1、异常描述
2015年04月26日 02:04 #2机组负荷480MW，脱硝SCR反应器B侧入口O2由2.9%突升至18.4%，各尿素喷枪自动跳，总尿素溶液量由326.9L/H突增至443.1L/H，SCR热解炉出口温度由366℃下降至345℃（图1 #2炉脱硝系统入口O2突变时各参数变化趋势）。
（图1 #2炉脱硝系统入口O2突变时各参数变化趋势）
（图中脱硝入口O2突变后，尿素溶液流量从326L/H增加至443L/H；
热解炉出口温度从363℃下降至345℃）
2、原因分析及弊端
为防止氧量分析仪取样管堵塞，脱硝系统正常运行中会自动对氧量分析仪取样管不定期进行吹扫，由于空气中O2含量为21%，因此在吹扫过程中O2会跳变至20%左右（正常运行时为3%左右）。
一、总尿素溶液量异常突升原因：尿素溶液PID自动控制系统为变参数调节，其PI参数引入SCR反应器入口折氧NOx浓度作为前馈信号，当入口折氧NOx浓度升高时，尿素溶液总流量指令升高，各喷枪调节阀自动开大，以提前响应入口折氧NOx浓度的变化来提高调节品质；同时，其PI参数由设定的脱硝效率与实际效率的偏差作为反馈信号，当脱硝实际效率低于设定效率时，则尿素溶液总流量指令升高，各喷枪调节阀自动开大，反之，各喷枪调节阀自动减小。
NOx折氧后浓度M计算公式：
其中a：实测NOx浓度；
b：实测氧量；
（一）当SCR反应器入口O2跳变时，SCR反应器入口折氧NOx浓度为：
跳变前M=247.3*(21-6)/(21-2.9)=204.9 mg/Nm3
跳变后M=115.8*(21-6)/(21-18.4)=668.1 mg/Nm3
由以上计算可知，当SCR反应器入口O2跳变时，在NOx实际浓度不变的情况下，NOx折氧后浓度急剧增大，以此作为总尿素溶液量前馈信号，通过尿素溶液PID自动控制系统，尿素溶液总流量指令突升，并通过各喷枪调节阀迅速开大来实现，虽然各调节阀开度指令已达到对应流量下的指令值，但由于各喷枪调门实际开关比较缓慢，实际流量与给定流量偏差过大，延迟3秒左右后，各喷枪调节阀由自动跳为手动，但其指令仍为对应流量下的指令值，大约10秒后，各喷枪实际流量上升甚至超过指令值（见图2 入口O2突变引起流量变化的分析图）。
经计算，总尿素溶液量瞬间增加443.1-326.9=116.2L/H。
（图2 入口O2突变引起流量变化方框图）
（二）同理，当SCR反应器出口O2跳变时，SCR反应器出口折氧NOx浓度将急剧增大，
单侧脱硝效率：
其中A：单侧反应器入口NOx折氧后浓度；
B：单侧反应器出口NOx折氧后浓度；
由上述公式可知，在入口NOx折氧浓度及出口NOx实际浓度不变的情况下，当其出口NOx折氧浓度增大时，该侧脱硝效率将急剧下降，则总效率相应下降，作为总尿素溶液量调节的反馈信号，当其低于设定效率时，则尿素溶液总流量指令升高，各喷枪调节阀自动开大（见图3 出口O2突变引起流量变化的分析图）。
（图3 出口O2突变引起流量变化方框图）
二、危害：
（一）SCR热解炉出口温度迅速下降导致热解炉结晶。由于SCR反应器O2跳变导致尿素总溶液量急剧增加，且电加热器自动控制延时较长，使得热解炉出口温度低于350℃，研究表明当热解炉尾部出口温度低于350℃时，热解炉内部尿素溶液分解反应没有充分完成，存在大量的亚氰酸的结晶体。此外，尿素溶液流量波动大，使得经常性的单只喷枪流量＞100L/H，可能会造成喷射的尿素溶液与热一次风不能充分混合分解，造成底部或热解炉内壁结晶。
