祁姍姍

（安徽華電宿州發(fā)電有限公司，安徽宿州 234000）

降低SCR脫硝煙氣連續(xù)排放監(jiān)測系統(tǒng)測量故障率的措施

祁姍姍

（安徽華電宿州發(fā)電有限公司，安徽宿州 234000）

安徽華電宿州發(fā)電有限公司選擇性催化還原（SCR）脫硝煙氣連續(xù)排放監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS）投運初期故障頻繁發(fā)生，影響了在線煙氣監(jiān)測的可靠性，給運行調(diào)整帶來不便，同時還增加了檢修作業(yè)量。對CEMS測量原理進行分析，匯總了CEMS日常故障及處理方法，并提出了預(yù)防措施。采取這一系列措施后，有效降低了脫硝CEMS的NOx和NH3測量故障率。

脫硝；選擇性催化還原；煙氣連續(xù)排放監(jiān)測系統(tǒng)；NOx；NH3；測量；故障率

0 引言

GB 13223—2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》實施后，全面提高了煙塵、二氧化硫、氮氧化物（NOx）等污染物的排放控制要求，促使火電廠煙氣排放監(jiān)測更加受到重視。NOx作為煙氣的主要排放污染源之一，降低其測量故障率，可為實現(xiàn)NOx的不間斷監(jiān)測提供保障。脫硝剩余產(chǎn)物NH3（氨逃逸）給設(shè)備和經(jīng)濟都帶來負(fù)面影響，降低NOx測量故障率，可為機組穩(wěn)定運行提供安全保證。本文以現(xiàn)場實例為基礎(chǔ)，就如何降低測量故障率展開深入的研究。

安徽華電宿州發(fā)電有限公司一期工程安裝2臺630MW超臨界燃煤汽輪發(fā)電機組，鍋爐采用東方鍋爐廠的Π型布置燃煤直流鍋爐。2臺機組分別于2013年8月和2014年5月投運選擇性催化還原（SCR）脫硝系統(tǒng)，脫硝煙氣連續(xù)排放監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS）分析儀表采用日本HORIBA公司生產(chǎn)的ENDA－600ZG型（入口，檢測NOx和O2）和ENDAC2000型（出口，檢測NOx，NH3和O2）煙道排氣分析系統(tǒng)。該公司脫硝系統(tǒng)投運初期故障率很高，在總結(jié)故障原因的同時，也在思考降低故障率的措施。

1 測量原理

1.1 NOx測量原理

分析儀采取交替流動調(diào)制化學(xué)發(fā)光法測量NO（煙氣中的NOx主要以NO2和NO形式存在，分析儀內(nèi)部有NO2轉(zhuǎn)NO元件）?；瘜W(xué)發(fā)光技術(shù)利用了NO和臭氧發(fā)生反應(yīng)時會發(fā)光且反應(yīng)的光強度與NO的質(zhì)量濃度成正比的原理，通過連續(xù)監(jiān)測光的強度變化，從而確定NO的質(zhì)量濃度。反應(yīng)中所需的臭氧通過對空氣進行紫外線輻射而獲得［1］。

當(dāng)檢測池中沒有NO氣體時化學(xué)發(fā)光將不會產(chǎn)生，因此，樣氣和參比氣體使用相同的零點校準(zhǔn)氣體（使用N2作為零點校準(zhǔn)氣體）進入檢測池輸出零點，避免了零點漂移。

1.2 NH3測量原理

分析儀采用抽取式催化反應(yīng)法測量NH3，這種方法使用了目前在脫硝中廣泛使用的SCR原理［2－3］。

上述兩個反應(yīng)式顯示，NH3和NOx是按照1∶1的比例消耗的，也就是說，反應(yīng)后煙氣中減少的NO和NH3的質(zhì)量濃度是一樣的。

取樣探頭分成2個通道，稱為NOx通道和NOx－NH3通道。一個通道里配置有2層還原反應(yīng)催化劑，讓NH3和NOx進行反應(yīng)；另一個通道沒有配置任何催化劑，也不會進行任何反應(yīng)，就是把原始的煙氣抽取到分析儀：這樣，2個通道的差別正好是NH3的質(zhì)量濃度。例如：煙氣中NO的質(zhì)量濃度為100 mg/m3，NH3質(zhì)量濃度為10 mg/m3，則NO管線中NO質(zhì)量濃度為100mg/m3，NOx－NH3管線中NO質(zhì)量濃度為90 mg/m3［1］。

