1000MW機(jī)組SCR脫硝系統(tǒng)優(yōu)化研究

安子健　蔡麗艷　李明飛

摘 要：在SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行中，SCR反應(yīng)器內(nèi)不同區(qū)域的NOx濃度分布是不均勻的，各點(diǎn)的NH3/NOx摩爾比不一致，部分區(qū)域的供氨量相對過多，造成運(yùn)行成本偏高。另外，SCR反應(yīng)器逃逸出的未反應(yīng)的NH3，會和煙氣中的SOx作用，生成易腐蝕和堵塞設(shè)備的硫酸銨鹽，對下游設(shè)備造成不利影響。在脫硝系統(tǒng)的設(shè)計不能進(jìn)行更改的前提下，為提高NH3的使用率和避免下游設(shè)備的腐蝕堵塞，對脫硝系統(tǒng)的進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整是一種行之有效的辦法。通過對綏中發(fā)電有限責(zé)任公司3號1000MW超超臨界機(jī)組SCR脫硝系統(tǒng)控制方式及結(jié)構(gòu)研究，對脫硝系統(tǒng)的控制策略加以優(yōu)化調(diào)整，可以有效地提高純氨的利用率，降低氨逃逸量。

關(guān)鍵詞：1000MW；SCR煙氣脫硝技術(shù)；邏輯優(yōu)化

1 前言

綏中發(fā)電有限責(zé)任公司3號機(jī)組煙氣脫硝系統(tǒng)采用選擇性催化還原法（SCR）進(jìn)行煙氣脫硝，吸收劑為液氨經(jīng)過稀釋風(fēng)機(jī)進(jìn)行稀釋后的氨氣，脫硝反應(yīng)器布置在鍋爐省煤器和空預(yù)器之間。對于已投運(yùn)的SCR系統(tǒng)，盡管在設(shè)計時根據(jù)設(shè)計工況對各項參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，然而在實(shí)際運(yùn)行過程中，鍋爐煤種、機(jī)組負(fù)荷及煙氣量、煙氣溫度、煙塵濃度、吸收劑品質(zhì)等是經(jīng)常變化的，若根據(jù)原有設(shè)計參數(shù)運(yùn)行，可能會對SCR系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生不利的影響。因此應(yīng)對氨氣用量的掌握難以控制，從而導(dǎo)致脫硝效率低或氨逃逸率高等問題。為使SCR系統(tǒng)處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，提高氨氣利用率和安全性，降低運(yùn)行成本。本次綏中發(fā)電有限責(zé)任公司3號機(jī)組脫硝系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行研究的主要目的是通過增設(shè)導(dǎo)流板平均SCR反應(yīng)器內(nèi)NOx流場分布，優(yōu)化氨氣流量調(diào)劑系統(tǒng)邏輯控制噴氨量，使SCR反應(yīng)器內(nèi)各區(qū)域的脫硝效率在達(dá)到設(shè)計要求的基礎(chǔ)上趨于平均，達(dá)到節(jié)省還原劑耗量，防止局部區(qū)域NH3逃逸率偏大。

2 脫硝系統(tǒng)存在問題

綏中發(fā)電有限責(zé)任公司3號機(jī)組脫硝裝置采用脫硝效率為定值的控制方式，將SCR反應(yīng)器入口NOx濃度乘以煙氣流量得到入口NOx信號，再將該信號乘以所需的NH3/NOx摩爾比，得到基本的氨氣流量信號，采用脫硝出口NOx設(shè)定值與實(shí)際值比較通過PID輸出修正信號，對氨氣流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于SCR反應(yīng)器進(jìn)、出口煙道截面上NOx分布不均勻，反應(yīng)器內(nèi)各區(qū)域NH3/NOx摩爾比高低不一，導(dǎo)致SCR反應(yīng)器內(nèi)局部區(qū)域的脫硝效率有差別。導(dǎo)致部分NOx不能夠進(jìn)行充分反應(yīng)，或者造成氨氣用量的浪費(fèi)。由于NH3與NOx的不完全反應(yīng)，會有少量的NH3逃逸出SCR反應(yīng)器，與煙氣中的SOx發(fā)生反應(yīng)形成NH3HSO4，對空預(yù)器冷段形成強(qiáng)烈腐蝕，同時造成空預(yù)器積灰。隨著SCR裝置投運(yùn)的時間的增長，催化劑的活性會逐漸降低，這種情況會更加明顯。存在以下問題：

