燃煤機(jī)組SCR脫硝系統(tǒng)AIG噴氨優(yōu)化調(diào)整

張?jiān)?/p>

摘要：文章介紹了河源電廠SCR脫硝系統(tǒng)AIG噴氨優(yōu)化調(diào)整，其目的是在保證脫硝效率的同時(shí)使氨逃逸率達(dá)到最小，以減少脫硝副反應(yīng)發(fā)生。改造后的SCR脫硝系統(tǒng)AIG噴氨優(yōu)化調(diào)整取得了預(yù)期效果，反應(yīng)器出口NOx分布均勻性明顯改善，可為類似問(wèn)題提供借鑒參考。

關(guān)鍵詞：燃煤機(jī)組；SCR脫硝系統(tǒng)；AIG噴氨；優(yōu)化調(diào)整；氨逃逸率

中圖分類號(hào)：U467文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2014）21-0049-02

1河源電廠SCR脫硝系統(tǒng)介紹

河源電廠一期工程2×600MW超超臨界燃煤機(jī)組分別于2008年12月和2009年8月投產(chǎn)，同期配置低氮燃燒器、除塵效率為99.67%的雙室四電場(chǎng)靜電除塵器和脫硫效率為95%的濕法煙氣脫硫裝置、各種廢水處理裝置等環(huán)保設(shè)施，并于2012、2013年完成兩臺(tái)機(jī)組取消脫硫旁路和增設(shè)SCR脫硝裝置的技術(shù)改造。

SCR脫硝系統(tǒng)采用高塵布置，工作溫度300℃～420℃，工藝系統(tǒng)按入口NOx濃度450mg/Nm3、處理100%煙氣量、脫硝效率不低于80%、最終NOx排放濃度為90mg/Nm3、氨逃逸濃度不大于3μL/L、及SO2/SO3轉(zhuǎn)化率小于1.0%進(jìn)行設(shè)計(jì)。每臺(tái)鍋爐設(shè)兩個(gè)SCR反應(yīng)器，不設(shè)省煤器調(diào)溫旁路和反應(yīng)器旁路。采用蜂窩式催化劑，按“2＋1”模式布置，備用層在最下層。采用液氨制備脫硝還原劑，兩臺(tái)鍋爐脫硝裝置共用一個(gè)還原劑公用系統(tǒng)。

SCR脫硝系統(tǒng)采用集中控制方式，脫硝反應(yīng)器區(qū)的控制納入各機(jī)組DCS系統(tǒng)，操作員站利用現(xiàn)有機(jī)組操作員站，設(shè)在機(jī)組運(yùn)行控制室內(nèi)。脫硝還原劑儲(chǔ)存、制備與供應(yīng)系統(tǒng)等公用部分的控制作為遠(yuǎn)程站納入機(jī)組公用DCS系統(tǒng)，氨區(qū)就地設(shè)置專用的操作員站，就地操作員站具有集控室操作員站的全部功能，且1、2號(hào)機(jī)組可對(duì)還原劑區(qū)公用部分進(jìn)行監(jiān)視。

SCR脫硝系統(tǒng)采用CFD數(shù)值模擬和物理模型試驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，將省煤器出口、反應(yīng)器進(jìn)口煙道、噴氨格柵、導(dǎo)流葉片、靜態(tài)混合、整流裝置、反應(yīng)器及空預(yù)器入口煙道等作為一個(gè)整體，保證脫硝系統(tǒng)各截面的煙氣流場(chǎng)分布均勻性。在消除局部大量積灰的同時(shí)，使煙氣系統(tǒng)阻力最小，頂層催化劑入口煙氣分布滿足：

速度最大偏差：平均值的±15%

溫度最大偏差：平均值的±10℃

氨氮摩爾比的最大偏差：平均值的±5%

煙氣入射催化劑角度（與垂直方向的夾角）：±10°

2氨噴射系統(tǒng)AIG介紹

氨噴射系統(tǒng)AIG是SCR脫硝系統(tǒng)的核心部件，其作用是將噴入煙道內(nèi)的氨-空氣混合氣與煙氣（NOx）均勻混合，滿足催化劑入口設(shè)計(jì)條件，最終達(dá)到脫硝性能要求。其功能包括兩部分：一是氨-空氣混合氣的注入；二是將注入的氨-空氣混合氣與煙氣（NOx）混合均勻。

氨氣與稀釋風(fēng)混合后進(jìn)入混合器，壓力約2～4kPa的氨/空氣經(jīng)過(guò)多根支管噴入SCR進(jìn)口煙道。催化劑入口的NOx與NH3分布程度，決定了反應(yīng)器出口的NOx和氨逃逸濃度分布，并影響到整體脫硝效率和下游設(shè)備的硫酸氫氨堵塞。NOx與NH3在頂層催化劑表面的分布均勻性，取決于噴氨格柵上游的NOx分布、煙氣流速分布、噴氨流量分配、靜態(tài)混合器的煙氣擾動(dòng)強(qiáng)度及混合距離等。目前主要有三類氨噴射與混合系統(tǒng)：

