氣體流量計在電廠脫硝系統(tǒng)蒸汽耗量過大問題中的分析

某電廠為2×600MW 燃煤汽輪發(fā)電機組，鍋爐采用哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的亞臨界控制循環(huán)汽包爐鍋爐，分別于2001年12月和2002年6月投產(chǎn)發(fā)電。脫硝系統(tǒng)還原劑液氨改尿素于2018年完成，現(xiàn)已投運1a 以上。
脫硝系統(tǒng)改造完成正常投運后，PLC 控制系統(tǒng)畫面顯示輔汽蒸汽耗量瞬時值為8.286 t/h，冷再蒸汽耗量瞬時值為4t/h，除鹽水日耗量為70t，遠遠超過設計值。設計輔汽瞬時*大耗量為3.7t/h，正常耗量為1.3t/h ；設計冷再蒸汽瞬時*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、設備安裝、耗水量三方面進行計算分析。
1 脫硝系統(tǒng)中用汽設備耗量分析
此電廠脫硝系統(tǒng)采用尿素水解制氨，脫硝裝置的尿素消耗量全廠2臺爐總尿素消耗量約為1 116kg/h，配制尿素溶液時，將儲存于尿素儲存間的袋裝尿素人工拆包，拆包后的尿素經(jīng)斗提機輸送到溶解罐里。用去離子水經(jīng)蒸汽加熱將干尿素溶解成40%~50% 質(zhì)量濃度的尿素溶液，再通過尿素溶液混合泵輸送到尿素溶液儲罐，加熱蒸汽的疏水回收至疏水箱。
尿素溶液儲存罐里的尿素溶液利用蒸汽加熱對其進行保溫，溫度維持在30~50℃。溶液罐里的尿素溶液通過溶液輸送泵持續(xù)送至水解反應器，進行水解產(chǎn)生氨氣。水解產(chǎn)生的含氨氣流經(jīng)流量調(diào)節(jié)模塊分配后進入氨空氣混合器被熱的稀釋空氣稀釋后，產(chǎn)生濃度小于5% 的氨氣進入氨氣-煙氣混合系統(tǒng)，并由氨噴射系統(tǒng)噴入煙道。
1）除鹽水系統(tǒng)用汽量分析
該電廠設置了1個10m 3 緩沖除鹽水箱，除鹽水分別從兩臺機組除鹽水母管引至尿素區(qū)，兩根除鹽水輸送管道均設置了蒸汽伴熱，此部分伴熱量約0.4t/h，每天使用約0.5h，蒸汽來自機組的輔助蒸汽。
2）尿素溶解系統(tǒng)用氣量分析
該電廠設置1只尿素溶解罐，溶解罐有效容積為55m 3 ，在溶解罐中，用除鹽水和干尿素配置制成50% 的尿素溶液。當尿素溶液溫度過低時，蒸汽加熱系統(tǒng)啟動提供制備飽和尿素溶液所需熱量。經(jīng)計算溶解時該系統(tǒng)*大蒸汽耗量為2.0t/h，每天使用1~2h，蒸汽來自機組的輔助蒸汽。
3）尿素溶液儲存系統(tǒng)用氣量分析
該電廠設置了2只尿素溶液儲罐，每只有效容積為185m 3 ，兩只儲罐長期儲存尿素溶液，保持溶液溫度在30~50℃，使用蒸汽進行加熱，控制其溫度。經(jīng)計算儲存系統(tǒng)升溫時蒸汽耗量為0.7t/h，蒸汽來自機組的輔助蒸汽。
4）尿素水解反應器系統(tǒng)用汽量分析
該電廠設置2臺水解器，每臺水解器的容量為2臺機組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(nèi)發(fā)生化學反應，氣液兩相平衡體系的壓力為0.4~0.6MPa，溫度為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。當兩臺水解反應器全部滿負荷運行時，此時蒸汽*大耗量為2.8t/h，蒸汽取自機組的再熱蒸汽冷段。
5）稀釋風系統(tǒng)用汽量分析
該電廠的稀釋風采用蒸汽冷風的方式，共設置4臺風機，流量8 400m 3 /h。經(jīng)核算每臺機組的蒸汽耗量為1.0t/h，兩臺機組稀釋風用汽量總計2.0t/h，蒸汽取自機組的再熱蒸汽冷段。
6）氨氣系統(tǒng)用汽量分析
兩臺水解器出口的氨氣管道匯合成一根母管，*后輸送至兩臺機組的 SCR 區(qū)，氨氣管道采用蒸汽伴熱，不同規(guī)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、脫硝系統(tǒng)中蒸汽流量測量裝置分析
1）輔助蒸汽測量流量計
因除鹽水伴熱和溶解罐加熱不在同一時間使用，根據(jù)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(shù)為1.0MPa，270℃，電廠選用江蘇旭輝自動化儀表有限公司生產(chǎn)的氣體流量計測量輔助蒸汽流量，流量計的量程為5t/h，自帶溫壓補償，滿足測量要求。

