大型鍋爐煙道截面積過(guò)大,煙道內(nèi)部煙氣成份分布不均、取樣探頭所在位置煙氣成份不具代表性。受安裝條件限制脫硝CEMS取樣測(cè)點(diǎn)無(wú)法滿足《固定污染源排氣中顆粒物測(cè)定與氣態(tài)污染物采樣方法》GB/T 16157-1996中對(duì)測(cè)點(diǎn)位置的要求,也不滿足熱工取樣測(cè)點(diǎn)的要求,導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)與實(shí)際值存在較大偏差(部分SCR出口及煙囪數(shù)據(jù)普通偏差達(dá)到30%)。且存在環(huán)保數(shù)據(jù)不符合邏輯,脫硝出口NOX與脫硫出口NOX數(shù)據(jù)偏差大,前后數(shù)據(jù)有沖突的情況。致使運(yùn)行人員無(wú)法將脫硝噴氨投入自動(dòng)控制,只能進(jìn)行手動(dòng)噴氨。測(cè)量點(diǎn)時(shí)高時(shí)低,毫無(wú)規(guī)律,控制不當(dāng),極容易出現(xiàn)排放口超標(biāo)排放。特別是在“超低排放”的運(yùn)行狀態(tài)下,更加大了氨逃逸超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)。過(guò)量噴氨生成具有粘附性、腐蝕性的硫酸銨和硫酸氫氨,堵塞空預(yù)器,影響發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行。
圖1 ?煙道取樣截面NOX濃度不均勻分布圖
因此,為了要確保脫硝出口CEMS在線檢測(cè)數(shù)據(jù)真實(shí)可靠,測(cè)點(diǎn)真實(shí)反應(yīng)檢測(cè)區(qū)域數(shù)值;提高電廠的高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平;真正的做到脫硝合理的噴氨投自動(dòng),需要對(duì)煙氣取樣進(jìn)行網(wǎng)格均勻取樣改造。上述技術(shù)改造已經(jīng)在廣州珠海電廠、韶關(guān)電廠、媽灣是廠、珠海金灣電廠成功實(shí)施。
1、脫硝煙氣靠近SCR反應(yīng)區(qū)域,從鍋爐燃燒后的煙氣到達(dá)SCR處,受催化劑、省煤器等設(shè)備的影響,煙氣流速不均,靠近煙道壁的煙氣比較紊亂。煙道直管段不夠(前直管段達(dá)不到2倍直徑)及煙氣紊亂現(xiàn)象,我們不能通過(guò)外在條件來(lái)改變工況的本質(zhì),但是可以利用加裝管道的形式來(lái)改善該問(wèn)題點(diǎn)的存在,所以這兩點(diǎn)屬于可控制因素。
2、燃煤電廠常用的取樣探頭長(zhǎng)度在1.2-1.5m,以600MW機(jī)組為例,安裝測(cè)點(diǎn)的截面為12500*7000mm。探頭無(wú)法到達(dá)煙道中間相對(duì)穩(wěn)定的區(qū)域,只能取到靠近煙道壁的煙氣。探頭長(zhǎng)度問(wèn)題,我們可以通過(guò)加長(zhǎng)取樣管等方式來(lái)彌補(bǔ)探頭長(zhǎng)度的不足,但是因?yàn)槭菃我蝗?,效果有限。所以要達(dá)到預(yù)期效果,需要增加取樣的點(diǎn)數(shù),所以該問(wèn)題點(diǎn)也屬于是可控因素。
3、現(xiàn)在大部分的電廠出口均為單點(diǎn)取樣,因煙道內(nèi)氣體沒(méi)有充分混合,任一單獨(dú)測(cè)點(diǎn)都無(wú)代表性,則單一測(cè)點(diǎn)安裝在任何位置均無(wú)法取到具有代表性的樣氣,
測(cè)量結(jié)果也就不具代表性。取樣點(diǎn)單一,如果是增加探頭,成本大,故障率高對(duì)應(yīng)的維護(hù)量就大,所以增加探頭數(shù)量方案不可取,但是可以通過(guò)外在條件解決探頭數(shù)量問(wèn)題,所以此項(xiàng)也可列為可控因素。