2.1格柵型AIG

大量氨氣支管交叉伸入煙道，每根管子上裝有很多小噴嘴，噴嘴下游布置局部混合的靜態(tài)混合器（也可不設(shè)）。密布的噴嘴可在很短的距離內(nèi)滿足混合均勻性要求，但對(duì)噴氨格柵上游煙氣條件的變化適應(yīng)能力較低。應(yīng)用的電廠

有華能北京熱電廠4×220MW、北京石景山電廠4×200MW。

2.2混合型AIG

數(shù)量有限的氨氣管均勻伸入煙道，每根管子上安裝有1個(gè)或很少的幾個(gè)較大的噴嘴，每個(gè)噴嘴下游設(shè)混合范圍較大的靜態(tài)混合器，每個(gè)噴嘴對(duì)應(yīng)的煙道截面積較大，可使單個(gè)噴嘴下游煙道截面較大區(qū)域內(nèi)的氨濃度均勻分布?；旌暇嚯x相對(duì)要長(zhǎng)，但對(duì)噴氨格柵上游煙氣條件的變化適應(yīng)能力也較強(qiáng)。應(yīng)用的電廠較多，有華電長(zhǎng)沙電廠2×600MW、華能海門(mén)電廠2×1000MW等。

2.3渦流型AIG

利用湍流發(fā)生器（三角翼型與圓盤(pán)型）使煙氣在煙道截面上大范圍混合，口徑很大的氨噴嘴對(duì)著湍流發(fā)生器噴氨，有限幾個(gè)噴嘴就能使整個(gè)煙道內(nèi)的NH3/NOx摩爾比分布均勻。渦流發(fā)生器的駐渦不隨機(jī)組負(fù)荷變化，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，但煙氣混合距離較長(zhǎng)，局部NH3/NOx摩爾比調(diào)節(jié)比較困難。國(guó)電龍?jiān)喘h(huán)保在其脫硝項(xiàng)目工程中廣泛應(yīng)用，有國(guó)電銅陵電廠2×600MW、華能玉環(huán)電廠4×1000MW等。

每種氨噴射系統(tǒng)均有多根支管，每根支管設(shè)手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，以便根據(jù)實(shí)際煙氣條件，在運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行噴氨流量分配的優(yōu)化調(diào)節(jié)。

這三種氨噴射系統(tǒng)均有大量成功的應(yīng)用案例，本工程的氨/煙氣混合距離足夠長(zhǎng)，可采用以上任何一種氨噴射技術(shù)。本工程采用了格柵型AIG。

3AIG噴氨優(yōu)化調(diào)整目的

SCR脫硝系統(tǒng)AIG噴氨優(yōu)化調(diào)整目的是為了合理控制脫硝副反應(yīng)發(fā)生的程度，在保證脫硝效率的同時(shí)使氨逃逸率達(dá)到最小。

SCR脫硝裝置在設(shè)計(jì)階段通過(guò)流場(chǎng)模擬，通常可以達(dá)到進(jìn)入頂層催化劑表面的煙氣流場(chǎng)相對(duì)均勻。但由于省煤器出口煙氣中NOx分布不均勻，同時(shí)反應(yīng)器入口氨噴射系統(tǒng)支管道阻力不同及各支管的NH3不均勻，導(dǎo)致反應(yīng)器出口截面NOx分布均勻性較差。因此，在調(diào)試階段有必要進(jìn)行噴氨優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)，調(diào)節(jié)入口氨噴射系統(tǒng)噴氨合理性，從而最大限度地實(shí)現(xiàn)出口截面NOx分布的均勻性，避免局部區(qū)域氨逃逸過(guò)大，在提高氨氣利用率的同時(shí)，降低空預(yù)器硫酸氫銨腐蝕的可能性，避免影響機(jī)組安全運(yùn)行。

4河源電廠SCR脫硝系統(tǒng)AIG噴氨優(yōu)化調(diào)整

4.1氨噴射系統(tǒng)介紹

對(duì)于本工程SCR裝置，單側(cè)反應(yīng)器入氨噴射系統(tǒng)沿寬度方向分為6組，每一組分為長(zhǎng)、中、短3根噴氨支管，通過(guò)調(diào)整該18只噴氨支管開(kāi)度，最終實(shí)現(xiàn)出口截面NOx分布均勻性。

4.2出口截面測(cè)量格柵

為便于測(cè)量整個(gè)反應(yīng)器出口截面的NOx分布，在每層催化劑下方對(duì)應(yīng)位置設(shè)置測(cè)量點(diǎn)，單個(gè)反應(yīng)器出口設(shè)置12×6=72點(diǎn)。