（1）樣氣必須具備的條件是ρNO≥ρNH3，若不滿足該條件，NH3不能精確測量。

（2）催化劑部件需加熱至350～700℃。

2 CEMS常見故障及處理方法

該公司CEMS常見故障及原因見表1。針對表1的統(tǒng)計結(jié)果，可知現(xiàn)場脫硝CEMS頻繁發(fā)生故障的原因共有6個：取樣管路堵塞；取樣管路漏氣；冷凝器損壞、接頭腐蝕；反吹故障；取樣泵損壞；儀表內(nèi)部測量漂移。

表1 CEMS常見故障及原因

故障處理方法如下。

（1）更換取樣管和接頭，對取樣管路進行吹掃。

（2）重新拆裝接頭并對探頭濾芯進行清理。

（3）更換改進式玻璃冷腔冷凝器。

（4）更換不銹鋼閥桿，將反吹各處接頭重新緊固，更換腐蝕接頭。

（5）更換取樣泵泵膜，低溫時將排氣口放到室內(nèi)。

（6）重新校驗儀表。

3 實施措施

總結(jié)現(xiàn)場脫硝CEMS故障原因和處理方法，并加以運用，重點制訂了4個措施來降低脫硝CEMS的NOx和NH3測量故障率。

3.1 日常檢修

為了保證分析儀使用時能夠長時間保持良好的狀態(tài)，必須對分析儀進行日常維護檢修工作。維護的頻度根據(jù)使用狀況和測試氣體的性狀而定，分析儀開始運轉(zhuǎn)時，根據(jù)分析儀的運轉(zhuǎn)情況決定合適的維護檢修。保證運行設(shè)備元件的安全，避免不必要的測量故障。

（1）按1～7d的周期進行定期檢修，檢修內(nèi)容見表2。

表2 按1～7d的周期進行檢修的內(nèi)容

（2）按3個月的周期進行定期檢修，檢修內(nèi)容見表3。

表3 按3個月的周期進行檢修的內(nèi)容

（3）按6個月的周期進行定期檢修，檢修內(nèi)容見表4。

表4 按6個月的周期進行檢修的內(nèi)容

（4）按照1年的周期進行定期檢修。必須更換催化劑和泵隔膜組，其他根據(jù)具體情況進行更換。設(shè)備運行1年以上時，根據(jù)原件的具體狀態(tài)（顏色、外觀等）確定是否更換。

3.2 停機維護

停機期間，爐膛內(nèi)工況為正壓，分析儀運行，泵的阻力降低，加上灰塵量大，泵的正常工作會導(dǎo)致分析儀的氣路元件內(nèi)部積灰，對元件損壞較大。開機后，由于分析儀內(nèi)部元件存在隱患，加上取樣管中積灰，很容易發(fā)生測量故障。所以，停機后首先要將接入分析儀的取樣管拔掉，并用膠布將取樣管口和分析儀入口封住，然后再對分析儀采取一定的操作。

3.2.1 短期停機

（1）導(dǎo)入零點校準(zhǔn)氣體，或從分析儀樣氣入口吸入空氣，反吹5 min以上；（2）將泵1、泵2的開關(guān)置于OFF；（3）將分析儀開關(guān)置于OFF；（4）將主電源漏電斷路器（ELB）置于OFF；（5）將排水捕捉器中的水排干。

3.2.2 長期停機

如果長時間不使用該分析儀（1個月以上），可按照以下步驟保管分析儀：（1）停止分析儀；（2）如果持續(xù)有校準(zhǔn)氣體，確認(rèn)活塞已經(jīng)關(guān)閉；（3）再次運轉(zhuǎn)該分析儀前，更換二次過濾器濾芯、滌氣器、驅(qū)霧器及硅膠（硅膠變色為粉紅色時）。

3.3 特殊情況下的維護

3.3.1 低溫環(huán)境

低溫環(huán)境下分析儀排氣管放到室外會結(jié)冰，導(dǎo)致泵反抽空氣，此時樣氣流量低，NOx測量值大幅降低。

從就地探頭到分析儀的伴熱如果不正常，取樣管路內(nèi)會積水，而NOx溶于水，會導(dǎo)致NOx值與NOx－NH3值產(chǎn)生偏差，從而產(chǎn)生測量誤差。

