电厂锅炉脱硝超低排放技改工程整套启动试运方案.docx
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电厂锅炉脱硝超低排放技改工程整套启动试运方案
技术文件
锅炉脱硝超低排放技改工程
整套启动试运方案
2015年4月
整套启动试运方案
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【摘要】本方案详细介绍了****发电股份有限公司#5、#8机组锅炉脱硝超低排放技改工程整套启动的系统概况、内容和步骤等，并对整套启动试运必须具备的条件、整套启动程序、整套启动试运期间重要试验计划作了较为详细的阐述，是****发电股份有限公司#5、#8机组锅炉脱硝超低排放技改工程整套启动的指导性文件。
【关键词】****发电股份有限公司#5、#8机组；烟气脱硝；整套启动
1编制目的
烟气脱硝工程的整套启动试运是全面检验脱硝工程主体及其配套的附属设备制造、设计、施工、调试、生产准备情况质量的重要环节，是保证脱硝设备能安全、可靠、经济、文明的投入生产、发挥投资效益的关键性程序，是一项复杂而细致的系统工程。
脱硝工程整套启动试运为脱硝工程试运的一个重要阶段，为了优质高效、积极稳妥、有条不紊地做好脱硝工程整套启动调试的各项工作，特编制本整套启动方案，整套启动方案经试运总指挥批准后实施。
2工程概况
****发电股份有限公司#5、#8机组锅炉脱硝超低排放技改工程采用选择性催化还原（SCR）脱硝装置，设有SCR区。
SCR区有烟气系统、氨气/空气混合和喷射系统、声波吹灰系统等。
#5、#8燃煤发电供热机组目前已安装了低氮燃烧器和炉内SNCR脱硝装置同时，为进一步降低NOx排放浓度，安装了SCR烟气脱硝装置，设置了一层催化剂，在BMCR工况下，混合法脱硝效率不低于64%。
总体设计方案如下：
SNCR装置，还原剂采用尿素。
锅炉两侧墙和前墙设置了三层两相流喷射枪。
设计脱硝效率30%。
2012-2013年间，利港电厂#5、#8机组锅炉脱硝工艺采用尿素作为还原剂的SNCR+SCR混合法脱硝。
催化剂层数按1+1设置，目前催化剂安装1层、备用1层。
NOx原始基准排放浓度为250mg/Nm3，总脱硝效率不低于64％，SCR部分脱硝效率不低于55%。
设计排放浓度小于90mg/Nm3（干基，含氧量6%）。
****发电股份有限公司#5、#8机组锅炉脱硝超低排放技改工程由****能源科技有限公司EPC总承包。
****能源科技有限公司负责烟气脱硝系统主体工程的设计，****能源科技有限公司负责设备供货、分系统试运和整套启动试运工作，****有限公司负责设备安装施工和单机试运工作。
根据中华人民共和国国家能源局2009年颁布执行的《DLT5437-2009火力发电建设工程启动试运及验收规程》的要求，同时也为适应当前脱硝工程技术水平及自动化程度高的需要，提高工程整体质量和投产水平，充分发挥投资效益的原则，本脱硝工程整套启动调试工作将参照《DLT5437-2009火力发电建设工程启动试运及验收规程》进行。
脱硝工程调整启动试运行过程也将同时参照有关国标、石油化工行标和原电力部颁的法规、规程、规范、反事故措施、技术供应商和设备制造厂的技术规范执行。
3调试依据及标准
****发电股份有限公司#5、#8机组锅炉脱硝超低排放技改工程的调试参照以下标准或规范执行：
《火力发电建设工程启动试运及验收规程》DL/T5437-2009
《火力发电建设工程机组调试质量验收及评价规程》DL/T5295-2013
《电力建设安全工作规程（火力发电厂部分）》DL5009.1-2002