對(duì)應(yīng)噴氨格柵調(diào)節(jié)閥門(mén)的催化劑模塊分布如下表1：

表1

4.3AIG噴氨優(yōu)化調(diào)整方案

噴氨格柵的優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)通常選擇在100%鍋爐負(fù)荷（600MW）下進(jìn)行，調(diào)整試驗(yàn)期間要求機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定，運(yùn)行方式不變，保證SCR入口NOx濃度穩(wěn)定。根據(jù)初次測(cè)得反應(yīng)器出口截面NOx分布情況，增大或減小對(duì)應(yīng)出口截面區(qū)域的噴氨支管調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，反復(fù)調(diào)整，最終實(shí)現(xiàn)出口截面NOx分布相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在15%以內(nèi)。

相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差的計(jì)算方法如下：一般用出口NOx濃度的偏差系數(shù)Cv表示，其值一般控制在15%以內(nèi)。其計(jì)算方法為：

Cv其中：，。

其中，xi為脫硝反應(yīng)器出口某一點(diǎn)的NOx濃度，為脫硝反應(yīng)器出口NOx濃度的標(biāo)準(zhǔn)偏差，為脫硝反應(yīng)器出口處測(cè)量截面所有點(diǎn)的NOx濃度的平均值。

4.4測(cè)試數(shù)據(jù)記錄（以#2機(jī)組SCR反應(yīng)器A側(cè)為例）

4.4.1?優(yōu)化調(diào)整前的A側(cè)各催化劑模塊對(duì)應(yīng)NOx測(cè)量數(shù)據(jù)（單位mg/Nm3）：

表2

A側(cè)優(yōu)化調(diào)整前，出口截面NOx平均值55.4mg/Nm3（干基，6%O2），相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為47.6%，局部區(qū)域NOx濃度過(guò)低，噴氨量過(guò)大。

4.4.2?優(yōu)化調(diào)整后的A側(cè)各催化劑模塊對(duì)應(yīng)NOx測(cè)量數(shù)據(jù)（單位mg/Nm3）：

表3

A側(cè)優(yōu)化調(diào)整后，出口截面NOx分布均勻性明顯改善。出口截面NOx平均值101.6mg/Nm3（干基，6%O2），相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為7.1%。

4.4.3?噴氨優(yōu)化調(diào)整后，在75%（450MW）和50%（300MW）負(fù)荷下進(jìn)行了抽查檢驗(yàn)，測(cè)試結(jié)果顯示SCR出口截面NOx均勻性良好。

4.4.4?小結(jié)。河源電廠SCR脫硝系統(tǒng)AIG噴氨優(yōu)化調(diào)整取得了預(yù)期效果，優(yōu)化調(diào)整后反應(yīng)器出口NOx分布均勻性明顯改善，如2號(hào)機(jī)組SCR反應(yīng)器A側(cè)的相對(duì)偏差為7.1%，均勻性良好。

噴氨優(yōu)化調(diào)整后，應(yīng)將噴氨格柵每根支管的調(diào)節(jié)閥開(kāi)度固定，并做好標(biāo)記，日常運(yùn)行期間無(wú)需再調(diào)整。由于煤種變化、燃燒工況改變等原因引起煙氣流場(chǎng)變化，或機(jī)組長(zhǎng)周期運(yùn)行后，需要再次進(jìn)行噴氨優(yōu)化調(diào)整，以保證SCR反應(yīng)器出口煙氣中NOx的均勻性和較低的氨逃逸率。

endprint

摘要：文章介紹了河源電廠SCR脫硝系統(tǒng)AIG噴氨優(yōu)化調(diào)整，其目的是在保證脫硝效率的同時(shí)使氨逃逸率達(dá)到最小，以減少脫硝副反應(yīng)發(fā)生。改造后的SCR脫硝系統(tǒng)AIG噴氨優(yōu)化調(diào)整取得了預(yù)期效果，反應(yīng)器出口NOx分布均勻性明顯改善，可為類似問(wèn)題提供借鑒參考。

關(guān)鍵詞：燃煤機(jī)組；SCR脫硝系統(tǒng)；AIG噴氨；優(yōu)化調(diào)整；氨逃逸率

中圖分類號(hào)：U467文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2014）21-0049-02

1河源電廠SCR脫硝系統(tǒng)介紹

河源電廠一期工程2×600MW超超臨界燃煤機(jī)組分別于2008年12月和2009年8月投產(chǎn)，同期配置低氮燃燒器、除塵效率為99.67%的雙室四電場(chǎng)靜電除塵器和脫硫效率為95%的濕法煙氣脫硫裝置、各種廢水處理裝置等環(huán)保設(shè)施，并于2012、2013年完成兩臺(tái)機(jī)組取消脫硫旁路和增設(shè)SCR脫硝裝置的技術(shù)改造。

