摘要：近年來，電力市場(chǎng)改革力度不斷加大，而135MW燃煤機(jī)組產(chǎn)能落后，生產(chǎn)成本高，環(huán)保指標(biāo)卻與1000MW燃煤機(jī)組一致，這就導(dǎo)致其在電力市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力大大落后，企業(yè)虧損，生存壓力大；同時(shí)也造成了企業(yè)在其技術(shù)升級(jí)改造方面，資金投入大大減少。在這種情況下，針對(duì)NOx排放多次出現(xiàn)超標(biāo)、控制異常的情況，為實(shí)現(xiàn)NOx排放的精準(zhǔn)控制，從管理和技術(shù)層面提出了對(duì)應(yīng)的措施和方案。

引言

根據(jù)《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014—2020年）》（發(fā)改能源[2014]2093號(hào)）和《全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》（粵發(fā)改能電[2016]75號(hào)）文件的要求，某電廠2×135MW超高壓燃煤發(fā)電機(jī)組污染物排放需要達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)組排放標(biāo)準(zhǔn)（NOx排放濃度不大于50mg/m3、二氧化硫不大于35mg/m3、煙塵不大于10mg/m3）。2018年進(jìn)行超低排放改造，包括煙氣脫硝改造（原有催化劑更換+加裝備用層）、電除塵改造（低低溫電除塵+高效電源）、濕法脫硫增容、濕法脫硫協(xié)同除塵（高效除霧器改造）、煙氣再熱器，控制NOx、煙塵和二氧化硫排放基本滿足當(dāng)前要求。

1NOx控制存在問題分析

該機(jī)組NOx控制技術(shù)采用的是選擇性催化還原煙氣脫硝SCR，SCR反應(yīng)器布置在省煤器和空氣預(yù)熱器之間，共布置3層催化劑。脫硝出口和入口各裝有一套煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)CEMS，煙氣取樣是單側(cè)單點(diǎn)取樣。

超低排放改造后投入運(yùn)行一年多來，陸陸續(xù)續(xù)發(fā)現(xiàn)存在以下問題：

問題一：脫硝出口NOx測(cè)量與凈煙氣NOx測(cè)量值偏差大，多次出現(xiàn)凈煙氣NOx測(cè)量大于脫硝出口NOx的情況，甚至排放超標(biāo)，如圖1所示。

圖1脫硝出口Nx測(cè)量與凈煙氣Nx測(cè)量對(duì)比

問題二：SCR區(qū)出口NOx實(shí)測(cè)濃度信號(hào)來自脫硝CEMS系統(tǒng)，為了預(yù)防取樣管路堵塞，CEMS系統(tǒng)定時(shí)對(duì)取樣管路進(jìn)行反吹掃，吹掃時(shí)間大約6min。吹掃過程中，NOx濃度值保持不變，導(dǎo)致了自動(dòng)控制系統(tǒng)失效，在吹掃結(jié)束后，NOx濃度極易超標(biāo)。

問題三：噴氨調(diào)整門自動(dòng)控制異常問題。如圖2所示，紅色是#3爐出口NOx濃度曲線，藍(lán)色是調(diào)節(jié)閥閥位曲線。分析可知，#3爐噴氨自動(dòng)控制存在明顯的等幅振蕩、滯后情況，靜態(tài)時(shí)設(shè)定值為35mg/m3，實(shí)際出口NOx濃度在22～43mg/m3范圍內(nèi)等幅振蕩，周期為24min。

圖2噴氨自動(dòng)控制過程

2解決方案

環(huán)保排放達(dá)標(biāo)關(guān)系到企業(yè)的生死存亡，而近年來電力市場(chǎng)改革，老舊機(jī)組發(fā)電成本相對(duì)較高，企業(yè)效益差，技改費(fèi)用有限。在這種背景下，針對(duì)近來NOx排放多次出現(xiàn)超標(biāo)、控制異常的情況，為實(shí)現(xiàn)NOx排放的精準(zhǔn)控制，企業(yè)只能挖掘內(nèi)部潛力。首先在管理上加以重視，特意成立NOx精準(zhǔn)控制攻關(guān)小組。小組設(shè)置組長(zhǎng)一名，組員若干，小組職責(zé)如下：

（1）每日檢查噴氨自動(dòng)的實(shí)際運(yùn)行情況，特別需要關(guān)注反吹、升負(fù)荷、啟制粉時(shí)的運(yùn)行曲線、操作記錄；

