濱海2×300MW機(jī)組脫硝系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀分析

浙江浙能紹興濱海熱電有限責(zé)任公司

摘要：污染物NOx排放日益嚴(yán)重影響環(huán)境和健康，控制NOx排放是電廠運(yùn)行一個(gè)重要課題。本文主要介紹濱海2×300MW機(jī)組脫硝系統(tǒng)的布置、脫硝原理、工藝流程、近期運(yùn)行情況、存在問(wèn)題等方面內(nèi)容，對(duì)濱海脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行現(xiàn)狀、存在問(wèn)題進(jìn)行分析，探討火電廠控制NOx排放的途徑。

關(guān)鍵詞：脫硝；NOx排放；原理；運(yùn)行；控制；分析

一、系統(tǒng)概述

目前，各主要工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家用來(lái)控制電站鍋爐NOx排放的技術(shù)可以分為三大類(lèi)：使用低NOx燃燒技術(shù)、低NOx燃燒器、煙氣脫硝。當(dāng)前降低煙氣中NOx的濃度最有效、技術(shù)最成熟的方法就是燃燒后控制，即煙氣脫硝。選擇性催化還原（SCR）技術(shù)是目前應(yīng)用最多而且最有成效的煙氣脫硝技術(shù)。浙江浙能紹興濱海熱電廠工程2X300MW級(jí)燃煤發(fā)電機(jī)組，均采用選擇性催化還原法（SCR）脫硝裝置，其系統(tǒng)主要組成如下：

1、煙氣系統(tǒng)

煙氣系統(tǒng)是指從鍋爐省煤器出口至SCR反應(yīng)器本體入口、SCR反應(yīng)器本體出口至空預(yù)器進(jìn)口之間的連接煙道及設(shè)備。主要包括脫硝煙道、SCR反應(yīng)器、均流裝置、催化劑等設(shè)備。

2、SCR反應(yīng)器吹灰系統(tǒng)

吹灰器采用超聲波吹灰系統(tǒng)。聲波清灰器釋放聲波，產(chǎn)生振動(dòng)，使堆積在催化劑表面的粉塵松脫，這樣粉塵就可隨煙氣被帶走。聲波吹灰器其數(shù)量和布置能將催化劑表面的灰盡可能多地吹掃干凈，盡可能避免因死角而造成催化劑失效和脫硝效率下降。

3、氨稀釋及噴射系統(tǒng)

噴氨格柵（AIG）安裝于入口凈煙道的垂直管段，來(lái)自氨區(qū)的氨氣進(jìn)入氨氣/空氣混合器，與稀釋風(fēng)機(jī)吹入的空氣混合成濃度小于5%的混合氣體后，經(jīng)AIG噴入SCR入口煙道。

4、液氨存儲(chǔ)及蒸發(fā)系統(tǒng)

兩臺(tái)鍋爐脫硝裝置共用一套液氨儲(chǔ)存和蒸發(fā)、供應(yīng)系統(tǒng)。液氨儲(chǔ)罐內(nèi)的經(jīng)蒸發(fā)器蒸發(fā)為氨氣后，通過(guò)緩沖槽和輸送管道送至鍋爐脫硝裝置。

脫硝反應(yīng)系統(tǒng)流程簡(jiǎn)圖見(jiàn)下圖

二、SCR脫硝原理

SCR技術(shù)是在釩催化劑作用下，以NH3作為還原劑，將NOx還原成N2和H2O。NH3不和煙氣中的殘余的O2反應(yīng)，而如果采用H2、CO、CH4等還原劑，它們?cè)谶€原NOx的同時(shí)會(huì)與O2作用，因此稱(chēng)這種方法為“選擇性”。示意圖如圖1所示，主要反應(yīng)方程式為：

4NH3+4NO+O2─>4N2+6H2O （1）

NO+NO2+2NH3─>2N2+3H2O （2）

催化反應(yīng)示意圖

從鍋爐省煤器出來(lái)的煙氣，與噴氨格柵噴入的不超過(guò)5%氣氨的稀釋空氣在進(jìn)口煙道充分混合后從上部進(jìn)入反應(yīng)器，在催化劑的催化作用下，NOX與NH3進(jìn)行還原反應(yīng)生存N2和H2O，反應(yīng)后的煙氣進(jìn)入鍋爐的空預(yù)器。

三、脫硝系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)

省煤器出口煙氣流量：990720 Nm3/h（校核煤種：1017720 Nm3/h）

設(shè)計(jì)煤種煤耗：133.2t/h（校核煤種：126.2t/h）

系統(tǒng)阻力：<850Pa（兩層催化劑），<1000Pa（三層催化劑）

最低連續(xù)運(yùn)行溫度：295℃

最高連續(xù)運(yùn)行溫度：400℃（420℃連續(xù)運(yùn)行不超過(guò)5小時(shí)）

設(shè)計(jì)脫硝效率：>60%

氨逃逸率：≤3ppm

四、濱海脫硝運(yùn)行情況

濱海#2機(jī)組2011年10月投產(chǎn)時(shí)同步投入脫硝系統(tǒng)，#1機(jī)組于2012年第一次大修期間增加煙氣脫硝裝置。從投產(chǎn)至今，脫硝裝置投入正常，運(yùn)行整體情況平穩(wěn)，脫硝效率達(dá)到設(shè)計(jì)值以上。下面是2014年1到6月份濱海#1、2機(jī)組脫硝裝置的運(yùn)行情況（下面引用數(shù)據(jù)均采自機(jī)組最低技術(shù)出力150MW以上工況）。

#1、2機(jī)組2014年上半年NOx月平均排放值都在100 mg/Nm3以下（圖一），4月份開(kāi)始按“超低排放”要求執(zhí)行新的NOx排放控制標(biāo)準(zhǔn)后，月平均排放量在80-90 mg/Nm3之間。1-6月份機(jī)組脫硝效率在70%-80%之間（圖二）。

圖一

圖二

圖三為#1、2機(jī)組1-6月份脫硝裝置投運(yùn)率，1、2月份投運(yùn)率較低，主要是受春節(jié)期間機(jī)組負(fù)荷低影響，脫硝裝置未能投入。3-6月份脫硝裝置投運(yùn)率均在98%以上。

圖三

五、影響脫硝裝置運(yùn)行的因素

1-6月份#1、2機(jī)組脫硝裝置累計(jì)退出運(yùn)行431.2小時(shí)，其中因脫硝系統(tǒng)入口煙溫低于設(shè)計(jì)值導(dǎo)致脫硝退出運(yùn)行共計(jì)413.7小時(shí)，占所有退出時(shí)間的95.1%（圖四），設(shè)備故障等原因退出15.2小時(shí)，其他因素影響退出2.3小時(shí)。由此可見(jiàn)，機(jī)組低負(fù)荷階段煙溫未達(dá)到脫硝裝置設(shè)計(jì)要求是影響脫硝裝置投入的主要原因。

圖四

在機(jī)組低負(fù)荷階段，通過(guò)調(diào)整燃燒和配風(fēng)方式，可以有效地提高爐膛煙溫。今年1-3月份#1、2機(jī)組脫硝裝置累計(jì)因煙溫低退出運(yùn)行359.6小時(shí)，4-6月份退出運(yùn)行54小時(shí)，脫硝裝置投運(yùn)率在99%左右。原來(lái)機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，負(fù)荷低于180MW，煙溫就低于脫硝裝置要求。從4月份開(kāi)始，

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