SCR脫硝系統(tǒng)采用高塵布置，工作溫度300℃～420℃，工藝系統(tǒng)按入口NOx濃度450mg/Nm3、處理100%煙氣量、脫硝效率不低于80%、最終NOx排放濃度為90mg/Nm3、氨逃逸濃度不大于3μL/L、及SO2/SO3轉(zhuǎn)化率小于1.0%進(jìn)行設(shè)計(jì)。每臺(tái)鍋爐設(shè)兩個(gè)SCR反應(yīng)器，不設(shè)省煤器調(diào)溫旁路和反應(yīng)器旁路。采用蜂窩式催化劑，按“2＋1”模式布置，備用層在最下層。采用液氨制備脫硝還原劑，兩臺(tái)鍋爐脫硝裝置共用一個(gè)還原劑公用系統(tǒng)。

SCR脫硝系統(tǒng)采用集中控制方式，脫硝反應(yīng)器區(qū)的控制納入各機(jī)組DCS系統(tǒng)，操作員站利用現(xiàn)有機(jī)組操作員站，設(shè)在機(jī)組運(yùn)行控制室內(nèi)。脫硝還原劑儲(chǔ)存、制備與供應(yīng)系統(tǒng)等公用部分的控制作為遠(yuǎn)程站納入機(jī)組公用DCS系統(tǒng)，氨區(qū)就地設(shè)置專用的操作員站，就地操作員站具有集控室操作員站的全部功能，且1、2號(hào)機(jī)組可對(duì)還原劑區(qū)公用部分進(jìn)行監(jiān)視。

SCR脫硝系統(tǒng)采用CFD數(shù)值模擬和物理模型試驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，將省煤器出口、反應(yīng)器進(jìn)口煙道、噴氨格柵、導(dǎo)流葉片、靜態(tài)混合、整流裝置、反應(yīng)器及空預(yù)器入口煙道等作為一個(gè)整體，保證脫硝系統(tǒng)各截面的煙氣流場(chǎng)分布均勻性。在消除局部大量積灰的同時(shí)，使煙氣系統(tǒng)阻力最小，頂層催化劑入口煙氣分布滿足：

速度最大偏差：平均值的±15%

溫度最大偏差：平均值的±10℃

氨氮摩爾比的最大偏差：平均值的±5%

煙氣入射催化劑角度（與垂直方向的夾角）：±10°

2氨噴射系統(tǒng)AIG介紹

氨噴射系統(tǒng)AIG是SCR脫硝系統(tǒng)的核心部件，其作用是將噴入煙道內(nèi)的氨-空氣混合氣與煙氣（NOx）均勻混合，滿足催化劑入口設(shè)計(jì)條件，最終達(dá)到脫硝性能要求。其功能包括兩部分：一是氨-空氣混合氣的注入；二是將注入的氨-空氣混合氣與煙氣（NOx）混合均勻。

氨氣與稀釋風(fēng)混合后進(jìn)入混合器，壓力約2～4kPa的氨/空氣經(jīng)過(guò)多根支管噴入SCR進(jìn)口煙道。催化劑入口的NOx與NH3分布程度，決定了反應(yīng)器出口的NOx和氨逃逸濃度分布，并影響到整體脫硝效率和下游設(shè)備的硫酸氫氨堵塞。NOx與NH3在頂層催化劑表面的分布均勻性，取決于噴氨格柵上游的NOx分布、煙氣流速分布、噴氨流量分配、靜態(tài)混合器的煙氣擾動(dòng)強(qiáng)度及混合距離等。目前主要有三類氨噴射與混合系統(tǒng)：

2.1格柵型AIG

大量氨氣支管交叉伸入煙道，每根管子上裝有很多小噴嘴，噴嘴下游布置局部混合的靜態(tài)混合器（也可不設(shè)）。密布的噴嘴可在很短的距離內(nèi)滿足混合均勻性要求，但對(duì)噴氨格柵上游煙氣條件的變化適應(yīng)能力較低。應(yīng)用的電廠

有華能北京熱電廠4×220MW、北京石景山電廠4×200MW。

2.2混合型AIG

數(shù)量有限的氨氣管均勻伸入煙道，每根管子上安裝有1個(gè)或很少的幾個(gè)較大的噴嘴，每個(gè)噴嘴下游設(shè)混合范圍較大的靜態(tài)混合器，每個(gè)噴嘴對(duì)應(yīng)的煙道截面積較大，可使單個(gè)噴嘴下游煙道截面較大區(qū)域內(nèi)的氨濃度均勻分布?；旌暇嚯x相對(duì)要長(zhǎng)，但對(duì)噴氨格柵上游煙氣條件的變化適應(yīng)能力也較強(qiáng)。應(yīng)用的電廠較多，有華電長(zhǎng)沙電廠2×600MW、華能海門(mén)電廠2×1000MW等。

