660 MW機組SCR氨噴射系統(tǒng)故障排除及調整

方緒文

(大唐馬鞍山當涂發(fā)電有限公司，安徽　馬鞍山　243000)

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660 MW機組SCR氨噴射系統(tǒng)故障排除及調整

方緒文

(大唐馬鞍山當涂發(fā)電有限公司，安徽馬鞍山243000)

0引言

隨著中國環(huán)保要求的日益嚴格及執(zhí)法力度的加強，煙氣NOx排放的問題越來越受到國家環(huán)保部門和公眾的重視[1]。按照新的國家環(huán)保標準，火電廠燃煤鍋爐煙氣NOx排放濃度不得超過100 mg/Nm3[2-3]，為此國內(nèi)燃煤鍋爐已基本完成了脫硝改造。然而，現(xiàn)役SCR(Selective Catalytic Reduction)脫硝系統(tǒng)因噴氨、煙氣量及NOx排放濃度不均勻等原因，造成平均脫硝效率下降[4-5]、局部區(qū)域氨逃逸過大、SCR出口NOx排放不均勻、煙氣排放NOx濃度過高等問題。其中，氨逃逸量過大，還會生成具有粘性的硫酸氫銨[6-7]，造成催化劑活性降低、空預器低溫腐蝕及堵灰、系統(tǒng)阻力偏高等一系列問題。

某電廠660 MW機組SCR脫硝系統(tǒng)在日常運行中發(fā)現(xiàn)，A側空預器煙氣側阻力高于B側200 Pa、漏風率高于B側約3%，同時存在霧化噴射器尿素流量超限、SCR出口兩側NOx排放不均、煙囪進口NOx偏低等現(xiàn)象，因此懷疑SCR進口噴氨不均。為此進行了專項SCR氨噴射系統(tǒng)的調整試驗，以分析噴氨不均勻對SCR脫硝系統(tǒng)的影響，并排除現(xiàn)有故障，為脫硝系統(tǒng)的安全經(jīng)濟運行提供指導。

1設備概述

1.1　鍋爐概述

試驗鍋爐由上海鍋爐廠有限公司制造，其型號為SG-2090/25.4-M975，為超臨界參數(shù)變壓運行直流爐，一次中間再熱，四角切圓燃燒，單爐膛，固態(tài)排渣，全鋼構架，全懸吊結構，平衡通風，露天布置，Π型鍋爐，主要技術參數(shù)見表1。

1.2　脫硝系統(tǒng)概述

SCR脫硝裝置采用高塵布置方式[8-9]，單爐雙SCR結構體，裝置主要分為三個部分：尿素溶液制備區(qū)、SCR反應區(qū)及其進出口煙道區(qū)，其后兩個部分的布置簡圖如圖1所示。

氨氣的噴入采用格柵式，噴氨格柵在每側煙道均布置有10組氨空調節(jié)裝置，每組又在深度方向布置3個調節(jié)支管，即每側煙道共有30個調節(jié)閥，分別對應不同30個區(qū)域，其局部布置圖如圖2所示。同時，單側煙道的噴氨總量由相應側的氨空調節(jié)總閥進行控制。

表1鍋爐主要技術參數(shù)

參數(shù)名稱BRL工況連續(xù)蒸發(fā)量/t·h-11988過熱器出口蒸汽壓力/MPa25.28再熱器進口蒸汽壓力/MPa4.37再熱器出口蒸汽壓力/MPa4.19過熱器出口蒸汽溫度/℃571再熱器進口蒸汽溫度/℃314再熱器出口蒸汽溫度/℃569省煤器出口煙氣量/kg·s-1703.2省煤器出口煙氣溫度/℃364空預器出口煙氣溫度/℃126

圖1　SCR反應區(qū)及進出口煙道區(qū)結構簡圖

圖2　噴氨格柵布置示意圖

2試驗調整方法

本次試驗主要通過對SCR進、出口NOx濃度分布的多次測試，確定及排除目前存在的故障，并對60個噴氨閥進行調整，以達到均勻噴氨的目的。

測試中，分別對測試截面1、測試截面2位置處(如圖1所示)的16個測孔(進口A側、進口B側、出口A側、出口B側煙道各4個測孔)，進行煙氣取樣及分析，進而得到各煙道NOx濃度分布狀況。

3測試結果及分析

3.1　調整前預測試

為了解調整前SCR脫硝系統(tǒng)的運行狀況，特對SCR進口、出口NOx濃度分布進行了預測試，數(shù)據(jù)匯總如表2所示，NOx濃度分布如圖3所示。

圖3　預測試時SCR進、出口NOx濃度分布圖

表2預測試SCR進、出口NOx濃度數(shù)據(jù)匯總(單位：mg/Nm3)