（1） 由于SCR反應(yīng)器內(nèi)NOx流場分布不均勻，SCR反應(yīng)器內(nèi)局部區(qū)域供氨量過少，達(dá)不到理想的脫硝效率；供氨量過多，會造成運(yùn)行成本浪費(fèi)，并可能導(dǎo)致局部NOx濃度較點(diǎn)氨泄漏量增加。

（2） 供氨母管控制閥監(jiān)測出口NOx濃度，進(jìn)行開度調(diào)整，具有很強(qiáng)的調(diào)節(jié)滯后性會造成SCR反應(yīng)器其它區(qū)域供氨量過多或過少，造成氨逃逸率升高。

3 提高脫硝效率優(yōu)化方案

3.1 煙道增設(shè)導(dǎo)流板

通過在煙道內(nèi)設(shè)計圓弧形導(dǎo)流板，進(jìn)而平衡煙氣流速，保證NOx流場分布盡可能保持平均。具體安裝導(dǎo)流板機(jī)構(gòu)視圖如圖1。

導(dǎo)流板安裝后，煙氣各個測孔脫硝煙氣NOx濃度進(jìn)行在線監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)各個測點(diǎn)煙氣NOx濃度分布較之前有了很大改善。

3.2 對氨氣流量調(diào)節(jié)閥控制邏輯進(jìn)行優(yōu)化

因為氨氣流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中，鍋爐煤種、機(jī)組負(fù)荷及煙氣量、煙氣溫度、煙塵濃度、吸收劑品質(zhì)等是經(jīng)常變化的，加大了氨氣用量調(diào)節(jié)的難度。因SCR出口NOx的濃度變化具有較大的滯后性，因此原有的設(shè)計邏輯控制精度較差，經(jīng)常發(fā)生氨氣流量低造成脫硝效率下降和氨氣流量過多，造成逃逸率升高的現(xiàn)象。

為了能夠使控制趨于穩(wěn)定，減小控制系統(tǒng)延遲，在保證脫硝效率的同時減小氨氣逃逸率，增加預(yù)置摩爾比回路和出口NOx變量設(shè)置回路，通過出口NOx設(shè)定值與實(shí)際值的偏差，預(yù)先修正摩爾比，對氨氣流量調(diào)節(jié)設(shè)定值進(jìn)行修正，提高脫硝氨氣流量調(diào)節(jié)閥的控制精度。具體控制邏輯如圖2、圖3。

邏輯修改后，通過出口NOx濃度和氨氣逃逸率的曲線分析對比，可以發(fā)現(xiàn)，在機(jī)組負(fù)荷變化過程中，氨氣流量調(diào)節(jié)閥控制邏輯的優(yōu)化，出口氨氣濃度的變化趨于平穩(wěn)，氨氣逃逸率較之前，有了明顯的改善。

4 結(jié)束語

通過調(diào)節(jié)噴氨格柵，安裝導(dǎo)流板，有利于SCR反應(yīng)器進(jìn)口煙道截面上NOx濃度均勻的分布，可以有效地提高純氨的利用率，降低氨逃逸量。同時，在SCR反應(yīng)器出口建立穩(wěn)定的NOx分布，使SCR系統(tǒng)各區(qū)域的脫硝效率保持了一定程度的均勻性，也使在線儀表數(shù)據(jù)較調(diào)整前更能反應(yīng)出整個煙道截面的實(shí)際情況。

控制方式調(diào)整后，雖然SCR反應(yīng)器出口NOx濃度平均值較調(diào)整前略有增加，但脫硝系統(tǒng)各區(qū)域脫硝效率平均值趨于穩(wěn)定，且能滿足環(huán)保要求。在降低氨氣逃逸率的同時，減少了氨氣用量，降低了生產(chǎn)成本。氨逃逸總量的降低，對減緩下游設(shè)備的腐蝕、堵塞起到了積極地作用。

參考文獻(xiàn)

[1]鐘秦.燃煤煙氣脫硫脫硝技術(shù)及工程實(shí)例[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

[2]韋正樂，黃碧純，葉代啟，等.煙氣NOx低溫選擇性催化還原催化劑研究進(jìn)展[J].化工進(jìn)展，2007.