2.3渦流型AIG

利用湍流發(fā)生器（三角翼型與圓盤(pán)型）使煙氣在煙道截面上大范圍混合，口徑很大的氨噴嘴對(duì)著湍流發(fā)生器噴氨，有限幾個(gè)噴嘴就能使整個(gè)煙道內(nèi)的NH3/NOx摩爾比分布均勻。渦流發(fā)生器的駐渦不隨機(jī)組負(fù)荷變化，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，但煙氣混合距離較長(zhǎng)，局部NH3/NOx摩爾比調(diào)節(jié)比較困難。國(guó)電龍?jiān)喘h(huán)保在其脫硝項(xiàng)目工程中廣泛應(yīng)用，有國(guó)電銅陵電廠2×600MW、華能玉環(huán)電廠4×1000MW等。

每種氨噴射系統(tǒng)均有多根支管，每根支管設(shè)手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，以便根據(jù)實(shí)際煙氣條件，在運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行噴氨流量分配的優(yōu)化調(diào)節(jié)。

這三種氨噴射系統(tǒng)均有大量成功的應(yīng)用案例，本工程的氨/煙氣混合距離足夠長(zhǎng)，可采用以上任何一種氨噴射技術(shù)。本工程采用了格柵型AIG。

3AIG噴氨優(yōu)化調(diào)整目的

SCR脫硝系統(tǒng)AIG噴氨優(yōu)化調(diào)整目的是為了合理控制脫硝副反應(yīng)發(fā)生的程度，在保證脫硝效率的同時(shí)使氨逃逸率達(dá)到最小。

SCR脫硝裝置在設(shè)計(jì)階段通過(guò)流場(chǎng)模擬，通?？梢赃_(dá)到進(jìn)入頂層催化劑表面的煙氣流場(chǎng)相對(duì)均勻。但由于省煤器出口煙氣中NOx分布不均勻，同時(shí)反應(yīng)器入口氨噴射系統(tǒng)支管道阻力不同及各支管的NH3不均勻，導(dǎo)致反應(yīng)器出口截面NOx分布均勻性較差。因此，在調(diào)試階段有必要進(jìn)行噴氨優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)，調(diào)節(jié)入口氨噴射系統(tǒng)噴氨合理性，從而最大限度地實(shí)現(xiàn)出口截面NOx分布的均勻性，避免局部區(qū)域氨逃逸過(guò)大，在提高氨氣利用率的同時(shí)，降低空預(yù)器硫酸氫銨腐蝕的可能性，避免影響機(jī)組安全運(yùn)行。

4河源電廠SCR脫硝系統(tǒng)AIG噴氨優(yōu)化調(diào)整

4.1氨噴射系統(tǒng)介紹

對(duì)于本工程SCR裝置，單側(cè)反應(yīng)器入氨噴射系統(tǒng)沿寬度方向分為6組，每一組分為長(zhǎng)、中、短3根噴氨支管，通過(guò)調(diào)整該18只噴氨支管開(kāi)度，最終實(shí)現(xiàn)出口截面NOx分布均勻性。

4.2出口截面測(cè)量格柵

為便于測(cè)量整個(gè)反應(yīng)器出口截面的NOx分布，在每層催化劑下方對(duì)應(yīng)位置設(shè)置測(cè)量點(diǎn)，單個(gè)反應(yīng)器出口設(shè)置12×6=72點(diǎn)。

對(duì)應(yīng)噴氨格柵調(diào)節(jié)閥門(mén)的催化劑模塊分布如下表1：

表1

4.3AIG噴氨優(yōu)化調(diào)整方案

噴氨格柵的優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)通常選擇在100%鍋爐負(fù)荷（600MW）下進(jìn)行，調(diào)整試驗(yàn)期間要求機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定，運(yùn)行方式不變，保證SCR入口NOx濃度穩(wěn)定。根據(jù)初次測(cè)得反應(yīng)器出口截面NOx分布情況，增大或減小對(duì)應(yīng)出口截面區(qū)域的噴氨支管調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，反復(fù)調(diào)整，最終實(shí)現(xiàn)出口截面NOx分布相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在15%以內(nèi)。

相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差的計(jì)算方法如下：一般用出口NOx濃度的偏差系數(shù)Cv表示，其值一般控制在15%以內(nèi)。其計(jì)算方法為：

Cv其中：，。

其中，xi為脫硝反應(yīng)器出口某一點(diǎn)的NOx濃度，為脫硝反應(yīng)器出口NOx濃度的標(biāo)準(zhǔn)偏差，為脫硝反應(yīng)器出口處測(cè)量截面所有點(diǎn)的NOx濃度的平均值。

4.4測(cè)試數(shù)據(jù)記錄（以#2機(jī)組SCR反應(yīng)器A側(cè)為例）

4.4.1?優(yōu)化調(diào)整前的A側(cè)各催化劑模塊對(duì)應(yīng)NOx測(cè)量數(shù)據(jù)（單位mg/Nm3）：

表2

A側(cè)優(yōu)化調(diào)整前，出口截面NOx平均值55.4mg/Nm3（干基，6%O2），相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為47.6%，局部區(qū)域NOx濃度過(guò)低，噴氨量過(guò)大。

