沼氣流量計在電廠脫硝係統蒸汽耗量過大問題中的分析
點擊次數：1974 發布時間：2021-01-08 05:48:45
某電廠為2×600MW 燃煤汽輪發電機組，鍋爐采用哈爾濱鍋爐廠生產的亞臨界控製循環汽包爐鍋爐，分別於2001年12月和（hé）2002年6月投產發電。脫硝（xiāo）係（xì）統還原劑液氨改尿素於2018年完成，現已（yǐ）投運1a 以上。
脫硝係統改造完成正常投運後（hòu），PLC 控製係統畫麵顯示輔汽蒸汽耗量瞬時（shí）值為8.286 t/h，冷（lěng）再蒸汽耗量瞬時（shí）值為4t/h，除鹽（yán）水日耗量為70t，遠遠超過設計值。設計輔汽瞬時（shí）*大（dà）耗量為3.7t/h，正常耗量為1.3t/h ；設計冷（lěng）再蒸（zhēng）汽瞬時*大耗量為5t/h，正常耗量為3t/h，除鹽水*大值為30t/d。對此，從設備耗汽（qì）、設備安裝、耗水量三方麵進行計算（suàn）分析。
1 脫硝係（xì）統中用汽設備耗（hào）量分析
此電廠脫硝係統采用（yòng）尿（niào）素水解製（zhì）氨，脫硝裝置的尿素消耗量全廠2台爐總尿素消（xiāo）耗量約為1 116kg/h，配製（zhì）尿素溶（róng）液時（shí），將儲存於尿素儲存間的袋裝尿素人工拆包，拆包後的尿素經鬥提機輸送到溶（róng）解罐裏。用去離（lí）子水經蒸汽加熱將幹尿素溶解成40%~50% 質量濃度的尿素溶液，再通過尿（niào）素溶液混合泵輸送到（dào）尿（niào）素溶液儲罐，加熱蒸汽的疏水回收至疏（shū）水箱。
尿素（sù）溶（róng）液儲存罐裏的尿素溶液利用蒸汽加熱對其進行保溫，溫度維持在（zài）30~50℃。溶液罐裏（lǐ）的尿素溶液通過（guò）溶液輸送泵持續送至水解（jiě）反應（yīng）器，進行水解產生氨氣。水解產生的含氨氣流（liú）經流量調（diào）節模塊分配（pèi）後進入氨空氣混合器（qì）被熱的稀釋（shì）空氣稀釋後（hòu），產生（shēng）濃度小於5% 的氨氣（qì）進入氨氣-煙氣混（hún）合係（xì）統，並由氨噴射係統（tǒng）噴入煙道。
1）除鹽水係統用汽量分（fèn）析
該電廠設置了1個10m 3 緩衝（chōng）除（chú）鹽水箱，除鹽水分（fèn）別從兩台機組除鹽水（shuǐ）母（mǔ）管引至尿素區，兩根除鹽（yán）水輸送管道均（jun1）設置了蒸汽伴熱，此部分伴熱量約0.4t/h，每天使（shǐ）用約0.5h，蒸汽來自機組的輔助蒸汽（qì）。
2）尿素溶解係統用氣量（liàng）分析
該（gāi）電廠設置1隻尿素溶解罐，溶解罐有效容（róng）積為55m 3 ，在溶解（jiě）罐中，用除鹽水和幹尿素配（pèi）置（zhì）製成50% 的尿素溶液。當尿素溶液溫度過低時，蒸汽加熱係（xì）統啟動提供製備飽和尿素溶液所需熱量。經計算溶（róng）解時（shí）該（gāi）係統*大蒸汽耗（hào）量（liàng）為2.0t/h，每天使用1~2h，蒸汽來自機組（zǔ）的輔助蒸汽（qì）。
3）尿素溶（róng）液儲存（cún）係統用氣量分析
該電廠設置了2隻尿素溶液儲（chǔ）罐，每隻有效容積為（wéi）185m 3 ，兩隻儲（chǔ）罐長期儲存（cún）尿素溶液，保持溶液溫度在30~50℃，使（shǐ）用蒸汽進行加熱，控（kòng）製其溫度。經計算（suàn）儲存係統升溫時蒸汽耗量為0.7t/h，蒸汽來自機組的輔助蒸汽。
4）尿素水解反應器係統用汽（qì）量分析
該電廠設置（zhì）2台水解器，每台水解器的容量為2台機組BMCR 工況下全部供氨量。采取一運一備運行模式，尿素溶液尿素水解反應器內發生化學反應，氣液兩相平衡體係（xì）的壓力（lì）為0.4~0.6MPa，溫（wēn）度（dù）為（wéi）130~160℃。所需要的熱量完全由飽和蒸汽提供，飽和蒸汽不與尿素溶液混合，通過盤管回流，冷凝水由疏水箱回收。當（dāng）兩台水解反應器全（quán）部（bù）滿（mǎn）負荷運行時，此時蒸汽*大耗量為2.8t/h，蒸汽取自機組的再熱（rè）蒸汽冷段。
