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降低1000MW超超临界机组脱硝运行成本发布人：刘初明课题背景选择课题设定目标要因确认巩固措施对策实施小组概况总结回顾及今后打算现状调查原因分析制定对策效果检查目前，我国的环保政策越来越严格，“脱硝”已被纳入环保的硬指标。面对日益严格的排放标准，国内电力企业在近年逐渐上马烟气脱硝装置，NOx的脱除工作受到了越来越广泛的重视。国电谏壁发电厂新建13、14号1000MW超超临界燃煤机组同步设计安装了脱硝装置，采用目前应用最多的选择性催化还原法（SCR）进行烟气脱硝，并先后于2011.05、2012.06与主机一起投入商业运行，但是高昂的运行成本也越来越引起我们的重视和研究。脱硝流程简介：液氨经过运输、储存、蒸发环节后喷入脱硝装置中，与锅炉烟气中的氮氧化合物反应生成对大气没有多少影响的氮气和水等，从而控制氮氧化合物排放浓度在规定范围内。1、卸氨2、蒸发3、喷氨4、反应制图：邓华时间：2012年01月降低1000WM超超临界机组脱硝运行成本课题名称2012年01月成立时间国电谏壁发电厂发电部戊一单元QC小组小组名称徐亚东现场型课题类型2012.0110人注册编号注册日期17-2012-01小组成员培训时间52小时/人·年活动时间2012.1-2012.12组长活动次数12活动参与率100%序号徐亚东姓名性别职务组内分工12345678男单元长组长王煜伟邓华张磊高红雨丁健顾小星刘初明男男男男男男男主任工程师专工全能值班员全能值班员全能值班员全能值班员全能值班员技术指导策划实施策划实施实施检验实施检验技术指导实施检验910王继高男男全能巡检全能巡检资料整理、记录效果检查、记录硕士文化程度本科本科本科本科本科本科本科本科大专田正寅厂部要求选择课题根据我厂设备特点，降低1000MW超超临界机组脱硝运行成本，节能增效，提高本机组在同类机组中的竞争力。1、1000MW超超临界塔式炉在全国范围内投产时间不长，脱硝运行调整经验欠缺。2、据统计，以1000MW机组为例：BMCR工况下，入口NOx浓度在400mg/Nm3，满足脱硝效率η=80％时，液氨的耗量为9.72吨/炉，日运行成本3.5万元。虽然满足设计要求，但是不尽如人意。3、脱硝催化剂运行一段时间后，由于中毒、烧结或积灰等原因，其活性会逐渐下降，导致脱硝效率下降、耗氨增加，氨的逃逸也会增加，从而增加运行成本、污染环境。降低1000MW超超临界机组脱硝运行成本存在问题小组活动计划表计划内容时间负责人123456789101112P选择课题徐亚东现状调查高红雨设定目标邓华原因分析丁健要因确认张磊制定对策顾小星D对策实施刘初明C效果检查王煜伟A巩固措施王继高回顾及打算田正寅制表：王继高时间：2012年01月脱硝运行成本包括液氨成本、汽水成本、耗电成本、设备维修成本、液氨运输成本、人员工资成本等。如图，#13机组2012年1月份脱硝运行成本分析，其中液氨成本占运行总成本高达93.2%。制图：高红雨时间：2012年02月#13机组2012年1月份脱销运行成本分析项目液氨耗电运输汽水维修工资费用（元）63541264803145626759674500比例（%）93.21.04.60.40.10.7液氨93.2%耗电1.0%运输4.6%其他1.2%脱硝运行成本分析图液氨耗电运输其他13号机组脱硝系统自2011年05月投运以来，我们建立了详细的运行台账。我们的数据来自DCS控制系统中的DAS系统（即数据实时采集系统），为了减少数据计算环节的系统误差和随机误差，我们首先计算8小时的均值（即每个班次的均值），然后计算每日均值，最后统计出月度均值。