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
點擊次數(shù):2002 發(fā)布時間:2021-03-19 08:11:26
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,兩方面原因導致測量為錯誤值,*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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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,兩方面原因導致測量為錯誤值,*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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