5）稀釋風係統（tǒng）用汽量分析
該電廠的稀釋風采用蒸（zhēng）汽冷風的方式，共設置4台風機，流量8 400m 3 /h。經核算每台機組的蒸汽耗量為1.0t/h，兩台機（jī）組稀釋風用（yòng）汽量總計2.0t/h，蒸汽取（qǔ）自機組的再熱蒸汽冷段。
6）氨氣係統用汽量分析
兩台水解（jiě）器出口的（de）氨氣（qì）管道匯合成一根（gēn）母管，*後輸送至兩台機組的 SCR 區，氨氣管道采用（yòng）蒸汽伴（bàn）熱，不同規格的管線總長為390m，蒸汽耗量約為1.0t/h，蒸汽來自機組的輔助蒸汽。
2、脫硝係統中蒸汽流量測量裝置分析
1）輔助蒸汽測量流量計
因除鹽（yán）水伴熱和溶解罐加熱不在同一時間使用，根據設備用汽分析可得出 ：輔汽*端瞬時*大耗量為3.7t/h，正常耗量的平均值為1.3t/h。輔汽的*高參數為1.0MPa，270℃，電廠選用江蘇旭輝自動化儀表有限公（gōng）司（sī）生產的沼氣流量計測量輔助蒸汽流量，流量計（jì）的量程為5t/h，自帶（dài）溫壓補（bǔ）償，滿（mǎn）足測量要求。
根據圖1渦街流量（liàng）安裝要求示意圖及廠家的設備說明書要求，流量計上遊的直管（guǎn）段長度至（zhì）少為20D≈1 600mm，下遊（yóu）的直管段至少在5D≈400mm，D=80mm 為管道直徑。圖2為現場安裝圖，流量計上遊僅為600mm ＜1 600mm，此流量計安裝位置有誤，對測量值有一定的影響，造成（chéng）測量（liàng）偏差，需調整流量計的（de）安裝位置。
通過圖3可以看出，PLC 上（shàng）輔汽測量用的沼氣流量計的量程設置為30t/h，現場設備量程實際為5t/h，兩（liǎng）者嚴重不符，因（yīn）此測量值8.286t/h 為（wéi）錯誤值，需要對程序進行修改。
2）冷再蒸汽測量流量計
根據設備用汽分析可得出 ：冷再蒸汽瞬時*大耗（hào）量為4.8t/h。輔汽的*高參（cān）數為4.02MPa、330℃，沼氣流量計廠（chǎng）家與輔助蒸汽流量計一致，流（liú）量計的（de）量程為6t/h，自帶溫壓補償，滿足（zú）測量要求。
根據圖1渦街流量安裝（zhuāng）要求示意圖及廠家的設備（bèi）說明書要求，流量計上遊的直管段長度至少為（wéi）20D≈1 300mm，下遊的直（zhí）管段至少在5D≈325mm，D=65mm 為管道直（zhí）徑。圖4為冷再蒸汽流量計現場安（ān）裝圖，流量計上遊僅（jǐn）為950mm＜1600mm，此流（liú）量計安裝位置有誤，對測量值有一（yī）定的影響，造成測量偏差，需調（diào）整流量計的安裝位置。
通過（guò）圖3 PLC 流（liú）量計監測（cè）畫麵可以看出，PLC 上輔汽測量用的沼氣流量計的量（liàng）程設置為30t/h，現場（chǎng）設備（bèi）量程實際為6t/h，兩者嚴重不符，因（yīn）此測量值4t/h 為錯誤值（單台機組運行），需要對程序進行修改。
3、耗水量分析
單台機組（zǔ）脫硝係統運行期間，電廠提供（gòng）的補水增加量約為70t/d，其中脫（tuō）硝係統（tǒng）的耗水（shuǐ）量（liàng）如圖5。
從圖5可以看出，脫硝（xiāo）係統所使用（yòng）的冷再蒸汽和輔助蒸汽換熱後（hòu）全部冷凝為疏水，供水解器的蒸汽和部分伴熱（rè）加熱的蒸汽回（huí）收（shōu）至脫硝（xiāo）係統的疏水箱，部分伴熱蒸汽疏水直接排放至機組排水槽，未進行回（huí）收（shōu）。疏（shū）水箱的水一部分（fèn）被脫硝係統利用（yòng），另一部分排放至機組800m 3 水箱，未進行回收。下麵結合耗水量對蒸汽耗量進行判斷 ：
