某135MW機(jī)組NOC排放精準(zhǔn)控制的實(shí)踐

引言

根據(jù)《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃(2014一2020年)》(發(fā)改能源[2014]2093號(hào))和《全面實(shí)施燃煤電廠(chǎng)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(chǎng)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)(NoC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NoC、煙塵和二氧化硫排放基本滿(mǎn)足當(dāng)前要求。

1NoC控制存在問(wèn)題分析

該機(jī)組NoC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(xiàn)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(lái),陸陸續(xù)續(xù)發(fā)現(xiàn)存在以下問(wèn)題:

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

問(wèn)題二:sCR區(qū)出口NoC實(shí)測(cè)濃度信號(hào)來(lái)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(guò)程中,NoC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,NoC濃度極易超標(biāo)。

問(wèn)題三:噴氨調(diào)整門(mén)自動(dòng)控制異常問(wèn)題。如圖2所示,紅色是#3爐出口NoC濃度曲線(xiàn),藍(lán)色是調(diào)節(jié)閥閥位曲線(xiàn)。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NoC濃度在22~43mg/m3范圍內(nèi)等幅振蕩,周期為24min。

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(lái)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(lái)NoC排放多次出現(xiàn)超標(biāo)、控制異常的情況,為實(shí)現(xiàn)NoC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NoC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(xiàn)、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(wèn)題一解決方案

凈煙氣NoC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(guò)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(xiàn)分析,測(cè)量的偏差不是長(zhǎng)期的,問(wèn)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(lái)很多電廠(chǎng)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(yíng)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1s加長(zhǎng)至2s:(2)原來(lái)取樣管只有1個(gè)取樣口,在取樣管上增加m取樣口,均勻分布:(m)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(wèn)題二解決方案

問(wèn)題二其實(shí)是所有CEMS系統(tǒng)存在的固有問(wèn)題,為了消除反吹時(shí)被調(diào)量3Nx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。

2.3問(wèn)題三解決方案

該機(jī)組噴氨調(diào)整門(mén)是氣動(dòng)控制的,造成了等幅振蕩、控制滯后等問(wèn)題,其實(shí)是由于控制邏輯算法參數(shù)沒(méi)有充分利用氣動(dòng)調(diào)整門(mén)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(guò)兩級(jí)PID算法控制噴氨調(diào)節(jié)閥開(kāi)度,兩個(gè)PID算法參數(shù)分別為K:0.0002、Ti:5000和K:0.002、Ti:2m2,結(jié)合圖2曲線(xiàn)分析,基本整個(gè)控制過(guò)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.m、Ti:2m2,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(guò)設(shè)定值時(shí)動(dòng)作更快。

分析圖5所示曲線(xiàn),靜態(tài)時(shí)設(shè)定值為00sg/sm,實(shí)際出口3Nx濃度能控制在m5~00sg/sm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(lái),效果很明顯。

3結(jié)語(yǔ)

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(wàn)新機(jī)組多很多,而在經(jīng)營(yíng)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(guān)能動(dòng)性,進(jìn)行各種分析嘗試,才能找到問(wèn)題的解決之道。