《防止电力生产重大事故的二十五项重大要求》国电发[2000]589号；
《火电机组达标投产考核标准》国电电源[2001]218号；
《电力建设施工技术规范（锅炉机组篇）》DL5190-2012
《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008
《化学品分类和危险性公示通则》GB13690-2009
《锅炉启动调试导则》DL/T852-2004
《火力发电厂模拟量控制系统验收测试规程》DL/T657-2006
《火力发电厂开关量控制系统验收测试规程》DL/T658-2006
《火力发电厂分散控制系统验收测试规程》DL/T659-2006
《调试大纲》
设备供应商提供的《运行维护手册》、《培训手册》、《说明书》等
设计单位的《P＆I图》、经相关各方会审确认的《控制逻辑说明》和《控制逻辑与联锁方框图》
4系统概述
4.1氨气/空气混合和喷射系统
氨气/空气混合和喷射系统主要是利用空气作为载体，把氨气送入烟气系统中。
氨气由液氨卸料、存储和蒸发系统供应，再由稀释风机提供稀释氨气的空气，氨气在混合器和管道中与空气混合后，进入氨分配集箱。
氨气/空气喷射系统包括供应支管，氨喷射器等。
每个供应管道上都装有手动蝶阀和流量孔板，在调试过程中，根据烟道中烟气取样分析得出NH3和NOx的分布值，通过调节手动蝶阀获得氨气在烟气中更均匀的分布。
氨喷射器安装在反应器上游的竖直进口烟道上，并使之有足够的使氨气与烟气均匀混合的混合距离。
脱硝反应的氨耗量随进口烟道中及出口烟道NOx值的变化，通过氨流量控制器计算，经氨流量控制阀来调节。
氨喷射器设置吹灰系统，从储气罐出口压缩空气母管引出一路母管再分支路分别接至氨喷射器各支管上，母管及每路支管装设一只球阀，当氨喷射器喷嘴被灰堵塞时可用此吹灰系统进行清灰。
。
每台锅炉配置2套氨气混合系统和2套喷射系统，其中稀释风机公用，主要设备和部件有稀释风机2台、氨气/空气混合器2件、氨喷射器2件。
4.2烟气系统
#8机组配置2套烟气系统，包括2套进口烟道、2套顶部烟道、2套出口烟道及2套反应器。
脱硝进口烟道中心与锅炉省煤器出口接口位置为标高40.472米，距锅炉N排钢柱往炉前方向1.865米；出口烟道（反应器出口至空预器进口段）本次工程不改造；反应器支撑在33.3米层钢梁上,原有反应器催化剂层按“1+1层”布置，现反应器催化剂层改造为“2+2层”布置。
原反应器利旧，在原反应器顶部增加两层催化剂层。
改造后反应器荷载按2+2层催化剂考虑，对原有反应器进行局部加固。
改造后反应器尺寸为:
11517mm×13977mm×19014mm（长×宽×高）。
反应器为固定床、设置四层安装催化剂支架层，与烟气平行通道、垂直向下布置的形式。
除了已有的催化剂，在脱硝效率下降到要求值前，将安装预留层催化剂。
添加之后，可利用初始催化剂的活性，提高脱硝效率，延长催化剂的使用寿命。
反应器支撑在底部钢架上，包括外壳和内部催化剂支撑结构，能耐内压、地震荷载、风载、催化剂荷载和热应力。
反应器外壳用钢板制作，用筋板或型钢进行结构加强和支撑，能支撑整个荷重，并且是密闭的。
反应器外壳设有保温，内部催化剂支撑结构直接支撑催化剂。
在催化剂顶部及底部装有密封装置，以防未处理的烟气泄漏。
在烟道转变处设置导流板、混合管及均流格栅来优化烟气流场。
为验证改造后反应器区域的实际流场、浓度均匀程度，在#8机组每个反应器第一三、四层催化剂入口各设置12个多点取样装置及配套反吹系统。
每个多点取样装置取样点数为3点。
催化剂模块用手动葫芦从反应器门孔吊入，用转运小车运输至指定位置。
烟气系统主要设备和部件如下：
⑴反应器（2套）