1）係統溶解（jiě）尿素蒸汽（qì）用（yòng）量按設計值為（wéi）1.3t/h，單台機組每天用量約15.0t。此部（bù）分水耗量*終噴入煙道（dào）中，*終未回收，不計入補水中。根據現（xiàn）場收（shōu）集到的情況，每次（cì）溶解時大約使用（yòng）10t 左右疏水和（hé）5t 左右除鹽水。
2）疏水箱中多餘的疏水排放至800m 3 水箱，根據現場提供資（zī）料，疏水箱每天排放一次，排放量約20t，*終未回收，不計入補水（shuǐ）中。
3）單台換熱器疏水1.0t/h，單台機組每天24t，排（pái）至凝汽器疏水擴（kuò）容器，*終回收（shōu），計入補水中（zhōng）。
4）其他（tā）管道伴熱疏水，排放至機組排水槽，*終未回收，不計入補（bǔ）水（shuǐ）中，約0.2t/h，每天排放量4.8t。綜上分析，若單台機組運行補水量為70t/d，則總蒸汽耗量為（wéi）70-5+24=89t/d，與設計值相匹（pǐ）配，因此蒸汽（qì）耗量為 ：單（dān）台換熱器蒸（zhēng）汽耗量為24t/d（1t/h），冷再蒸汽（qì）（水解器用）耗量為30t/d（1.3t/h），輔助蒸（zhēng）汽耗量（伴熱（rè））平（píng）均為35t/d（1.5t/h）。
4、結束語（yǔ）
通過對該電廠脫硝（xiāo）係統中每個設備的用汽量進行核算，得出設（shè）計值，再對蒸汽流（liú）量測（cè）量裝置進行檢查，否定了設備選型問題，*終發現了該係統耗（hào）量大主要問（wèn）題（tí）在於流量的實際量程和 PLC 係統邏輯裏設置的量程不一致，其次為安裝尺寸不符合廠家要（yào）求，兩方麵原因導致測量（liàng）為錯（cuò）誤值，*後（hòu）對耗水量進行分析，得出了係統的真實耗（hào）量。*終此電廠對此進行整（zhěng）改後，測量出實際耗（hào）量（liàng）與設計值基本一致。
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脫硝係統改造完成正常投運後（hòu），PLC 控製係統畫麵顯示輔汽蒸汽耗量瞬時（shí）值為8.286 t/h，冷（lěng）再蒸汽耗量瞬時（shí）值為4t/h，除鹽（yán）水日耗量為70t，遠遠超過設計值。設計輔汽瞬時（shí）*大（dà）耗量為3.7t/h，正常耗量為1.3t/h ；設計冷（lěng）再蒸（zhēng）汽瞬時*大耗量為5t/h，正常耗量為3t/h，除鹽水*大值為30t/d。對此，從設備耗汽（qì）、設備安裝、耗水量三方麵進行計算（suàn）分析。
1 脫硝係（xì）統中用汽設備耗（hào）量分析
此電廠脫硝係統采用（yòng）尿（niào）素水解製（zhì）氨，脫硝裝置的尿素消耗量全廠2台爐總尿素消（xiāo）耗量約為1 116kg/h，配製（zhì）尿素溶（róng）液時（shí），將儲存於尿素儲存間的袋裝尿素人工拆包，拆包後的尿素經鬥提機輸送到溶（róng）解罐裏。用去離（lí）子水經蒸汽加熱將幹尿素溶解成40%~50% 質量濃度的尿素溶液，再通過尿（niào）素溶液混合泵輸送到（dào）尿（niào）素溶液儲罐，加熱蒸汽的疏水回收至疏（shū）水箱。
尿素（sù）溶（róng）液儲存罐裏的尿素溶液利用蒸汽加熱對其進行保溫，溫度維持在（zài）30~50℃。溶液罐裏（lǐ）的尿素溶液通過（guò）溶液輸送泵持續送至水解（jiě）反應（yīng）器，進行水解產生氨氣。水解產生的含氨氣流（liú）經流量調（diào）節模塊分配（pèi）後進入氨空氣混合器（qì）被熱的稀釋（shì）空氣稀釋後（hòu），產生（shēng）濃度小於5% 的氨氣（qì）進入氨氣-煙氣混（hún）合係（xì）統，並由氨噴射係統（tǒng）噴入煙道。