4.4.2?優(yōu)化調(diào)整后的A側(cè)各催化劑模塊對(duì)應(yīng)NOx測(cè)量數(shù)據(jù)（單位mg/Nm3）：

表3

A側(cè)優(yōu)化調(diào)整后，出口截面NOx分布均勻性明顯改善。出口截面NOx平均值101.6mg/Nm3（干基，6%O2），相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為7.1%。

4.4.3?噴氨優(yōu)化調(diào)整后，在75%（450MW）和50%（300MW）負(fù)荷下進(jìn)行了抽查檢驗(yàn)，測(cè)試結(jié)果顯示SCR出口截面NOx均勻性良好。

4.4.4?小結(jié)。河源電廠SCR脫硝系統(tǒng)AIG噴氨優(yōu)化調(diào)整取得了預(yù)期效果，優(yōu)化調(diào)整后反應(yīng)器出口NOx分布均勻性明顯改善，如2號(hào)機(jī)組SCR反應(yīng)器A側(cè)的相對(duì)偏差為7.1%，均勻性良好。

噴氨優(yōu)化調(diào)整后，應(yīng)將噴氨格柵每根支管的調(diào)節(jié)閥開(kāi)度固定，并做好標(biāo)記，日常運(yùn)行期間無(wú)需再調(diào)整。由于煤種變化、燃燒工況改變等原因引起煙氣流場(chǎng)變化，或機(jī)組長(zhǎng)周期運(yùn)行后，需要再次進(jìn)行噴氨優(yōu)化調(diào)整，以保證SCR反應(yīng)器出口煙氣中NOx的均勻性和較低的氨逃逸率。

endprint

摘要：文章介紹了河源電廠SCR脫硝系統(tǒng)AIG噴氨優(yōu)化調(diào)整，其目的是在保證脫硝效率的同時(shí)使氨逃逸率達(dá)到最小，以減少脫硝副反應(yīng)發(fā)生。改造后的SCR脫硝系統(tǒng)AIG噴氨優(yōu)化調(diào)整取得了預(yù)期效果，反應(yīng)器出口NOx分布均勻性明顯改善，可為類似問(wèn)題提供借鑒參考。

關(guān)鍵詞：燃煤機(jī)組；SCR脫硝系統(tǒng)；AIG噴氨；優(yōu)化調(diào)整；氨逃逸率

中圖分類號(hào)：U467文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2014）21-0049-02

1河源電廠SCR脫硝系統(tǒng)介紹

河源電廠一期工程2×600MW超超臨界燃煤機(jī)組分別于2008年12月和2009年8月投產(chǎn)，同期配置低氮燃燒器、除塵效率為99.67%的雙室四電場(chǎng)靜電除塵器和脫硫效率為95%的濕法煙氣脫硫裝置、各種廢水處理裝置等環(huán)保設(shè)施，并于2012、2013年完成兩臺(tái)機(jī)組取消脫硫旁路和增設(shè)SCR脫硝裝置的技術(shù)改造。

SCR脫硝系統(tǒng)采用高塵布置，工作溫度300℃～420℃，工藝系統(tǒng)按入口NOx濃度450mg/Nm3、處理100%煙氣量、脫硝效率不低于80%、最終NOx排放濃度為90mg/Nm3、氨逃逸濃度不大于3μL/L、及SO2/SO3轉(zhuǎn)化率小于1.0%進(jìn)行設(shè)計(jì)。每臺(tái)鍋爐設(shè)兩個(gè)SCR反應(yīng)器，不設(shè)省煤器調(diào)溫旁路和反應(yīng)器旁路。采用蜂窩式催化劑，按“2＋1”模式布置，備用層在最下層。采用液氨制備脫硝還原劑，兩臺(tái)鍋爐脫硝裝置共用一個(gè)還原劑公用系統(tǒng)。

SCR脫硝系統(tǒng)采用集中控制方式，脫硝反應(yīng)器區(qū)的控制納入各機(jī)組DCS系統(tǒng)，操作員站利用現(xiàn)有機(jī)組操作員站，設(shè)在機(jī)組運(yùn)行控制室內(nèi)。脫硝還原劑儲(chǔ)存、制備與供應(yīng)系統(tǒng)等公用部分的控制作為遠(yuǎn)程站納入機(jī)組公用DCS系統(tǒng)，氨區(qū)就地設(shè)置專用的操作員站，就地操作員站具有集控室操作員站的全部功能，且1、2號(hào)機(jī)組可對(duì)還原劑區(qū)公用部分進(jìn)行監(jiān)視。

SCR脫硝系統(tǒng)采用CFD數(shù)值模擬和物理模型試驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，將省煤器出口、反應(yīng)器進(jìn)口煙道、噴氨格柵、導(dǎo)流葉片、靜態(tài)混合、整流裝置、反應(yīng)器及空預(yù)器入口煙道等作為一個(gè)整體，保證脫硝系統(tǒng)各截面的煙氣流場(chǎng)分布均勻性。在消除局部大量積灰的同時(shí)，使煙氣系統(tǒng)阻力最小，頂層催化劑入口煙氣分布滿足：

