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                                    淮安市三暢儀表有限公司 專注液位儀表15年--測量壓力我們是專家
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                                    磁翻板液位計在液氨儲罐里不能正常讀數的原因分析

                                    作者: 來源: 發布日期:2020-01-09
                                        摘要:我國燃煤電廠每年氮氧化物排放量巨大,需要對氮氧化物的排放實施嚴格控制。本文提出了對燃煤電廠 SCR 和 SNCR 兩種脫硝工藝的現場核查方法。通過嚴格的現場核查,督促企業正常穩定運行脫硝設施,充分發揮對氮氧化物的削減作用。

                                        我國的電力供應主要以煤電為主,2015 年煤電發電量 42686.5 億千瓦時,占全社會發電量的 75.6%,消耗燃煤 18.45 億噸,占煤炭消耗總量的 44.8%。按照 4 千克 / 噸煤的氮氧化物產生經驗系數計算,煤電會產生 738 萬噸的氮氧化物,如果不進行控制,將對大氣環境質量產生非常巨大的影響。為了解決燃煤電廠氮氧化物排放對環境的不良影響,我國在“十二五”期間大力推進燃煤機組脫硝設施的建設工作,截至2015 年底,全國已投運脫硝機組 8.3 億千瓦,占全部火電裝機的 92%,對于削減氮氧化物排放量、減輕電廠燃煤排放氮氧化物對環境的影響發揮了巨大的作用。

                                        但是,由于受建設和運行管理水平以及一些主觀原因的限值,部分燃煤機組脫硝設施不能正常穩定運行,甚至存在弄虛作假的行為,未能真正起到脫硝設施減排氮氧化物的目的 [1]。因此,加強對燃煤電廠脫硝設施運行的現場核查和監管,對于提高燃煤電廠對脫硝設施的認知程度、幫助企業提高運行管理水平,真正發揮脫硝設施的減排治污效果作用巨大。

                                        1 脫硝設施的基本運行原理
                                        現在較為常見的脫硝工藝主要有選擇性催化還原工藝(Selective Catalytic Reduction,SCR) 和 選 擇 性 非 催 化 還 原 工 藝(selectivenoncatalytic reduction,SNCR),還有部分企業采用 SCR+SNCR 的聯用技術,少數特殊行業還有采用活性焦脫硝、還原性氣體(CO、CH4 等)脫硝等工藝。本文主要介紹 SCR 和 SNCR 脫硝工藝的核查技術。

                                        SCR 和 SNCR 脫硝過程中主要的化學反映相同:
                                        4NO+4NH3+O2 → 4N2+6H2O2NO2+4NH3+O2 → 3N2+6H2O

                                        在把氮氧化物還原為 N2 的過程中,需要 NH3(g)作為還原劑來參與反映。SCR 和 SNCR 脫硝工藝的共同點是均可采用液氨、尿素作為脫硝還原劑。采用液氨作為還原劑時,需要有液氨蒸發裝置,將液氨氣化為氣態氨;采用尿素作為還原劑時,需要有尿素熱解裝置,使尿素發生如下的分解反映產生氨氣:

                                        CO(NH2)2 → NH3+HNCO
                                        HNCO+H2O → NH3+CO2

                                        SCR 和 SNCR 的不同之處在于:SCR 發生上述氮氧化物還原反映是在 300-400℃的溫度區間內,需要含有鉬、鎢等過度金屬氧化物的鈦基催化劑對反映進行催化才能發生;SNCR 發生上述氮氧化物還原反映不需要催化劑的參與,但是反映需要在 900-1000℃下才能發生。結合我國燃煤電廠通常采用的鍋爐類型,SCR 脫硝工藝通常應用在煤粉鍋爐機組上,SNCR 脫硝工藝通常應用在循環流化床鍋爐機組上。

                                        2 現場核查的技術要點
                                        根據以上所述的脫硝工藝,可以分工段、分類對兩種脫硝設施進行現場核查。

                                        2.1 還原劑制備系統的核查
                                        2.1.1 液氨蒸發系統的核查
                                        采用液氨作為還原劑的燃煤電廠,通常設置兩個液氨儲罐來存儲液氨,一備一用或者兩個同時使用,視機組數量和機組負荷而定。液氨儲罐上通常會有兩套液位計,一套為就地查看的磁翻板液位計,一套為上傳電信號的壓差式液位計。常見的問題是磁翻板液位計由于故障或管內氨氣壓力的作用,不能正常讀取液位水平。要求企業使用磁鐵性物質從上到下將磁翻板液位計逐個刷掃,以使回復正常顯示,如不能回復,則必須在液氨儲罐騰空時加以修復。