1）除鹽水係統用汽量分（fèn）析
該電廠設置了1個10m 3 緩衝（chōng）除（chú）鹽水箱，除鹽水分（fèn）別從兩台機組除鹽水（shuǐ）母（mǔ）管引至尿素區，兩根除鹽（yán）水輸送管道均（jun1）設置了蒸汽伴熱，此部分伴熱量約0.4t/h，每天使（shǐ）用約0.5h，蒸汽來自機組的輔助蒸汽（qì）。
2）尿素溶解係統用氣量（liàng）分析
該（gāi）電廠設置1隻尿素溶解罐，溶解罐有效容（róng）積為55m 3 ，在溶解（jiě）罐中，用除鹽水和幹尿素配（pèi）置（zhì）製成50% 的尿素溶液。當尿素溶液溫度過低時，蒸汽加熱係（xì）統啟動提供製備飽和尿素溶液所需熱量。經計算溶（róng）解時（shí）該（gāi）係統*大蒸汽耗（hào）量（liàng）為2.0t/h，每天使用1~2h，蒸汽來自機組（zǔ）的輔助蒸汽（qì）。
3）尿素溶（róng）液儲存（cún）係統用氣量分析
該電廠設置了2隻尿素溶液儲（chǔ）罐，每隻有效容積為（wéi）185m 3 ，兩隻儲（chǔ）罐長期儲存（cún）尿素溶液，保持溶液溫度在30~50℃，使（shǐ）用蒸汽進行加熱，控（kòng）製其溫度。經計算（suàn）儲存係統升溫時蒸汽耗量為0.7t/h，蒸汽來自機組的輔助蒸汽。
4）尿素水解反應器係統用汽（qì）量分析
該電廠設置（zhì）2台水解器，每台水解器的容量為2台機組BMCR 工況下全部供氨量。采取一運一備運行模式，尿素溶液尿素水解反應器內發生化學反應，氣液兩相平衡體係（xì）的壓力（lì）為0.4~0.6MPa，溫（wēn）度（dù）為（wéi）130~160℃。所需要的熱量完全由飽和蒸汽提供，飽和蒸汽不與尿素溶液混合，通過盤管回流，冷凝水由疏水箱回收。當（dāng）兩台水解反應器全（quán）部（bù）滿（mǎn）負荷運行時，此時蒸汽*大耗量為2.8t/h，蒸汽取自機組的再熱（rè）蒸汽冷段。
5）稀釋風係統（tǒng）用汽量分析
該電廠的稀釋風采用蒸（zhēng）汽冷風的方式，共設置4台風機，流量8 400m 3 /h。經核算每台機組的蒸汽耗量為1.0t/h，兩台機（jī）組稀釋風用（yòng）汽量總計2.0t/h，蒸汽取（qǔ）自機組的再熱蒸汽冷段。
6）氨氣係統用汽量分析
兩台水解（jiě）器出口的（de）氨氣（qì）管道匯合成一根（gēn）母管，*後輸送至兩台機組的 SCR 區，氨氣管道采用（yòng）蒸汽伴（bàn）熱，不同規格的管線總長為390m，蒸汽耗量約為1.0t/h，蒸汽來自機組的輔助蒸汽。
2、脫硝係統中蒸汽流量測量裝置分析
1）輔助蒸汽測量流量計
因除鹽（yán）水伴熱和溶解罐加熱不在同一時間使用，根據設備用汽分析可得出 ：輔汽*端瞬時*大耗量為3.7t/h，正常耗量的平均值為1.3t/h。輔汽的*高參數為1.0MPa，270℃，電廠選用江蘇旭輝自動化儀表有限公（gōng）司（sī）生產的沼氣流量計測量輔助蒸汽流量，流量計（jì）的量程為5t/h，自帶（dài）溫壓補（bǔ）償，滿（mǎn）足測量要求。
根據圖1渦街流量（liàng）安裝要求示意圖及廠家的設備說明書要求，流量計上遊的直管（guǎn）段長度至（zhì）少為20D≈1 600mm，下遊（yóu）的直管段至少在5D≈400mm，D=80mm 為管道直徑。圖2為現場安裝圖，流量計上遊僅為600mm ＜1 600mm，此流量計安裝位置有誤，對測量值有一定的影響，造成（chéng）測量（liàng）偏差，需調整流量計的（de）安裝位置。
通過圖3可以看出，PLC 上（shàng）輔汽測量用的沼氣流量計的量程設置為30t/h，現場設備量程實際為5t/h，兩（liǎng）者嚴重不符，因（yīn）此測量值8.286t/h 為（wéi）錯誤值，需要對程序進行修改。
2）冷再蒸汽測量流量計