速度最大偏差：平均值的±15%

溫度最大偏差：平均值的±10℃

氨氮摩爾比的最大偏差：平均值的±5%

煙氣入射催化劑角度（與垂直方向的夾角）：±10°

2氨噴射系統(tǒng)AIG介紹

氨噴射系統(tǒng)AIG是SCR脫硝系統(tǒng)的核心部件，其作用是將噴入煙道內(nèi)的氨-空氣混合氣與煙氣（NOx）均勻混合，滿足催化劑入口設(shè)計(jì)條件，最終達(dá)到脫硝性能要求。其功能包括兩部分：一是氨-空氣混合氣的注入；二是將注入的氨-空氣混合氣與煙氣（NOx）混合均勻。

氨氣與稀釋風(fēng)混合后進(jìn)入混合器，壓力約2～4kPa的氨/空氣經(jīng)過(guò)多根支管噴入SCR進(jìn)口煙道。催化劑入口的NOx與NH3分布程度，決定了反應(yīng)器出口的NOx和氨逃逸濃度分布，并影響到整體脫硝效率和下游設(shè)備的硫酸氫氨堵塞。NOx與NH3在頂層催化劑表面的分布均勻性，取決于噴氨格柵上游的NOx分布、煙氣流速分布、噴氨流量分配、靜態(tài)混合器的煙氣擾動(dòng)強(qiáng)度及混合距離等。目前主要有三類氨噴射與混合系統(tǒng)：

2.1格柵型AIG

大量氨氣支管交叉伸入煙道，每根管子上裝有很多小噴嘴，噴嘴下游布置局部混合的靜態(tài)混合器（也可不設(shè)）。密布的噴嘴可在很短的距離內(nèi)滿足混合均勻性要求，但對(duì)噴氨格柵上游煙氣條件的變化適應(yīng)能力較低。應(yīng)用的電廠

有華能北京熱電廠4×220MW、北京石景山電廠4×200MW。

2.2混合型AIG

數(shù)量有限的氨氣管均勻伸入煙道，每根管子上安裝有1個(gè)或很少的幾個(gè)較大的噴嘴，每個(gè)噴嘴下游設(shè)混合范圍較大的靜態(tài)混合器，每個(gè)噴嘴對(duì)應(yīng)的煙道截面積較大，可使單個(gè)噴嘴下游煙道截面較大區(qū)域內(nèi)的氨濃度均勻分布?；旌暇嚯x相對(duì)要長(zhǎng)，但對(duì)噴氨格柵上游煙氣條件的變化適應(yīng)能力也較強(qiáng)。應(yīng)用的電廠較多，有華電長(zhǎng)沙電廠2×600MW、華能海門(mén)電廠2×1000MW等。

2.3渦流型AIG

利用湍流發(fā)生器（三角翼型與圓盤(pán)型）使煙氣在煙道截面上大范圍混合，口徑很大的氨噴嘴對(duì)著湍流發(fā)生器噴氨，有限幾個(gè)噴嘴就能使整個(gè)煙道內(nèi)的NH3/NOx摩爾比分布均勻。渦流發(fā)生器的駐渦不隨機(jī)組負(fù)荷變化，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，但煙氣混合距離較長(zhǎng)，局部NH3/NOx摩爾比調(diào)節(jié)比較困難。國(guó)電龍?jiān)喘h(huán)保在其脫硝項(xiàng)目工程中廣泛應(yīng)用，有國(guó)電銅陵電廠2×600MW、華能玉環(huán)電廠4×1000MW等。

每種氨噴射系統(tǒng)均有多根支管，每根支管設(shè)手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，以便根據(jù)實(shí)際煙氣條件，在運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行噴氨流量分配的優(yōu)化調(diào)節(jié)。

這三種氨噴射系統(tǒng)均有大量成功的應(yīng)用案例，本工程的氨/煙氣混合距離足夠長(zhǎng)，可采用以上任何一種氨噴射技術(shù)。本工程采用了格柵型AIG。

3AIG噴氨優(yōu)化調(diào)整目的

SCR脫硝系統(tǒng)AIG噴氨優(yōu)化調(diào)整目的是為了合理控制脫硝副反應(yīng)發(fā)生的程度，在保證脫硝效率的同時(shí)使氨逃逸率達(dá)到最小。