                                        液氨從儲罐引出,進入液氨蒸發車間。[2] 液氨蒸發車間主要檢查氨氣壓力是否在設計值范圍內,車間內有無氨氣泄漏。液氨汽化后進入緩沖罐,供脫硝系統使用,從氨氣緩沖罐接出的氨氣輸送壓力正常值為0.1Mpa 左右,可以讀取就地壓力計進行檢查。液氨蒸發車間內應無明顯可嗅到氨刺激性氣味,否則判斷存在漏點,要求企業必須進行排查整改。

                                        液氨蒸發器通常為蒸汽加熱,加熱溫度為 160℃左右??梢詸z查蒸汽輸送管線是否正常發熱。在液氨站控制室內,可以調取就地各種參數進行查閱,如液氨罐的液位水平,正常應該隨著液氨的使用逐步下降,在向罐內沖裝液氨后,液位恢復到高位。同時比對液氨卸車紙質記錄,應與氨罐液位變化相吻合。

                                        2.1.2 尿素熱解系統的核查
                                        尿素作為還原劑的,需要將尿素配置為 50% 左右的飽和溶液,再進行熱解。正常情況下,尿素溶液儲罐的溫度保持在 45-55℃,以防止尿素析出結晶,堵塞管路。尿素熱解溫度一般在 450-600℃,熱解產生的氨氣在緩沖罐內儲存以供使用,從氨氣緩沖罐接出的氨氣輸送壓力正常值為 0.1Mpa 左右,可以讀取就地壓力計進行檢查。

                                        2.2 脫硝反映區的檢查
                                        2.2.1 SCR 脫硝反映區的檢查
                                        通常采用 SCR 脫硝工藝的機組,將鍋爐省煤器出口的煙氣分為兩部分,分別設置一臺反映器,內填裝催化劑,在催化劑上層噴入氨氣,在催化劑表面發生脫硝反映。[3]

                                        較前檢查部分表征參數的狀態。反映器入口處的煙氣溫度應為 300-400℃,如溫度低于此溫度,脫硝反映無法發生;反映器出入口的壓差應不大于 1000Pa,否則催化劑積灰堵塞嚴重,影響反映效率;[4] 反映器出口處的未能完全反映的氨氣濃度應不大于 3ppm,不能長期顯示為一恒值或者為 0,否則判斷為氨逃逸監測儀器故障或測點選取不合適,大于 3ppm 可能會有安全風險。

                                        第二對氮氧化物濃度、煙氣量、噴氨量等數據進行校核。校核公式為:
                                        A=M/0.017 (式 2.1)
                                        B=V*(C,in-C,out)/46000 ( 式 2.2)
                                        M=A/B (式 2.3)
                                        注:M 為反映器噴入 NH3 的質量流量,單位為 kg/H
                                        V 為反映器煙氣流量,單位為 Nm3/H
                                        C,in 為反映器入口處監測氮氧化物濃度,單位為 mg/m3
                                        C,out 為反映器出口處監測氮氧化物濃度,單位為 mg/m3

                                        采用公式 2.3 對反映器的氮氧化物濃度、煙氣量、噴氨量進行校核,正常情況下 M 值應在 0.8-1 之間,如果超出此范圍,可能是有關表記測量不準確,或者是脫硝設施運行弄虛作假。

                                        第三進行脫硝反映器運行調整試驗,考察氮氧化物濃度的變化情況。做法為選擇一側或者兩側反映器,停止氨氣的噴入,大約經過 3-5 分鐘的延遲后,反映器出口處的氮氧化物濃度將和入口處的氮氧化物濃度趨于一致,如不能趨于一致,則可能是在線監測設備故障或監測點位選擇不合適。需要進一步核實脫硝設施的運行數據加以佐證。

                                        2.2.2 SNCR 脫硝反映區的檢查
                                        SNCR 脫硝工藝由于不存在嚴格意義上的反映區,通常將噴氨格柵后的一段煙道近似認為是脫硝反映區。噴氨處的煙氣溫度應該在 900℃以上。由于不具備安裝未脫硝前的氮氧化物濃度監測點位的條件,未脫硝的氮氧化物濃度只能通過停止噴氨后煙囪處的監測濃度得到。[5] 因此,用脫硝系統噴氨和不噴氨時的氮氧化物濃度值進行校核,正常情況下 M 值在 0.9-1.1 之間。

                                        B=V*(C0-CNH3)/46000 ( 式 2.4)
                                        注:C0 為不噴氨時煙囪處氮氧化物濃度,單位為 mg/m3
                                        CNH3 為噴氨時煙囪處氮氧化物濃度,單位為 mg/m3

                                        3 結束語
                                        通過以上的現場核查方法,基本了解企業脫硝設施運行的情況,能夠找出存在的問題,給企業提出具體的整改要求。進一步促進燃煤電廠提高脫硝設施的運行水平,強化氮氧化物減排效果。

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