A 入口温度<300  ℃或;

d.锅炉 MFT 或;

e.稀释空气流量(10HSG21CF101)≤2000Nm3/h,延时 30S,或;

f.氨气/空气比例>8%,或;

g.稀释风机 A(10HSG10AN001)跳闸且稀释风机 B(10HSG15AN001)跳闸或;

h. 氨气母管供氨压力(10HSK30CP101)低(可选)。

i.           

2.——跳闸动作:

快关 SCR 反应器 A 入口喷氨关断阀(10HSK31AA003)和调节阀(10HSK31AA101)(调 节信号设定为 4mA);

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二、顺序控制

主要有稀释风机系统、混合器入口关断门、声波吹灰吹灰控制逻辑、省煤器除灰系统,我们这里选典型的声波吹灰吹灰控制进行说明。

声波吹灰吹灰控制逻辑

3.1 声波吹灰器编组说明

每个声波吹灰器每 10min 发声 10s。编组时同层相邻 2 个声波吹灰器编成一组,落单的一个编成一组

3.2 顺控逻辑(每台反应器安装中层和下层吹灰器时使用,上层为预留,每台机组共 12 组)

——允许启动条件: 无

——自动启动:上个吹灰顺控结束。(本吹灰顺控为循环运行)

(说明:每次动作同一组内两台台吹灰器同进同退)

3.3 顺控逻辑(每台反应器安装上层、中层和下层吹灰器时使用,每台机组共 18 组)

——允许启动条件: 无

——自动启动:上个吹灰顺控结束。(本吹灰顺控为循环运行)

(说明:每次动作同一组内两台台吹灰器同进同退)

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三、调节系统

1.      SCR 反应器氨气喷射量调节

控制方法如下所述:

1.        计算锅炉烟气流量 a)锅炉烟气流量的计算是依据燃料成分分析结果,以及锅炉燃烧的空气流量、燃料量等来进行。脱硝系统最低投运负荷为 50%,此负荷率可不用投油助燃,因此锅炉烟气流量最终可 依据煤质分析结果计算烟气流量。烟气流量的具体内容参阅图 1.4.2 烟气流量参考资料。 b)对负荷变化较大的情况,需要加入超前-滞后预喷氨修正回路。

负荷变化的幅度由 MRY 监测得到。如果负荷变化大,切换继电器 T3 接通,执行超前-滞 后预喷氨修正回路。

当负荷没有变化时或变化较小时,超前-滞后预喷氨修正回路不工作(b    c)。

2.        NOx 含量计算

a.       计算出的烟气流量 DFGA 与反应器入口 NOx 浓度(纯净 NOx)的乘积就是 NOx 流量信号 E。

E(NOx 流量信号)= DFGA(烟气流量)x D(入口 NOx 浓度)

b.       函数 FG1 用做从锅炉空气流量到 NOx 浓度(纯净 NOx)的转化计算,该函数可根据运 行数据进行拟合。这个信号在 NOx 分析仪处于维修或故障时起作用,此时 T1 开关进行切换。

3.        氨气流量计算

a)       计算出的 NOx 流量信号 E 与反应器出口 NOx 变量设定回路的修正摩尔比信号 F 相乘, 得到的就是所需要的 NH3 流量信号 G。

G(所需要的 NH3 流量信号)=E(NOx 流量信号 E)xF(修正摩尔比)

b)      NH3 流量信号需要考虑负荷变化的影响和烟气分析仪的时滞特性。G 与超前-滞后回路 输出信号 H,微分回路输出信号 I、出口 NOx 变化设置回路的输出信号 J 的和就是系统所需的 氨气流量信号 K,信号 K 比信号 G 更易于对负荷的变化做出响应。

4.        氨气流量调节阀控制

氨气流量调节阀是由所需的氨气流量信号 K 与控制器修正后的氨气流量信号 L 的偏差来控制的。纯氨气的流量在氨气喷射母管中由其温度和压力值进行修正。

2.      固定摩尔比控制

控制方法如下所述 控制基本原理(固定摩尔比控制),具体地说,控制方法如下:

(氨气流量)=(气体流量)x(氮氧化物浓度)x(摩尔比)

由锅炉空气流量到烟气量的计算与出口 NOx 常量控制方法的计算方法相同。

a)       烟气流量计算

锅炉烟气流量的计算是依据燃料成分分析结果,以及锅炉燃烧的空气流量、燃料量等来 进行。脱硝系统最低投运负荷为 50%,此负荷率可不用投油助燃,因此锅炉烟气流量最终可依 据煤质分析结果计算烟气流量。

b)     NOx 流量信号

上述烟气流量(DFGA)乘以反应器入口 NOx 浓度是计算出的 NOx 流量信号。 E

(NOx 流量信号)=DFGA(烟气流量)x D(入口 NOx 浓度)

函数发生器 FG1 是用来把锅炉空气流量转化出 NOx 浓度(A),具体函数可根据运行参数拟合。这个信号(A)在 NOx 分析仪维护或者故障时采用(T1 为开关 b-c 侧)

c)      计算出必需的氨气流量。 摩尔比能从脱硝效率计算得出,具体定值可在调试时确定。G(所需要的 NH3 流量信号)=E(NOx 流量信号 E) x (固定摩尔比) 净氨气的流量通过氨气喷射母管的温度和压力修正。(当温度差在高低温度周期改变很大并且当压力变化很大时,误差增加。)

d)     超前-滞后预喷氨控制

为了修正 NOx 反应器催化剂反馈滞后和 NOx 分析仪响应滞后,超前-滞后预喷氨预喷射氨 气实施如下:

烟气流量信号(DFGA)被用作负荷变化信号。对于负荷变化信号有必要采用一个尽可能 迅速的预测 NOx 变化的信号。在某些情况下,也可用发电量需求信号、主蒸汽流量信号,这 些信号比烟气流量信号(B)更迅速的预测 NOx 变化。如果荷载变幅很大,切换继电器 T3 接 通,执行超前-滞后预喷氨气修正回路。当负荷无变化时,无需执行超前-滞后预喷氨修正。

对大的负荷变化情况下,超前-滞后预预喷氨修正的方法见如下示意图。

QQ图片20180112150716.png

3.      控制方式切换

 

在脱硝系统运行过程中,当脱硝效率低于设计脱硝效率工况下,采用出口 NOx 常量控制 调节方式控制进入脱硝系统的喷氨量;当脱硝效率高于脱硝效率工况下,需切换到固定摩尔 比控制方式以控制进入脱硝系统的喷氨量。在喷氨量调节控制逻辑设计中应按两种控制方式 进行设计并可实现手动、自动切换。

 

      该套系统投入运行以来,取得了良好的社会效益,为我们的环境治理做出了应有的贡献。

 

部分脱硝业绩表:


序号

用  

容量

签约(投运)时间

1

内蒙古鄂温克发电

#1-#2机

2×600MW机

2012.07

2

山西河曲发电

二期

2×600MW机

2012.07

3

山西河曲发电

一期

2×600MW机

2012.07

4

西府谷发电

一期

2×600MW机

2012.08

5

西府谷发电

一期

2×600MW机

2012.09

6

内蒙古鄂温克发电

#1-#2机

2×600MW机

2012.12

7

芜发电

#5机

1×330MW机

2010.09

8

芜发电

#6机

1×330MW机

2011.12

9

新疆哈密大南湖发电

#1-#2机

2×300MW机

2012.09

10

国网宁夏煤有限公司


150MW 机

2012.08


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