通過(guò)在脫硝出口同一煙道截面中進(jìn)行網(wǎng)格式的布點(diǎn),通過(guò)兩次均勻調(diào)節(jié)的方式實(shí)現(xiàn)每個(gè)取樣點(diǎn)抽取的樣氣在進(jìn)行充分混合后進(jìn)行儀表測(cè)量。下圖為取樣截面取樣點(diǎn)分布圖。
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? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? 脫硝反應(yīng)器A取樣點(diǎn)分布 ?????????????????脫硝反應(yīng)器B取樣點(diǎn)分布
圖2 ??煙道網(wǎng)格取樣點(diǎn)分布圖
在脫硝出口位置選擇煙氣氣流相對(duì)均勻而穩(wěn)定的管段上,應(yīng)避開(kāi)彎頭、閥門(mén)和變徑管等容易產(chǎn)生渦流的阻力構(gòu)件位置安裝一套“網(wǎng)格取樣”裝置。將測(cè)定斷面劃分為若干個(gè)等面積的矩形小塊,各塊中心即為測(cè)點(diǎn)。各測(cè)進(jìn)行取樣后在母管匯集,進(jìn)行混合后再進(jìn)行取樣測(cè)量。
在脫硝反應(yīng)器出口煙道A、B側(cè)各布置一套網(wǎng)格取樣裝置。網(wǎng)格取樣裝置由多根取樣管組合而成。其中每根管道設(shè)有多個(gè)取樣口,取樣口背向煙氣流向,取樣口大小適煙道而定。將煙道分為若個(gè)小塊(如圖(2)所示)。取樣管匯集到母管后跨過(guò)空預(yù)器接入電除塵入口,使其形成差壓。利用空預(yù)器差壓為使母管內(nèi)樣氣進(jìn)行流動(dòng),將網(wǎng)格取樣裝置采集的樣氣送入到電除塵入口。網(wǎng)格取樣裝置從各取樣孔抽取煙道內(nèi)煙氣樣本進(jìn)入母管,樣氣在母管內(nèi)流動(dòng)的過(guò)程中進(jìn)行充分混合后經(jīng)過(guò)測(cè)量筒由CEMS探頭進(jìn)行二次取樣測(cè)量。下圖網(wǎng)格取樣三維布置圖。
圖2 網(wǎng)格取樣三維布置圖
在排除儀表誤差的情況下,?進(jìn)行網(wǎng)格取樣改造后和脫硫后分析儀NOX的測(cè)量差異率保證值:
測(cè)量值低于50mg/m3?時(shí)差異絕對(duì)值小于5 mg/m3;
測(cè)量值在50 mg/m3——到200 mg/m3之間時(shí)差異化率小于10%;
1、確保取樣均勻性,要使取樣管內(nèi)煙氣壓力均衡,確保測(cè)量筒內(nèi)樣氣是在煙道內(nèi)各個(gè)網(wǎng)格內(nèi)抽取出來(lái)的,并且經(jīng)過(guò)了充分的混合。為此,每個(gè)項(xiàng)目都要借助CFD模擬計(jì)算結(jié)果來(lái)設(shè)計(jì)取樣管的管徑、開(kāi)孔、走向。
2、防堵塞,脫硝出口在電除塵前,煙氣里有大量粉塵,如何有防止管道積灰,取樣口堵塞也是重中之重。
3、防止管道漏氣,因爐膛是負(fù)壓,管道漏氣也不會(huì)有煙氣流出管道,但吸進(jìn)去空氣后容易稀釋煙氣,影響測(cè)量結(jié)果。還會(huì)導(dǎo)致差壓下降,影響煙氣流速,從而導(dǎo)致積灰加重。
4、取樣管道的防磨損設(shè)計(jì)也是項(xiàng)目成功的關(guān)鍵。
通過(guò)網(wǎng)格化取樣改造,可以實(shí)現(xiàn)脫硝裝置穩(wěn)定可靠運(yùn)行,環(huán)保穩(wěn)定達(dá)標(biāo),提高機(jī)組可靠性;還可實(shí)現(xiàn)SCR系統(tǒng)的自動(dòng)控制運(yùn)行,提高SCR運(yùn)行控制水平。改造的投入和產(chǎn)出比較好。