⑵烟道及其附件（2套）
⑶导流板（2套）
⑷电动葫芦（1套）、手动葫芦（2套）
4.3声波吹灰系统
本工程烟气脱硝系统采用声波吹灰器吹灰方式，吹灰器将催化剂中的积灰吹扫干净，避免因死角而造成催化剂失效导致脱硝效率的下降和反应器烟气阻力的增加。
声波吹灰技术主要靠声振荡与声疲劳达到清灰的目的，振荡的作用是阻止灰尘沾附在受热面上，声疲劳的作用是使粘附在受热面上的灰尘通过疲劳而与受热面剥离。
本工程单台炉两台反应器，新增一层声波吹灰器系统，利旧一层声波吹灰器系统，预留催化剂层设计并预留声波吹灰器安装位置。
新增吹灰器布置在反应器靠炉后墙板上，吹灰器中心标高为+39.57米。
每个反应器新增5台声波吹灰器，单台炉共增加10台声波吹灰器。
声波吹灰介质采用杂用压缩空气，杂用压缩空气平均耗量约0.76Nm3/min（不含预留层）。
声波吹灰压缩空气气源来接自原有声波吹灰压缩空气母管。
原有声波吹灰系统已配有一个3m3储气罐，经过计算能够满足改造后声波吹灰系统的要求。
4.4电气系统
电气系统包括：
供配电系统、电气控制与保护、保护装置整定计算、照明系统、检修系统及安全滑线、防雷接地、电气设备布置、设备和材料清册、电缆和电缆敷设等。
脱硝SCR区低压负荷由单元机组380/220V低压配电间或原脱硝区域电源箱处接引，就地不设置MCC，控制电压采用220VAC。
4.5仪表控制系统
脱硝SCR区采用DCS控制，统一纳入机组DCS，完全利用原有脱硝系统的I/O通道、工程师站和操作员站。
运行人员通过机组DCS操作员站对SCR区被控对象及工艺参数进行控制和监视，实现以单元机组DCS操作员站为中心对脱硝系统进行监控。
自动对有关参数进行扫描和数据处理；定时制表；参数越限时自动报警和打印；根据人工指令自动完成各局部工艺系统的程序启停。
当系统发生异常或事故时，通过保护、联锁或人工干预，使系统能在安全工况下运行或停机。
SCR区热控设备主要包括2面仪表柜（利旧）、3面仪表保护箱及就地仪表、取样装置等。
1）、SCR区配置3面仪表保护箱，仪表保护箱配置设备表见：
AF067（1TX）S-K0301-01《SCR区热控仪表安装说明》。
4.6CEMS系统
本工程SCR脱硝分析系统由NOx，O2分析和NH3分析两部分组成。
在反应器烟气进口部位设置NOx、O2分析仪，在反应器烟气出口部位设置NH3、NOx、O2分析仪。
分析仪机柜布置在脱硝钢架平台仪表间内。
本工程分析仪及仪表间均为原有设备不改动，仅更改脱硝进口烟道NOx、O2分析仪安装位置及其取样管线。
4.7氨气泄漏报警系统
在每台机组SCR区混合平台区域安装1台氨气泄漏报警器。
4.8系统性能数据表：
序号
项目名称
单位
数据
备注
1
入口烟气参数
烟气量（湿基,BMCR工况）
Nm3/h
1971321
实际氧量
烟气温度
℃
376
2
入口处烟气成份（湿基，实际氧量）
CO2
Vol%
14.3
O2
Vol%
3.25
N2
Vol%
73.54
H2O
Vol%
8.84
3
入口污染物浓度
NOx（干基，6%O2）
mg/Nm3
300
SO2（干基，6%O2）
μL/L
549.9
SO3（干基，6%O2）
μL/L
26.6
粉尘浓度
g/Nm3
30
4
一般数据
总压损（含尘运行）
·催化剂
Pa
420（不含预留催化剂层）
·全部烟道
Pa
≤400
不含反应器出口至空预器入口烟道
NH3/NOx
mol/mol
0.8545
NOx脱除率，性能验收期间
%
≥85
NOx脱除率，加装预留催化剂前
%
≥83.4
装置可用率
%
≥98
SO2/SO3转化率
%
＜1
两层催化剂
5
消耗品
氨（规定品质）