（2）出現(xiàn)異常超標(biāo)時(shí)，組織進(jìn)行原因分析，制定對(duì)應(yīng)措施與方案，并形成記錄。

2.1問題一解決方案

凈煙氣NOx分析儀是超低排放改造時(shí)的新設(shè)備，安裝所在位置煙氣經(jīng)過充分混合，成分分布均勻，流速穩(wěn)定，測(cè)量可靠。脫硝出口CEMS系統(tǒng)是2014年脫硝改造時(shí)產(chǎn)品，多次用標(biāo)氣校準(zhǔn)結(jié)果顯示也是正確的。從圖1曲線分析，測(cè)量的偏差不是長(zhǎng)期的，問題原因歸根于分析儀的煙氣取樣情況及運(yùn)行工況。2012年時(shí)，為了降低生產(chǎn)成本，企業(yè)對(duì)鍋爐進(jìn)行了改燒煙煤改造，從脫硝入口位置抽取煙氣用于制粉系統(tǒng)，這是每次啟停制粉系統(tǒng)都造成煙道流場(chǎng)波動(dòng)很大的原因，給煙氣均勻取樣造成了困難。目前脫硝出口CEMS系統(tǒng)煙氣取樣為抽取式、單側(cè)單點(diǎn)取樣，而煙道寬敞，內(nèi)部煙氣成分分布不均，導(dǎo)致采到的樣氣不具有代表性。這兩個(gè)原因造成了測(cè)量結(jié)果與實(shí)際值數(shù)據(jù)偏差大。

為了取到穩(wěn)定、更加具有代表性的合格煙氣，近年來很多電廠都對(duì)煙氣取樣進(jìn)行了網(wǎng)格取樣改造，以保證測(cè)量數(shù)據(jù)的真實(shí)性。從企業(yè)現(xiàn)有的經(jīng)營狀況出發(fā)，暫時(shí)不具備進(jìn)行該技術(shù)改造的資金條件，但技術(shù)上可以參考網(wǎng)格取樣。具體做法如下：

（1）加長(zhǎng)取樣管，由伸入煙道1m加長(zhǎng)至2m；

（2）原來取樣管只有1個(gè)取樣口，在取樣管上增加3取樣口，均勻分布；

（3）在對(duì)側(cè)再增加一個(gè)取樣口，把取樣的煙氣混合后再處理測(cè)量。從實(shí)際運(yùn)行情況看，該改造效果很明顯。

2.2問題二解決方案

問題二其實(shí)是所有CEMS系統(tǒng)存在的固有問題，為了消除反吹時(shí)被調(diào)量NOx測(cè)量值不動(dòng)對(duì)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)質(zhì)量的影響，現(xiàn)提出如下解決方案：

原控制策略如圖3所示。

現(xiàn)控制策略如圖4所示。

圖3原控制策略

圖4現(xiàn)控制策略

增加CEMS系統(tǒng)反吹信號(hào)D作為系統(tǒng)控制切換信號(hào)。

當(dāng)吹掃時(shí)，D=1，切除積分作用，選擇模塊2輸出值為取大值模塊的輸出；吹掃結(jié)束后，D=0，切換回PID控制，輸出指令為吹掃前值。

增加一個(gè)根據(jù)機(jī)組入口NOx含量的變化量來設(shè)定開環(huán)控制函數(shù)F(X）輸出值，在吹掃時(shí)與PID模塊輸出值比較，為了保證出口NOx不超標(biāo)，取最大值輸出。F(X）是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值，主要受煤種影響，而對(duì)于這種相對(duì)落后的135MW機(jī)組，對(duì)煤種的適應(yīng)性不強(qiáng)，實(shí)際運(yùn)行過程中煤種變化不大，該經(jīng)驗(yàn)值F(X）可長(zhǎng)期使用。

2.3問題三解決方案

該機(jī)組噴氨調(diào)整門是氣動(dòng)控制的，造成了等幅振蕩、控制滯后等問題，其實(shí)是由于控制邏輯算法參數(shù)沒有充分利用氣動(dòng)調(diào)整門動(dòng)作快、頻率高的優(yōu)點(diǎn)。

噴氨自動(dòng)控制邏輯主要是通過兩級(jí)PID算法控制噴氨調(diào)節(jié)閥開度，兩個(gè)PID算法參數(shù)分別為K：0.0002、Ti：5000和K：0.002、Ti：232，結(jié)合圖2曲線分析，基本整個(gè)控制過程只有第二個(gè)PID積分控制起作用。

處理措施如下：

修改PID算法參數(shù)為K：0.2、Ti：150和K：0.3、Ti：232，同時(shí)重新整定f(x）函數(shù)，將偏差上下限（1.15，0.85）修改為（1.2，0.85），該輸出為PID的偏差輸入，使得超過設(shè)定值時(shí)動(dòng)作更快。

分析圖5所示曲線，靜態(tài)時(shí)設(shè)定值為40mg/m3，實(shí)際出口NOx濃度能控制在35～44mg/m3范圍內(nèi)，且超出設(shè)定值時(shí)能在短時(shí)間內(nèi)控制降下來，效果很明顯。

圖5噴氨自動(dòng)參數(shù)優(yōu)化效果圖

3結(jié)語

135MW燃煤老機(jī)組實(shí)際運(yùn)行中，在環(huán)保排放方面面對(duì)的困難要比百萬新機(jī)組多很多，而在經(jīng)營壓力下，技術(shù)改造方面投入有限，面對(duì)這些困難，企業(yè)應(yīng)積極調(diào)動(dòng)員工的主觀能動(dòng)性，進(jìn)行各種分析嘗試，才能找到問題的解決之道。

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