項目名稱A1A2A3A4平均值最大偏差B1B2B3B4平均值最大偏差SCR進口2562622772732672124827726926226429SCR出口66204614899804593103

由表2、圖3可以看出：

(1)SCR進口NOx濃度分布狀況良好，兩側NOx平均濃度偏差很小，且單側煙道NOx分布相對均勻。

(2)SCR出口NOx濃度分布狀況很差，兩側NOx平均濃度偏差很大，其中B側是A側的24.7倍，且B側分布很不均勻。

鑒于上述結果，本次試驗主要針對SCR出口NOx排放濃度進行調平測試。

3.2　兩側氨空調節(jié)總閥的調整

為減小兩側SCR出口NOx濃度的偏差，首先對兩側噴氨調整總閥進行了調整，調整共進行了5個工況(工況1-1~工況1-5)。其中，各工況A、B側SCR出口NOx平均濃度的變化趨勢，如圖4所示，本項調整中首次(工況1-1)及最后一次測試(工況1-5)的A、B側煙道NOx濃度分布，如圖5所示。

圖4　各工況兩側氨空調節(jié)總閥調整

圖5　兩側SCR出口NOx濃度分布圖

由圖4可知：通過多次調節(jié)兩側氨空調節(jié)總閥(關小A側、開大B側)，A、B側SCR出口NOx平均濃度逐漸趨于均衡，而最終A、B側噴氨總閥開度與原始開度完全相反。由此可見，原運行方式下兩側氨空總閥開度很不合理。

由圖5可知：通過總閥的多次調整，雖然兩側平均NOx濃度已很接近，但B側煙道NOx濃度分布卻始終很不均勻。說明氨空調節(jié)總閥的調整對B側分布幾乎沒有作用，因此后續(xù)調試中還需針對B側噴氨分閥進行調整。

3.3　B側氨空調節(jié)分閥的調整

本項調整，通過B側10組氨空調節(jié)分閥(共30個調節(jié)閥)對該側SCR出口NOx濃度進行調平，以解決該側煙道NOx濃度分布很不均勻的現(xiàn)狀。調整共進行6個工況(工況2-1~工況2-6)，本項調整中首次(工況2-1)及最后一次測試(工況2-6)的SCR出口NOx濃度分布，如圖6所示。

圖6　B側SCR出口NOx濃度分布圖

由圖6可知：通過B側氨空調節(jié)分閥的調節(jié)，原NOx濃度最大的B1測孔有明顯下降，而濃度最小的B4測孔有明顯升高，4測孔的最大偏差由105 mg/Nm3降至39 mg/Nm3，其NOx濃度分布的均勻性有了明顯改善。但是，B1測孔對應的NOx濃度始終為4測孔中最高，而相對應位置上游的氨空調節(jié)閥卻已全開，分析認為相應噴氨管應存在堵塞，遂安排檢修人員進行了檢查。

在對A、B兩側共60根噴氨管道進行檢查后發(fā)現(xiàn)，共有10根噴氨管存在堵塞現(xiàn)象，其中A側2根，B側8根，噴氨管道堵塞狀況如圖7所示。由圖可知，B側8根堵塞管道中有6根是在B側煙道靠A端的位置，也即對應測孔B1位置。

分析認為，B側噴氨管堵塞的主要原因，是由于B側氨空總閥長期保持低開度運行，導致支管流量及溫度過低(尤其鍋爐低負荷運行時)，噴氨管內(nèi)未熱解尿素結晶及一次風中粉塵粘秥所致。在對堵塞管道進行疏通后，再次對B側噴氨裝置(總閥及分閥)進行調整。

圖7　噴氨管道堵塞及對應測點位置示意圖

3.4　故障排除后B側噴氨裝置調整

堵塞噴氨管疏通后，對B側SCR出口NOx濃度進行了再次調平，調平共進行了3個工況(工況3-1~工況3-3)，本項調整中首次(工況3-1)及最后一次測試(工況3-3)的B側SCR出口NOx濃度分布如圖8所示。

圖8　B側SCR出口NOx濃度分布圖

由圖8可知：噴氨管疏通后，通過B側噴氨分閥的再次調整，其4個測孔NOx濃度的最大偏差由35 mg/Nm3降至11 mg/Nm3，說明B側SCR出口NOx濃度已基本調平。但是，可以看出B1測孔的NOx濃度仍然偏高，分析認為其相應噴氨管可能并未完全疏通，建議今后檢修中對其進行徹底疏通。

4氨空調節(jié)總閥調整前后的效果分析

根據(jù)上述結果可知，調整后氨空調節(jié)總閥開度與習慣運行方式相差很大。為了對比調整后與調整前的運行效果，特再通過SIS系統(tǒng)對相關重要數(shù)據(jù)進行在線分析，相關在線參數(shù)趨勢圖如圖9所示。