根據(jù)圖1渦街流量安裝要求示意圖及廠家的設備說明書要求，流量計上游的直管段長度至少為20D≈1 600mm，下游的直管段至少在5D≈400mm，D=80mm 為管道直徑。圖2為現(xiàn)場安裝圖，流量計上游僅為600mm ＜1 600mm，此流量計安裝位置有誤，對測量值有一定的影響，造成測量偏差，需調(diào)整流量計的安裝位置。
通過圖3可以看出，PLC 上輔汽測量用的氣體流量計的量程設置為30t/h，現(xiàn)場設備量程實際為5t/h，兩者嚴重不符，因此測量值8.286t/h 為錯誤值，需要對程序進行修改。

2）冷再蒸汽測量流量計
根據(jù)設備用汽分析可得出 ：冷再蒸汽瞬時*大耗量為4.8t/h。輔汽的*高參數(shù)為4.02MPa、330℃，氣體流量計廠家與輔助蒸汽流量計一致，流量計的量程為6t/h，自帶溫壓補償，滿足測量要求。
根據(jù)圖1渦街流量安裝要求示意圖及廠家的設備說明書要求，流量計上游的直管段長度至少為20D≈1 300mm，下游的直管段至少在5D≈325mm，D=65mm 為管道直徑。圖4為冷再蒸汽流量計現(xiàn)場安裝圖，流量計上游僅為950mm＜1600mm，此流量計安裝位置有誤，對測量值有一定的影響，造成測量偏差，需調(diào)整流量計的安裝位置。

通過圖3 PLC 流量計監(jiān)測畫面可以看出，PLC 上輔汽測量用的氣體流量計的量程設置為30t/h，現(xiàn)場設備量程實際為6t/h，兩者嚴重不符，因此測量值4t/h 為錯誤值（單臺機組運行），需要對程序進行修改。
3、耗水量分析
單臺機組脫硝系統(tǒng)運行期間，電廠提供的補水增加量約為70t/d，其中脫硝系統(tǒng)的耗水量如圖5。

從圖5可以看出，脫硝系統(tǒng)所使用的冷再蒸汽和輔助蒸汽換熱后全部冷凝為疏水，供水解器的蒸汽和部分伴熱加熱的蒸汽回收至脫硝系統(tǒng)的疏水箱，部分伴熱蒸汽疏水直接排放至機組排水槽，未進行回收。疏水箱的水一部分被脫硝系統(tǒng)利用，另一部分排放至機組800m 3 水箱，未進行回收。下面結(jié)合耗水量對蒸汽耗量進行判斷 ：
1）系統(tǒng)溶解尿素蒸汽用量按設計值為1.3t/h，單臺機組每天用量約15.0t。此部分水耗量*終噴入煙道中，*終未回收，不計入補水中。根據(jù)現(xiàn)場收集到的情況，每次溶解時大約使用10t 左右疏水和5t 左右除鹽水。
2）疏水箱中多余的疏水排放至800m 3 水箱，根據(jù)現(xiàn)場提供資料，疏水箱每天排放一次，排放量約20t，*終未回收，不計入補水中。
3）單臺換熱器疏水1.0t/h，單臺機組每天24t，排至凝汽器疏水擴容器，*終回收，計入補水中。
4）其他管道伴熱疏水，排放至機組排水槽，*終未回收，不計入補水中，約0.2t/h，每天排放量4.8t。綜上分析，若單臺機組運行補水量為70t/d，則總蒸汽耗量為70-5+24=89t/d，與設計值相匹配，因此蒸汽耗量為 ：單臺換熱器蒸汽耗量為24t/d（1t/h），冷再蒸汽（水解器用）耗量為30t/d（1.3t/h），輔助蒸汽耗量（伴熱）平均為35t/d（1.5t/h）。
4、結(jié)束語
通過對該電廠脫硝系統(tǒng)中每個設備的用汽量進行核算，得出設計值，再對蒸汽流量測量裝置進行檢查，否定了設備選型問題，*終發(fā)現(xiàn)了該系統(tǒng)耗量大主要問題在于流量的實際量程和 PLC 系統(tǒng)邏輯里設置的量程不一致，其次為安裝尺寸不符合廠家要求，兩方面原因?qū)е聹y量為錯誤值，*后對耗水量進行分析，得出了系統(tǒng)的真實耗量。*終此電廠對此進行整改后，測量出實際耗量與設計值基本一致。

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