根據設備用汽分析可得出 ：冷再蒸汽瞬時*大耗（hào）量為4.8t/h。輔汽的*高參（cān）數為4.02MPa、330℃，沼氣流量計廠（chǎng）家與輔助蒸汽流量計一致，流（liú）量計的（de）量程為6t/h，自帶溫壓補償，滿足（zú）測量要求。
根據圖1渦街流量安裝（zhuāng）要求示意圖及廠家的設備（bèi）說明書要求，流量計上遊的直管段長度至少為（wéi）20D≈1 300mm，下遊的直（zhí）管段至少在5D≈325mm，D=65mm 為管道直（zhí）徑。圖4為冷再蒸汽流量計現場安（ān）裝圖，流量計上遊僅（jǐn）為950mm＜1600mm，此流（liú）量計安裝位置有誤，對測量值有一（yī）定的影響，造成測量偏差，需調（diào）整流量計的安裝位置。
通過（guò）圖3 PLC 流（liú）量計監測（cè）畫麵可以看出，PLC 上輔汽測量用的沼氣流量計的量（liàng）程設置為30t/h，現場（chǎng）設備（bèi）量程實際為6t/h，兩者嚴重不符，因（yīn）此測量值4t/h 為錯誤值（單台機組運行），需要對程序進行修改。
3、耗水量分析
單台機組（zǔ）脫硝係統運行期間，電廠提供（gòng）的補水增加量約為70t/d，其中脫（tuō）硝係統（tǒng）的耗水（shuǐ）量（liàng）如圖5。
從圖5可以看出，脫硝（xiāo）係統所使用（yòng）的冷再蒸汽和輔助蒸汽換熱後（hòu）全部冷凝為疏水，供水解器的蒸汽和部分伴熱（rè）加熱的蒸汽回（huí）收（shōu）至脫硝（xiāo）係統的疏水箱，部分伴熱蒸汽疏水直接排放至機組排水槽，未進行回（huí）收（shōu）。疏（shū）水箱的水一部分（fèn）被脫硝係統利用（yòng），另一部分排放至機組800m 3 水箱，未進行回收。下麵結合耗水量對蒸汽耗量進行判斷 ：
1）係統溶解（jiě）尿素蒸汽（qì）用（yòng）量按設計值為（wéi）1.3t/h，單台機組每天用量約15.0t。此部（bù）分水耗量*終噴入煙道（dào）中，*終未回收，不計入補水中。根據現（xiàn）場收（shōu）集到的情況，每次（cì）溶解時大約使用（yòng）10t 左右疏水和（hé）5t 左右除鹽水。
2）疏水箱中多餘的疏水排放至800m 3 水箱，根據現場提供資（zī）料，疏水箱每天排放一次，排放量約20t，*終未回收，不計入補水（shuǐ）中。
3）單台換熱器疏水1.0t/h，單台機組每天24t，排（pái）至凝汽器疏水擴（kuò）容器，*終回收（shōu），計入補水中（zhōng）。
4）其他（tā）管道伴熱疏水，排放至機組排水槽，*終未回收，不計入補（bǔ）水（shuǐ）中，約0.2t/h，每天排放量4.8t。綜上分析，若單台機組運行補水量為70t/d，則總蒸汽耗量為（wéi）70-5+24=89t/d，與設計值相匹（pǐ）配，因此蒸汽（qì）耗量為 ：單（dān）台換熱器蒸（zhēng）汽耗量為24t/d（1t/h），冷再蒸汽（qì）（水解器用）耗量為30t/d（1.3t/h），輔助蒸（zhēng）汽耗量（伴熱（rè））平（píng）均為35t/d（1.5t/h）。
4、結束語（yǔ）
通過對該電廠脫硝（xiāo）係統中每個設備的用汽量進行核算，得出設（shè）計值，再對蒸汽流（liú）量測（cè）量裝置進行檢查，否定了設備選型問題，*終發現了該係統耗（hào）量大主要問（wèn）題（tí）在於流量的實際量程和 PLC 係統邏輯裏設置的量程不一致，其次為安裝尺寸不符合廠家要（yào）求，兩方麵原因導致測量（liàng）為錯（cuò）誤值，*後（hòu）對耗水量進行分析，得出了係統的真實耗（hào）量。*終此電廠對此進行整（zhěng）改後，測量出實際耗（hào）量（liàng）與設計值基本一致。
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