kg/h
202（83.4%脱硝效率）
电耗（所有连续运行设备轴功率）
kW
25.4
压缩空气（仪用）
Nm3/min
2.4（瞬时最大）
0.2（平均值）
压缩空气（杂用）
Nm3/min
4.5（瞬时最大），0.76（平均值）
6
SCR出口污染物浓度（6％O2，标态，干基）
NOx
mg/Nm3
≤50
SO2
μL/L
544.4
SO3
μL/L
32.1
烟尘
g/Nm3
30
NH3
μL/L
≤3
7
噪音等级（最大值）
设备（距声源1米远处测量）
dB（A）
<85
8
SCR进出口烟气温降
℃
≤3
相关工艺流程见：
AF067（1TX）S-J0201-01#8炉工艺流程图
AF067（1TX）S-J0201-02#8炉脱硝SCR区设备布置图
5脱硝系统整套启动试运应具备的条件
5.1试运指挥部及各组人员已全部到位，职责分工明确，各参建单位参加试运值班的组织机构及联系方式已上报试运运指挥部并公布，值班人员已上岗。
5.2所有土建工作均已基本结束，验收合格，交付使用。
5.3必须在整套启动试运前完成的分系统调试已完成。
主要检查项目有：
1）照明、系统安装、调试完毕，投入运行。
2）试运区域内道路和通道畅通，已经验收合格投入使用。
3）为工程配套的电源能保证脱硝项目的试运要求。
4）热工控制系统基本调试完毕，投入运行。
5）供氨系统运行正常。
5.4试运现场安全、文明。
主要检查项目有：
1）消防设施验收合格，已经投入使用。
2）电缆和盘柜防火封堵合格。
3）现场脚手架已拆除，道路畅通，沟通和孔洞盖板齐全，楼道和步道扶手、栏杆齐全且符合安全要求。
4）保温和油漆完整，现场整洁。
5）在特殊区域内、悬挂警示标记和设立警告牌、围栏。
6）试运区域与运行或施工区域安全隔离。
7）安全和治安保卫人员已上岗到位。
8）环保、职业安全卫生设施及监测系统已按设计要求投运。
9）所有参加试运人员必须学习“安规”和利港电厂安全管理制度，经考核合格上岗。
根据要求配备必要的安全管理人员，建立规范的安全管理制度，在工作中遵守安全条例。
5.5生产单位已做好各项运行准备。
主要检查项目有：
1）启动试运需要的油、气、化学药品、检测仪器及其它生产必需品以满足和配齐；
2）运行人员上岗培训结束，考核合格，上岗操作；
3）运行规程、系统图表和各项管理制度已颁布并配齐，在主控室有完整放置；
4）试运设备、管道、阀门、开关、保护压板、安全标识牌等标识齐全；
5）试运必需的操作票、工作票、专用工具、安全工器具、记录表格和值班用具、备品配件等已备齐；
6）各系统、设备已经挂牌；
5.6脱硝系统启动试运前，试运指挥部听取和检查有关整套启动前各方面的工作汇报，审查通过整套启动试运方案，整套试运组具体实施整套启动的有关事宜和指挥整套启动试运。
6烟气脱硝系统整套启动
脱硝装置整套启动试运阶段是烟气脱硝系统投入运行，到完成所有调试项目移交电厂试运行为止。
SCR装置整套启动试运分“整套启动试运和满负荷168试运”两个阶段进行，首先进行SCR装置整套启动试运，完成各分系统的热态调整试验，在脱硝效率满足设计要求后，进入168满负荷试运。
6.1烟气脱硝系统整套启动条件
1）主机锅炉已稳定运行，反应器入口烟气温度大于300℃，且低于420℃；
2）烟气分析仪投运24小时以上且运行正常；
3）稀释风机运行正常，备用风机联锁投入；
4）反应器声波吹灰系统运行正常；
5）氨喷射支管的流量调节完成，各支管流量满足设计要求；
6）SCR区其它辅助系统和仪表工作正常；
7）SCR区所有联锁控制、保护逻辑经测试正常；
6.2烟气脱硝系统整套启动步骤
以用氨气气动切断阀、氨气气动调节阀为例进行描述：
