燃煤機(jī)組SCR裝置運(yùn)行現(xiàn)狀調(diào)查及存在問(wèn)題分析

尤良洲

(華電電力科學(xué)研究院，浙江杭州310030)

燃煤機(jī)組SCR裝置運(yùn)行現(xiàn)狀調(diào)查及存在問(wèn)題分析

尤良洲

(華電電力科學(xué)研究院，浙江杭州310030)

對(duì)多臺(tái)燃煤機(jī)組已投運(yùn)的SCR煙氣脫硝裝置運(yùn)行現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查分析，結(jié)果表明，目前在接近設(shè)計(jì)條件的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)脫硝效率及出口NOx達(dá)到設(shè)計(jì)保證值要求，但無(wú)法有效保證氨耗量和氨逃逸維持在設(shè)計(jì)值以下，長(zhǎng)久運(yùn)行將對(duì)鍋爐安全運(yùn)行產(chǎn)生不利影響。

燃煤機(jī)組;煙氣脫硝;SCR;運(yùn)行現(xiàn)狀

0 引言

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，環(huán)境污染問(wèn)題日益突出。自國(guó)家環(huán)境保護(hù)部頒布《火電廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13223－2011)以來(lái)，對(duì)燃煤機(jī)組NOx排放值做了嚴(yán)格的規(guī)定。根據(jù)《中電聯(lián)發(fā)布的2013年度火電廠脫硫、脫硝、除塵產(chǎn)業(yè)信息》，截止2013年底，已投運(yùn)的火電廠煙氣脫硝機(jī)組容量約為4.3億kW，占全國(guó)現(xiàn)役火電機(jī)組容量的50%［1］，其中采用SCR煙氣脫硝技術(shù)的機(jī)組占絕大部分。SCR脫硝技術(shù)在國(guó)內(nèi)發(fā)展迅速，但也出現(xiàn)了一些問(wèn)題，如空預(yù)器堵塞、引風(fēng)機(jī)效率影響等［2－4］，本文對(duì)近39臺(tái)機(jī)組已投運(yùn)的SCR煙氣脫硝裝置運(yùn)行現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查分析，總結(jié)SCR裝置存在的主要問(wèn)題，為將來(lái)設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行提供參考依據(jù)。

1 設(shè)備概況

39臺(tái)機(jī)組SCR裝置全部都為后期技改加裝設(shè)備，布置于省煤器與空預(yù)器之間，采用高灰型單爐雙反應(yīng)器形式，按初裝2層，預(yù)留1層，不設(shè)SCR旁路，設(shè)省煤器灰斗及輸灰系統(tǒng)，采用液氨為還原劑，催化劑以蜂窩式為主，少數(shù)因煙塵含量過(guò)高采用板式催化劑。各機(jī)組裝機(jī)容量比例如下:200MW機(jī)組比例為10%，300MW機(jī)組比例為44%，600MW機(jī)組比例為38%，1000MW機(jī)組比例為8%。

按催化劑類(lèi)型不同劃分，對(duì)采用相同類(lèi)型催化劑的機(jī)組做橫向比較發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)采用蜂窩式催化劑的機(jī)組催化劑使用量在0.9～1.2m3/MW之間，而采用平板式催化劑的機(jī)組，大多數(shù)催化劑使用量在1.1～1.4m3/MW之間。

2 運(yùn)行現(xiàn)狀

2.1 入口煙氣量

從圖1可知，目前SCR入口實(shí)際煙氣量(標(biāo)干態(tài)，6%O2)均接近設(shè)計(jì)煙氣量，約半數(shù)SCR裝置實(shí)際入口煙氣量超過(guò)其設(shè)計(jì)煙氣量，其原因?yàn)殄仩t燃燒煤質(zhì)波動(dòng)較大，煤質(zhì)惡化，使得入口煙氣量增大。

圖1 機(jī)組入口設(shè)計(jì)煙氣量及實(shí)際煙氣量

2.2 SCR裝置進(jìn)出口NOx濃度及脫硝效率

各機(jī)組脫硝效率及進(jìn)出口NOx濃度見(jiàn)圖2。

圖2 各機(jī)組脫硝效率及進(jìn)出口NOx濃度

按照《燃煤電廠煙氣脫硝裝置性能驗(yàn)收試驗(yàn)規(guī)范》(DL/T 260－2012)要求，SCR入口煙氣參數(shù)應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。因此，通過(guò)對(duì)燃燒工況的調(diào)整，SCR入口NOx濃度能接近設(shè)計(jì)值，控制噴氨量，保證出口NOx濃度。從圖2可知，經(jīng)過(guò)相應(yīng)調(diào)整，入口NOx濃度基本能夠達(dá)到或相近于設(shè)計(jì)值，出口NOx濃度及脫硝效率亦能達(dá)到設(shè)計(jì)保證值要求。

2.3 氨逃逸

各機(jī)組氨逃逸情況如圖3所示。從圖3可知，約30%的機(jī)組氨逃逸實(shí)測(cè)值超過(guò)設(shè)計(jì)值，個(gè)別機(jī)組為使出口NOx濃度及脫硝效率達(dá)到設(shè)計(jì)值要求，增大噴氨量，造成出口氨逃逸大大增加。

圖3 各機(jī)組氨逃逸情況

2.4 氨耗量

從圖4可知，約40%機(jī)組氨耗量實(shí)測(cè)值已超過(guò)設(shè)計(jì)值研究表明，通過(guò)增加噴氨量提升脫硝效率的同時(shí)，將大大增加氨逃逸的產(chǎn)生，多鍋爐下游設(shè)備將產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。