如下表:#13机组2011年度脱硝运行情况分析次序1234567平均值时间1106110711081109111011111112进口NOx406.39401.97344.48386.92357.43362.46399.4379.86出口NOx92.8784.8689.7698.6398.8693.9791.3692.90日耗氨量5826.655713.445828.885586.324929.845409.005987.525611.66脱硝效率77.1578.8973.94186272.3467.1279.35330.11制表：高红雨时间：2012年02月由上表可知：1）我们日均耗氨量为5.61吨，液氨成本5.61×1.01×3600=20398（元/天）;计算公式说明：生产1kg氨气所需原料液氨量为1.01kg，2012年03月还原剂市场液氨价格为3600元/吨。2）日均SCR入口NOx浓度为379mg/Nm3，虽然满足设计浓度（400mg/Nm3），但是也时常压红线运行。3)我们调查咨询了同类型兄弟电厂的日均耗氨量：浙江北仑发电厂3.9吨/天，国电泰州发电厂3.4吨/天，国华宁海电厂3.6吨/天。我们的日均耗氨量和耗氨成本惊人！（一）目标值确定根据现状调查，并结合本机组设备条件，我们QC小组决定取兄弟电厂日均耗氨量的均值3.5吨作为我们的设定目标。制图：高红雨时间：2012年02月（二）可行性论证1.通过调研兄弟电厂的脱硝运行状况，分析比较本单位当前的脱硝运行调整措施情况来看，提高炉内一次脱硝效果的潜力很大，完成厂部下达给车间的耗氨量指标是完全有可能的。2.我们有一支具有较强技术素质和实际操作经验的队伍，经历过本厂2台1000MW超超临界机组的调试过程，并曾多次成功解决现场中的各类难题，因此有信心有能力实现预定的目标。根据现状调查的情况，小组全体成员召开了原因分析会，从人、机、料、法四个方面对造成SCR日均耗氨量大的因素进行了综合、全面的分析。同时，大家集思广益，在分析的基础上绘制了鱼刺图。如下图所示：制图：顾小星时间：2012年02月针对这8个末端因素制定了要因确认的计划表脱硝系统不严密控制系统逻辑不合理SCR日均耗氨量大的鱼刺图SCR耗氨量大SCR入口NOx高烟囱出口NOx高催化剂寿命下降催化剂活性下降料控制逻辑未优化法人员业务参差不齐人员组合不当绩效考核制度不严人人员节能意识不强氨气泄漏机控制不精确阀门线性控制差负荷波动大SCR入口NOx控制难度大1、要因确认的计划表2012年3月，QC全体小组成员召开要因分析会，针对这8个末端因素，制定了要因确认的计划表：序号末端因素确认方法确认标准负责人1人员组合不当进行现场调查是否能确保各班组业务水平基本平衡徐亚东2绩效考核制度不严规范现场各项绩效制度是否能有效促进人员节能意识邓华3脱硝系统不严密现场查漏现场是否无泄漏张磊4阀门线性控制差分析喷氨调节阀开度与喷氨量的线性关系是否满足调节需求顾小星5SCR入口NOx高找出控制SCR入口NOx浓度的方法能否降低SCR入口浓度丁健6催化剂活性下降提取样本分析与催化剂理论活性比较高红雨7控制逻辑未优化分析逻辑不完善之处能否满足控制需求王煜伟8负荷波动大研究负荷与SCR入口NOx浓度之间关系是否可以手动干预刘初明制表：田正寅时间：2012年03月2、要因确认确认（1）：人员组合不当经分析研究，各班组间人员搭配基本合理，以下三个条件均能满足：✿有经验的老职工与新职工之间能合理搭配✿业务水平相对较高者与业务水平相对较低者能合理搭配✿各班组待岗人员业务水平程度与该班组培训需求基本相符合因此，各班组间的人员业务水平能基本平衡，不存在参差不齐的现象，所以该条非主因。确认（2）：绩效考核制度不严经查证，生产现场有较为明确、合理的节能奖惩制度，各规则举例如下表：在合理的奖惩制度下，生产人员节能意识普遍得到了提高，所以该条非主因。日期制定措施2011年6月《发电部七期绩效考核制度总则》2011年7月《发电部七期绩效考核制度总则》非主因非主因确认（3）：脱硝系统不严密经查看DCS脱硝系统画面氨泄漏数据显示曲线，并与现场实际相结合，在氨泄漏数据有显示时，至现场检查发现确有氨气泄漏，经联系检修处理后，DCS脱硝系统画面氨泄漏数据消失。可以确认该条不是主要因素，只要平时加强对DCS中氨泄漏数据监视即可。