SCR脫硝裝置在設(shè)計(jì)階段通過(guò)流場(chǎng)模擬，通?？梢赃_(dá)到進(jìn)入頂層催化劑表面的煙氣流場(chǎng)相對(duì)均勻。但由于省煤器出口煙氣中NOx分布不均勻，同時(shí)反應(yīng)器入口氨噴射系統(tǒng)支管道阻力不同及各支管的NH3不均勻，導(dǎo)致反應(yīng)器出口截面NOx分布均勻性較差。因此，在調(diào)試階段有必要進(jìn)行噴氨優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)，調(diào)節(jié)入口氨噴射系統(tǒng)噴氨合理性，從而最大限度地實(shí)現(xiàn)出口截面NOx分布的均勻性，避免局部區(qū)域氨逃逸過(guò)大，在提高氨氣利用率的同時(shí)，降低空預(yù)器硫酸氫銨腐蝕的可能性，避免影響機(jī)組安全運(yùn)行。

4河源電廠SCR脫硝系統(tǒng)AIG噴氨優(yōu)化調(diào)整

4.1氨噴射系統(tǒng)介紹

對(duì)于本工程SCR裝置，單側(cè)反應(yīng)器入氨噴射系統(tǒng)沿寬度方向分為6組，每一組分為長(zhǎng)、中、短3根噴氨支管，通過(guò)調(diào)整該18只噴氨支管開(kāi)度，最終實(shí)現(xiàn)出口截面NOx分布均勻性。

4.2出口截面測(cè)量格柵

為便于測(cè)量整個(gè)反應(yīng)器出口截面的NOx分布，在每層催化劑下方對(duì)應(yīng)位置設(shè)置測(cè)量點(diǎn)，單個(gè)反應(yīng)器出口設(shè)置12×6=72點(diǎn)。

對(duì)應(yīng)噴氨格柵調(diào)節(jié)閥門(mén)的催化劑模塊分布如下表1：

表1

4.3AIG噴氨優(yōu)化調(diào)整方案

噴氨格柵的優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)通常選擇在100%鍋爐負(fù)荷（600MW）下進(jìn)行，調(diào)整試驗(yàn)期間要求機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定，運(yùn)行方式不變，保證SCR入口NOx濃度穩(wěn)定。根據(jù)初次測(cè)得反應(yīng)器出口截面NOx分布情況，增大或減小對(duì)應(yīng)出口截面區(qū)域的噴氨支管調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，反復(fù)調(diào)整，最終實(shí)現(xiàn)出口截面NOx分布相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在15%以內(nèi)。

相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差的計(jì)算方法如下：一般用出口NOx濃度的偏差系數(shù)Cv表示，其值一般控制在15%以內(nèi)。其計(jì)算方法為：

Cv其中：，。

其中，xi為脫硝反應(yīng)器出口某一點(diǎn)的NOx濃度，為脫硝反應(yīng)器出口NOx濃度的標(biāo)準(zhǔn)偏差，為脫硝反應(yīng)器出口處測(cè)量截面所有點(diǎn)的NOx濃度的平均值。

4.4測(cè)試數(shù)據(jù)記錄（以#2機(jī)組SCR反應(yīng)器A側(cè)為例）

4.4.1?優(yōu)化調(diào)整前的A側(cè)各催化劑模塊對(duì)應(yīng)NOx測(cè)量數(shù)據(jù)（單位mg/Nm3）：

表2

A側(cè)優(yōu)化調(diào)整前，出口截面NOx平均值55.4mg/Nm3（干基，6%O2），相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為47.6%，局部區(qū)域NOx濃度過(guò)低，噴氨量過(guò)大。

4.4.2?優(yōu)化調(diào)整后的A側(cè)各催化劑模塊對(duì)應(yīng)NOx測(cè)量數(shù)據(jù)（單位mg/Nm3）：

表3

A側(cè)優(yōu)化調(diào)整后，出口截面NOx分布均勻性明顯改善。出口截面NOx平均值101.6mg/Nm3（干基，6%O2），相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為7.1%。

4.4.3?噴氨優(yōu)化調(diào)整后，在75%（450MW）和50%（300MW）負(fù)荷下進(jìn)行了抽查檢驗(yàn)，測(cè)試結(jié)果顯示SCR出口截面NOx均勻性良好。

4.4.4?小結(jié)。河源電廠SCR脫硝系統(tǒng)AIG噴氨優(yōu)化調(diào)整取得了預(yù)期效果，優(yōu)化調(diào)整后反應(yīng)器出口NOx分布均勻性明顯改善，如2號(hào)機(jī)組SCR反應(yīng)器A側(cè)的相對(duì)偏差為7.1%，均勻性良好。

噴氨優(yōu)化調(diào)整后，應(yīng)將噴氨格柵每根支管的調(diào)節(jié)閥開(kāi)度固定，并做好標(biāo)記，日常運(yùn)行期間無(wú)需再調(diào)整。由于煤種變化、燃燒工況改變等原因引起煙氣流場(chǎng)變化，或機(jī)組長(zhǎng)周期運(yùn)行后，需要再次進(jìn)行噴氨優(yōu)化調(diào)整，以保證SCR反應(yīng)器出口煙氣中NOx的均勻性和較低的氨逃逸率。

endprint