（二）堵塞SCR催化剂及预热器。SCR正常运行时氨的逃逸率≤3ppm，当总尿素溶液量超过其对应效率下正常的溶液量时，会造成氨注入过量，过量的氨未与NOx完全反应，必然会与烟气一道逃逸出SCR反应器，造成氨逃逸过大。
氨气逃逸出来，将产生副反应：
硫酸铵在高温下400多度是固体粉末态，可能堵塞SCR催化剂、覆盖空气预热器降低效率；而硫酸氢铵在200多度下呈液态，具有强腐蚀性，将破坏SCR催化剂并反应结块，还可能腐蚀影响下游设备。如空预器污损、效率下降、漏风率增大等。过量氨还影响后续脱硫（FGD处）效率，增加飞灰中NH3化合物，改变飞灰品质。
（三）浪费尿素溶液。分析历史曲线并进行统计，脱硝系统氧量分析仪取样管平均每天吹扫6─8次，即每天共计6─8次氧量跳变，平均每次总尿素溶液量均超过正常值10分钟左右，浪费18L尿素溶液，经计算平均每天2台机组共浪费220L左右尿素溶液。
3、异常应对措施
通过原因分析可以看出SCR反应器进、出口O2跳变时引起NOx折氧后浓度突然增加，使得尿素溶液指令增加，造成一系列问题的发生，为避免进、出口O2跳变尿素溶液指令增加，经过分析，可以采取以下任意一种方法避免问题的发生。
方法一、当SCR进、出口O2跳变（跳变值大于正常值至少2倍）且SCR进出口实际NOx浓度不变时，联锁各喷枪流量调节阀由自动跳为手动控制，避免各喷枪流量自动加大，同时发 警，提醒运行人员判断O2跳变及各喷枪流量调节阀由自动跳为手动的原因，如果因氧量分析仪取样管吹扫造成，则加强监视，当氧量分析仪取样管吹扫完成，氧量恢复正常后及时将各喷枪流量调节阀投入自动；如果因氧量分析仪取样管堵塞造成，则及时联系热控人员进行吹扫。
方法二、经过查阅、分析历史曲线可知，在脱硝系统正常运行的情况下，每次SCR反应器入、出口氧量跳变时，虽然其折氧NOx浓度迅速增大，但其无论入口还是出口的实际NOx浓度基本保持不变，既然如此，尿素溶液PID自动控制系统的前馈信号可采用SCR反应器入口实际NOx浓度信号来代替折氧NOx浓度信号；其反馈信号可采用以实际NOx浓度所计算出来的效率来代替以折氧NOx浓度计算出来的效率，可从根本上解决由于SCR反应器入、出口氧量突变造成的尿素溶液流量突升的现象。
4、效果评价
通过采用以上任意一种方法，均可解决由于SCR反应器入、出口氧量突变造成的尿素溶液流量突升的现象。
1、避免尿素溶液浪费，降低脱硝运行成本。经请教热控人员及调阅历史曲线查询统计，#2炉脱硝系统氧量分析仪取样管平均吹扫6─8次/天，即每天共计6─8次氧量跳变，平均每次总尿素溶液量均超过正常值10分钟、多浪费18L。及时控制总尿素溶液量后，每天可节约110L左右的尿素溶液。
2、防止脱硝热解炉结晶。研究表明当热解炉尾部出口温度低于350℃时，热解炉内部尿素溶液分解反应没有充分完成，存在大量的亚氰酸的结晶体。在SCR反应器出、入口O2跳变时，各喷枪自动调节阀自动跳为手动，防止尿素溶液流量波动大，从而防止热解炉出口温度低于350℃。
3、降低氨逃逸率。在SCR反应器进口NOx实际含量不变的情况下，避免因氧量跳变造成尿素溶液量不正常的增加，保证注入的氨与NOx接近完全反应，降低氨逃逸率，减少对空预器腐蚀，增加催化剂寿命。
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