從圖9中可以看出：

(1)在SCR進口NOx濃度及總尿素量幾乎不變的情況下，隨著運行方式由調平后狀態(tài)恢復至常規(guī)運行方式，煙囪入口NOx濃度(環(huán)保監(jiān)控值)呈上升趨勢，而本應與這部分上升NOx反應的氨氣，則以“氨逃逸”的形式存在。

(2)煙囪入口NOx濃度約上升2.8 mg/Nm3，根據(jù)化學反應當量比換算，其SCR出口氨逃逸約上升1.36 ppm，這約是設計氨逃逸(3.0 ppm)的45%，可

圖9　相關在線參數(shù)趨勢圖

見氨空調節(jié)總閥調整對氨逃逸的影響很大。若考慮噴氨管未經(jīng)疏通，則上述氨逃逸的上升值仍會增大，甚至顯著增大。

(3)隨著運行方式由調平后狀態(tài)恢復至常規(guī)運行方式，在線A、B側SCR出口NOx濃度的偏差逐漸減少(A降B升)，然而經(jīng)過前述多次測試可知(如圖4所示)，其實際情況卻完全相反，也即兩側偏差是逐漸增大的?？梢姡壳癝CR出口NOx濃度的在線測點嚴重失真，而這正是導致圖4中調整前兩側SCR出口NOx濃度偏差很大的原因所在。

5結論

綜上所述，氨噴射系統(tǒng)的調整試驗，避免了不合理的運行方式，發(fā)現(xiàn)了設備存在的故障，同時降低了氨逃逸及尿素量，保證了該系統(tǒng)的安全經(jīng)濟運行。另外，針對上述問題，提出如下建議：

(1)建議對SCR出口NOx濃度測點進行改造，如安裝多個測點或進行多點煙氣混合取樣改造項目。

(2)定期對在線測點進行校驗，對故障測點進行及時檢修或更換。

(3)定期檢查各噴氨支管管壁溫度，若溫度較低，則管內(nèi)流量可能過小或完全堵塞。

(4)利用檢修機會，對熱解爐內(nèi)部進行檢查，及時發(fā)現(xiàn)爐內(nèi)是否有大量尿素結晶存在，以防未熱解尿素在噴氨支管內(nèi)結晶。

(5)進行氨噴射系統(tǒng)的調整試驗，以適應煙道煙氣流量不均、SCR進口NOx濃度不均及各支管阻力不均的情況。

參考文獻

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摘要：為解決某電廠660 MW機組運行中存在的霧化噴射器尿素流量超限、SCR出口兩側NOx排放不均、煙囪進口NOx偏低及A側空預器漏風及其阻力較大、SCR進口噴氨不均等問題，在不同運行工況下，對SCR出口進行了多次NOx濃度分布測試及噴氨格柵的調節(jié)試驗。試驗發(fā)現(xiàn)，存在在線SCR出口NOx排放濃度嚴重失真、兩側氨空流量總閥開度很不合理、多根噴氨管完全堵塞等故障，經(jīng)過檢修及調整后，氨逃逸有明顯下降。

關鍵詞：SCR;NOx;噴氨格柵;空預器;氨逃逸

SCR Ammonia Injection System Troubleshooting and Adjustment for 600 MW UnitFANG Xu-wen

(Maanshan Dangtu Power Generation Co.,Ltd.,Maanshan 243000,China)

Abstract：In the operation of one 660 MW unit, problems such as urea flow rate of atomizing injector exceeding limit, uneven distribution of NOx emission at the outlet of the SCR, low NOx concentration at the inlet of the chimney and high leakage and resistance of air preheater are encountered. These issues are supposed to be caused by uneven ammonia spray. To confirm this, experiments were carried out under different loads and combustion conditions. The ammonia injection grid was regulated and the correspondent distributions of NOx concentration at the outlet of the SCR were tested. It was found that the online monitor of the concentration of NOx emission at the outlet of the SCR was of serious distortion and that the opening of the two main valves of air-ammonia mixer at the two sides was very unreasonable. Besides, multiple ammonia spraying tubes were found to be blocked. After maintenance and adjustment, ammonia slip significantly decreased.

Key words：SCR;NOx;denitration ammonia injection grid;air preheater;ammoniaslip

作者簡介：方緒文(1970~)，男，學士，工程師,主要從事電廠運行管理和鍋爐設備運行。

收稿日期2015-02-11修訂稿日期2015-04-21

中圖分類號：TK299.6

文獻標識碼：A

文章編號：1002-6339 (2015) 06-0562-04