3.3.2 高溫環(huán)境

高溫時，溢流口和注水口蒸發(fā)量大，分析儀內(nèi)部水平衡會受影響，需不定期地通過注水口向水路加水，直至溢水口有水溢流，才能保證分析儀內(nèi)部水平衡的穩(wěn)定。

3.4 定期校準(zhǔn)

將定期校驗由1個月1次改為半個月1次，以提高測量的準(zhǔn)確性?？梢赃x擇在分析儀處通標(biāo)準(zhǔn)氣體，也可以從就地探頭處通標(biāo)準(zhǔn)氣體進行校準(zhǔn)。后者排除了取樣管路對測量的影響，測量值更準(zhǔn)確，但是操作繁雜，一般選擇前者。

（1）量程設(shè)定。測試、置換樣氣時，將會顯示測試量程。導(dǎo)入校準(zhǔn)氣體時，將會顯示已經(jīng)設(shè)定的校準(zhǔn)量程。

（2）標(biāo)準(zhǔn)氣體選擇。零標(biāo)為N2，滿標(biāo)根據(jù)滿量程確定，選擇靠近但不大于滿標(biāo)值的NO為標(biāo)準(zhǔn)氣體。

（3）單位折算。儀表上顯示的單位為ppm，標(biāo)準(zhǔn)氣體單位一般為mg/m3，一定要進行單位換算。

（4）校驗故障。校驗失敗時有報警提示，一般是校準(zhǔn)系數(shù)脫離了正常量程，重復(fù)校驗后故障消除。

3.5 吹掃

脫硝CEMS的樣品氣體一般直接從含有大量粉塵的煙道氣體中收集，導(dǎo)致大量的粉塵附著在過濾器的采樣點周圍，長時間吸收樣氣后一次過濾器會發(fā)生堵塞，容易造成故障，從而影響測量。

該公司采用在就地靠近探頭處定期用反吹空氣進行反向清洗的措施，存在兩大弊端：一是由于就地球閥切換振動大，導(dǎo)致接頭處容易松動；二是不能實現(xiàn)自動反吹。從表1的統(tǒng)計結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，這種操作明顯加大了故障發(fā)生的幾率。

該公司通過定期檢查分析儀表反吹柜內(nèi)取樣管路各接頭緊固情況，并采取開機前吹掃和定期從分析儀表向就地探頭吹掃的措施，有效降低了該類故障的發(fā)生。下一步該公司將會對反吹系統(tǒng)進行改造，即將反吹柜改到CEMS控制柜內(nèi)，采用電磁閥切換，將徹底解決就地球閥切換振動大而損壞取樣管和取樣管路堵塞問題。

4 結(jié)論

針對現(xiàn)場脫硝CEMS故障頻繁發(fā)生而制定的措施是十分有效的，現(xiàn)場NOx和NH3平均測量故障率（單機）由2013年的1.25條/月降至2016年的0.29條/月，而且自2014年以來未發(fā)生過因SCR脫硝CEMS故障導(dǎo)致的環(huán)保異常。隨著該公司SCR脫硝CEMS設(shè)備維護的逐漸完善，不僅會使NOx和NH3測量故障率得到更好的控制，而且能夠最大限度地滿足環(huán)保連續(xù)監(jiān)測的要求。相信對SCR脫硝CEMS繼續(xù)進行深入研究，一定能在保障脫硝監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的同時，保證脫硝系統(tǒng)分析儀表長期穩(wěn)定運行，為機組的安全、穩(wěn)定運行打下堅實的基礎(chǔ)。

［1］孫克勤，韓祥.燃煤電廠煙氣脫硝設(shè)備及運行［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2011.

［2］西安熱工研究院.火電廠SCR煙氣脫硝技術(shù)［M］.北京：中國電力出版社，2013.

［3］劉紅蕾，劉永陽，李廣華.火電廠煙氣脫硫脫硝設(shè)備控制與儀表［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2015.

（本文責(zé)編：劉芳）

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1674－1951（2016）10－0060－03

祁姍姍（1988—），女，江蘇宿遷人，助理工程師，從事電廠脫硝工作（E-mail：821024708＠qq.com）。

2016－07－04；

2016－08－02