按照分系统调试方案或运行、维护及安全手册的要求，确认烟气脱硝系统内所有手动阀的开关状态，以及SCR区AIG所有碟阀的开度。
烟气脱硝系统整套启动步骤：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
具体操作过程如下：
1）远程开启SCR区反应器A/B氨气气动切断阀并投入自动状态，手动缓慢开启SCR区反应器A/B氨气气动调节阀，当脱硝效率达到80%左右后，将脱硝效率控制回路投入自动状态。
并注意观察系统运行情况
注意：
投运时，首先将氨气气动调节阀开到5～10%，确认无异常情况发生，并且反应器出口NOx下降并平稳运行时，以5%的间隔逐步增加气动调节阀的开度，每次间隔3～5分钟，直到脱硝效率达到80%左右，再将脱硝效率控制回路投入自动状态，调整控制回路的参数，使脱硝系统平稳运行。
6.3烟气脱硝系统整套停运步骤
烟气脱硝系统停机步骤：
1
2
3
4
5
6
具体操作过程如下：
1）降低运行负荷直至“烟气温度为低”300℃，系统自动关闭氨气气动切断阀和氨气气动调节阀；
2）将喷氨控制回路切换到手动状态，并确认氨气气动调节阀已关闭；
3）停止液氨蒸发器（根据氨区运行情况确定是否需要停止液氨蒸发器）；
4）继续进行锅炉的标准停机步骤。
如果蒸汽吹灰器及声波吹灰器可用，催化剂必须在停运前及时地进行吹扫；
5）保持稀释风机一直运行至少30分钟，供应空气对混合器进行吹扫，防止烟气倒灌到混合管道中；
6）关闭所有液氨储存及供应系统的切断阀和隔离阀；
7）如需要，继续维护工作；
8）准备再启动。
9）如果长时间停运，需按照分系统调试方案或运行、维护和安全手册中的要求对蒸发器、缓冲罐及相应的管道进行排空和置换。
6.4脱硝系统整套启动运行后的调整
6.4.1脱硝系统运行温度
催化剂的正常运行温度是310～420℃，温度低的条件下，催化剂的活化性能降低。
另外由于烟气中三氧化硫和逃逸的氨气会反应生成硫酸氢铵，硫酸氢铵的沉积容易引起催化剂的失活，同时硫酸氢铵也容易粘结在空预器的换热片上，造成预热器堵塞。
因此脱硝系统连续运行的最低温度是300℃。
6.4.2喷氨量控制
喷氨量自动控制系统的基本原理为通过反馈控制供氨量，控制目标是保持反应器出口NOx值恒定。
将反应器进口NOx浓度与烟气流量相乘，获得NOx流量信号，然后将此信号与所要求的NH3/NOx摩尔比（取决于目标脱硝效率和修正摩尔比）相乘得到喷氨量信号。
获得喷氨量以后，将此信号送到喷氨调节阀PID控制模块中，与实际氨流量进行比较，对其进行PI调节，调整供氨调节阀的开度。
喷氨量的计算公式如下：
其中GF：
锅炉烟气流量（干基：
Nm3/h）
NOxin：
进口NOx浓度（实际氧量基准下：
ppmvd）
M：
修正摩尔比（-）
其中M：
修正摩尔比
NOxin：
反应器进口NOx浓度（6%氧量基准下：
ppmvd）
NOxsp：
反应器出口NOx浓度设定值（6%氧量基准下：
ppmvd）
AS：
反应器出口氨逃逸量（6%氧量基准下：
ppmvd）
Mad：
摩尔比修正值（-）
此处的摩尔比修正Mad通过另外一个PID模块计算获得，即比较反应器出口实际NOx浓度和反应器出口NOx浓度设定值，通过PI计算获得一个-0.2～0.2的修正值，来对计算摩尔比进行修正，从而达到修正因为锅炉烟气量测量误差和氨气流量测量误差等所带来的偏差的目的，使喷氨量自动控制品质能够满足工艺要求。
通过调节内外部两个PID控制模块的参数，实际使反应器脱硝效率控制在设定值左右，反应器出口氨逃逸量控制在3ppm以内，成功实现喷氨量的自动控制。