确认（4）：阀门线性控制差经对比DCS画面中喷氨调节阀开度与喷氨量的线性关系，发现调节阀开度变化与喷氨量大小基本同步变化，且经过对阀门限位调整，已经能够在SCR入口NOx浓度高的情况下喷氨量满足要求，所以该条非主因。确认（5）：SCR入口NOx高我们小组成员调取了“我厂#13机组脱硝运行情况月度分析表（2011年06月~2011年12月），如右图所示：由图可见，在脱硝系统出口NOx浓度基本一致的情况下，脱硝系统入口NOx浓度高时，所需要的还原剂氨气量也会相应增加。同时，SCR入口NOx浓度是可调可控的，只要控制住SCR入口NOx浓度即可降低喷氨量非主因非主因主因确认（6）：催化剂活性下降由右图可见，催化剂的活性随着运行时间的增加而降低，其脱硝效率下降，为维持相同的脱硝效率，势必大幅增加喷氨量。只要我们努力提高脱硝运行维护水平、对症下药，完全可以减缓催化剂寿命损耗，从而大大降低脱硝运行成本。此外，催化剂设计寿命一般为16000～24000小时，一旦失效后需更换！以1000MW机组为例：单层催化剂的购置成本约2400万元，日折旧成本高达2.6万元。确认（7）：控制逻辑未优化在查找脱硝系统相关的控制逻辑，并与现场实际运行相结合，大家发现经过几次修改后脱硝系统的控制逻辑贴合现场运行需要，满足环保需求。因此该条非主因。1,61,41,21,00,80,60,40,200102030405060708090100运行时间(千小时)Maximum最长Design设计值retrofitsparelayerreplaceof1.layerreplaceof2.layerreplaceof3.layerreplaceofsparelayer主因确认（8）：负荷波动大在日常机组变负荷时，及时采取相关调整手段，完全可以将SCR入口NOx浓度控制在一定范围内，因此，该条可确定为非主因。非主因非主因1、SCR入口NOx浓度高2、催化剂活性下降小组确定了要因，具体体现下列两个方面：制定对策措施计划表根据以上分析，QC小组成员积极讨论，并制定对策措施计划表：要因对策目标措施地点时间责任人SCR入口NOx高加强燃烧调整，提高炉内一次脱硝效果，降低SCR入口NOx浓度控制SCR入口NOx浓度，减少喷氨量调整一、二次风配比；燃烧器摆角；改变磨煤机运行方式；减少炉底漏风发电部七期生产现场2012.04顾小星丁健催化剂活性下降提高SCR运行维护水平，减缓催化剂活性下降速度延长催化剂使用寿命加强声波吹灰；严格控制入炉煤质中的硫份；控制SCR入口烟气温度；减少喷氨量发电部七期生产现场2012.04高红雨刘初明对策实施一：实施内容：控制SCR入口NOx浓度实施地点：发电部七期生产现场实施人员实施方案在同一负荷在分别调整一、二次风配比、以达到降低SCR入口NOx浓度减少喷氨量的目的。实施过程1在燃烧工况允许的情况下，适当关小各层燃烧器煤、油辅助风门的开度，开大SOFA风门的开度，其他影响因素保持不变，观察SCR入口NOx浓度变化。如下图：123顾小星丁健王继高制表：王继高时间：2012年04月✿效果检查SCR入口NOx浓度由255↓182mg/Nm3，喷氨量由149↓93kg/h。由此实验可以证明：合理调整二次风配比，在主燃烧区形成还原性氛围，可以明显降低SCR入口NOx浓度。调整后调整前对策实施一：实施内容：控制SCR入口NOx浓度实施地点：发电部七期生产现场实施人员实施方案在同一负荷下改变磨煤机运行方式，以达到降低SCR入口NOx浓度减少喷氨量的目的。实施过程2在燃烧工况允许的情况下，分别调整磨煤机运行方式，其他影响因素保持不变，观察SCR入口NOx浓度变化。如下表：123顾小星丁健王继高制表：刘初明时间：2012年04月✿效果检查由上述实验可以看出：在相同的负荷下，不同磨煤机的运行方式（如上层磨和下层磨运行），火焰中心位置改变即炉内还原性氛围的位置改变，炉内一次脱硝效果不同，SCR入口NOx浓度也不同，从而可以降低喷氨量。不同磨煤