圖4 各機(jī)組氨耗量

2.5 SO2/SO3轉(zhuǎn)換率

各機(jī)組SO2/SO3轉(zhuǎn)換率如圖5所示。約90%機(jī)組SO2/SO3轉(zhuǎn)換率低于設(shè)計(jì)值，屬正常水平。

圖5 各機(jī)組SO2/SO3轉(zhuǎn)換率

3 存在問(wèn)題及建議

3.1 入口煙氣流速不均

脫硝裝置入口煙氣流速不均，造成脫硝裝置入口煙氣量不均，相同入口NOx濃度的前提下，反應(yīng)效率將差別較大，長(zhǎng)久運(yùn)行將不利于出口NOx穩(wěn)定控制，可能由于煙氣從省煤器出口分流進(jìn)入脫硝反應(yīng)器時(shí)，導(dǎo)流葉片布置位置偏差或存在積灰、磨損嚴(yán)重等現(xiàn)象，通過(guò)對(duì)導(dǎo)流板優(yōu)化調(diào)整，能夠有效改善流場(chǎng)均勻性［5－6］。

3.2 噴氨量不均

由于脫硝裝置大多數(shù)為技改項(xiàng)目，為后期新增設(shè)備，往往布置方式緊湊，煙道內(nèi)流場(chǎng)不均勻，因此需根據(jù)入口各區(qū)域NOx值，調(diào)整各區(qū)噴氨量。建議加強(qiáng)脫硝裝置檢修維護(hù)，定期開(kāi)展脫硝優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)，盡可能消除噴氨或煙氣流場(chǎng)不均，能夠有效提升脫銷(xiāo)效率［7］，進(jìn)而確保脫硝裝置能夠運(yùn)行在高效穩(wěn)定狀態(tài)。

3.3 催化劑堵塞、磨損

脫硝裝置一般采用高灰型布置，即使最初設(shè)計(jì)中考慮了高濃度飛灰對(duì)催化劑的影響，但實(shí)際運(yùn)行中鍋爐特性及燃煤的差異，還是會(huì)或多或少的堵塞催化劑微孔［8］，從而降低了比表面積，增大了局部煙氣流速，加劇了催化劑磨損，影響催化活性。建議對(duì)采用高效吹灰器［9］，優(yōu)化吹灰方式，減少催化劑堵塞機(jī)率，對(duì)于飛灰磨損系數(shù)等級(jí)較高的，建議在催化劑入口斷面新增防磨金屬蓋板，減少催化劑整體磨損機(jī)率。

3.4 在線(xiàn)儀表偏差

在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀表進(jìn)出口NOx濃度與實(shí)測(cè)值偏差較大，脫硝裝置進(jìn)出口采樣點(diǎn)偏少，一側(cè)反應(yīng)器僅布置一個(gè)采樣點(diǎn)，采樣代表性不佳，因此，建議新增并重新布置在線(xiàn)儀表采樣點(diǎn)，引入煙氣混樣器［10］。日常運(yùn)行中還需在線(xiàn)儀表進(jìn)行定期標(biāo)定和校準(zhǔn)［11］，使在線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可靠、準(zhǔn)確以有效指導(dǎo)脫硝運(yùn)行。

3.5 反應(yīng)溫度低

機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，反應(yīng)器入口溫度連續(xù)低于脫硝系統(tǒng)最低運(yùn)行溫度，影響催化劑反應(yīng)活性，有可能造成氨逃逸增大［12］，影響鍋爐下游設(shè)備安全運(yùn)行，當(dāng)?shù)蜏剡\(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，脫硝裝置將退出運(yùn)行，從而影響脫硝裝置投運(yùn)率?？赏ㄟ^(guò)對(duì)省煤器增加小旁路來(lái)調(diào)節(jié)煙氣溫度以保證脫硝裝置在低負(fù)荷下正常運(yùn)行［13］，或可讓催化劑適應(yīng)鍋爐煙氣溫度，采用合適反應(yīng)溫度催化劑替代現(xiàn)有催化劑。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)39臺(tái)機(jī)組SCR脫硝裝置調(diào)查分析來(lái)看，SCR裝置能夠在接近設(shè)計(jì)條件下，能夠達(dá)到出口NOx設(shè)計(jì)保證值，SO2/SO3轉(zhuǎn)換率基本正常，但存在氨耗量超標(biāo)、氨逃逸無(wú)法穩(wěn)定有效控制，在日常運(yùn)行中，應(yīng)優(yōu)調(diào)整脫硝裝置入口煙氣導(dǎo)流板，調(diào)整吹灰器投運(yùn)方式，優(yōu)化噴氨系統(tǒng)，加強(qiáng)在線(xiàn)儀表的維護(hù)力度，從而保證脫硝裝高效、穩(wěn)定、安全運(yùn)行。

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Survey on operation condition and in existing problems of SCR facilities in coal－fired units

It surveyed the operation condition of SCR facilities in coal－fired units which has been running.The results show that under design conditions，the denitrification efficiency and concentration of nitrogen oxides of outlet can satisfied the requirement of guarantee value，but ammonia consumption and ammonia escape can not be ensured.It is harmful to safety of boiler operation in the long－time running.

coal－fired units;flue gas denitration;SCR;operation condition

X701.7

B

1674－8069(2015)06－036－03

2015-06-16;

:2015-08-22

尤良洲(1987-)，男，浙江蒼南人，工程師，主要從事火電廠煙氣脫硫、脫硝、除塵等技術(shù)工作。E－mail:you_lz009@163.com