6.4.3在系统喷氨后，要注意反应器出口的氨气浓度是否超过3ppm，如超过，在排除分析仪表问题后，需要检查喷氨是否均匀，如有必要，测试反应器入口的烟气流场和氮氧化物分布流场，以个别的调整喷氨格栅的喷氨流量。
如果短时间不能解决氨气浓度超过3ppm的问题，那么，需适当降低脱硝效率以减少喷氨量。
6.4.4检查确认反应器进/出口的NOx/O2分析仪、氨分析仪工作正常，测量准确。
如有问题，需及时处理。
6.4.5检查每个反应器进口喷氨格栅的氨气流量是否均匀，对流量偏差较大的，通过调整手动节流阀，使初始喷氨格栅的氨气流量基本相同。
6.4.6注意检查SCR区氨气管压力是否正常。
6.4.7脱硝系统投运后，要注意监视反应器进出口压差的变化情况，如果反应器的压差增加较大，要适时启动蒸发吹灰系统。
6.4.8在SCR的喷氨投入运行后，要注意监视空预器进出口压差的变化情况，如有必要，需及时投运空预器器吹灰系统。
6.5脱硝系统的调整与优化
6.5.1AIG喷氨格栅的调节
如果脱硝系统初始投运后脱硝效率或者氨逃逸达指标达不到设计要求，则需要进行氨分布测试即通过调节AIG（手动调节蝶阀），使反应器入口NH3/NOx摩尔比更加均匀，从而提高SCR系统脱硝效率，降低氨逃逸率。
1）运行条件
①锅炉：
100%满负荷；
②NH3/NOx摩尔比：
常数*1；
注:
*1调整这个值使出口NOx浓度为设计值；
2）所需仪表
如果需要做如下临时用仪表和仪器须准备好：
2NOx/O2分析仪
②测烟气流速仪表（毕托管及附件）
3热电偶和温度显示仪表
4NOx分析仪的标准气瓶
3）取样和横截面测点布置
取样点取决于SCR反应器进出口的检测方法。
进口取样点布置在氨喷射器（AIG）的上游。
表6-1取样和横截面测点
分析项目
反应器进口
反应器出口
备注
NOx
O2
烟速和烟温
O
O
O
O
O
-
横截面上所有点
横截面上所有点
横截面上所有点
注：
1、NOx、O2和烟速的测量应在氨分布调整前进行；分布调整后进行最终的测试。
2、氨分布调整期间，在反应器出口仅测量NOx和O2。
4）测试步骤
SCR反应器进口处设置了取样口。
开始在横截面上测试前，确认AIG喷射支管上的手动蝶阀已经在SCR系统调试时做过调整，即各喷射支管上的流量基本相等。
在反应器的出口，选择可覆盖烟道横截面的取样点。
根据这些测点的测量结果，出口NOx浓度相对于平均值的偏差系数须小于30%。
偏差范围可通过调节AIG喷射支管上相应的手动蝶阀进行调整。
阀门调节步骤如下：
①使机组处于满负荷；
②调节前，确认AIG喷射支管上的手动蝶阀已经在SCR系统调试时做过调整，即各喷射支管上的流量基本相等；
③确认锅炉稳定运行后，手动调节喷氨量，使脱硝效率保持在83%左右；
④检查反应器进口处的烟速、烟温、NOx及O2的分布和反应器出口的NOx、O23值；
5计算出口NOx浓度的平均值和标准偏差；
6如果NOx分析仪测得的值不同于平均值，重新布置分析仪的取样探头或者适当缩短取样探头探杆的长度，使取样点具有代表性；
⑦当SCR反应器出口某处NOx值明显低于平均值，调节相应支管上的蝶阀开度。
通过调节手动阀能在反应器出口取得均匀的NOx浓度分布；
⑧调节依据
每次调节后，计算偏差系数（“C.V.”）：
此处，C.V.：
偏差系数
：
NOx的标准偏差
：
测点处的NOx值
：
NOx的平均值
：
取样点数量。
不断调整直至C.V.＜30%；
⑨最终，检查SCR反应器出口的氨逃逸率。
完成测试后，应锁定蝶阀的开度或用油漆标志。
⑩AIG调节的具体顺序如下图所示：
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