燃煤機組SCR脫硝系統(tǒng)常見問題分析

曲立濤

（華電電力科學研究院東北分院遼寧沈陽110000)

燃煤機組SCR脫硝系統(tǒng)常見問題分析

曲立濤

（華電電力科學研究院東北分院遼寧沈陽110000)

燃煤機組SCR脫硝系統(tǒng)自2010年大規(guī)模改造，到目前為止大部分電廠已經(jīng)進入第一次脫硝催化劑更換周期。SCR脫硝系統(tǒng)經(jīng)過長期運行后，運行管理人員積累了豐富經(jīng)驗，但由于設(shè)計缺陷、運行方式不當、催化劑活性下降、設(shè)備老化磨損等因素，SCR脫硝系統(tǒng)長期運行后也暴露出諸多問題。本文總結(jié)分析了SCR脫硝系統(tǒng)部分常見的共性問題。

燃煤機組；SCR；常見問題；分析

隨著國家環(huán)保政策日趨嚴格，特別是在“十二五”期間針對氮氧化物排放標準趨嚴，從2010年后（即“十二五”開始）燃煤機組煙氣脫硝設(shè)施建設(shè)進入高峰期。統(tǒng)計顯示，2015年上半年，全國新增火電脫硝機組5980×104kW，脫硝裝機容量累計達7.5×108kW，占火電總裝機容量87%。根據(jù)中電聯(lián)的數(shù)據(jù)，2020年我國燃煤發(fā)電機組容量預(yù)計達到11×108kW，其中大部分機組采用選擇性催化還原(SCR)脫硝技術(shù)。因此，SCR脫硝系統(tǒng)運行狀態(tài)的優(yōu)良與否直接影響到氮氧化物的達標排放。

1　概述

脫硝系統(tǒng)改造在最近幾年陸續(xù)開展，而且短時間內(nèi)大批項目投運。尤其是在三部委提出加快推進全國超低排放和節(jié)能改造后，按《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃（2014-2020年）》的要求，燃煤機組氮氧化物排放標準應(yīng)達到50mg/Nm3以下。隨著脫硝系統(tǒng)運行時間的增加以及氮氧化物排放標準的提高，脫硝系統(tǒng)在運行管理、優(yōu)化調(diào)整、檢修維護等各個方面的要求越來越高，各方面的問題也逐漸暴露出來。筆者利用工作機會對所轄區(qū)域內(nèi)電廠SCR脫硝系統(tǒng)進行了調(diào)研，期間發(fā)現(xiàn)諸多共性問題，現(xiàn)將其總結(jié)如下，希望與電廠脫硝運行管理人員共同探討。

2　脫硝系統(tǒng)常見問題

選擇性催化還原(SCR)脫硝技術(shù)是目前最成熟、脫硝效率最高、應(yīng)用最為廣泛的脫硝技術(shù)[1]。但由于設(shè)計缺陷、運行方式不當、催化劑活性下降、設(shè)備老化磨損等因素，長期運行后暴露出諸多問題。

2.1氨逃逸表計可靠性差

氨逃逸是反應(yīng)脫硝系統(tǒng)性能的重要指標之一，氨逃逸量的監(jiān)測也是脫硝系統(tǒng)監(jiān)測的重點和難點工作。各電廠脫硝系統(tǒng)氨逃逸在線測量裝置都存在不同程度問題，主要表現(xiàn)在測量示值長期無示值或示值無變化、測量示值與供氨流量及反應(yīng)器出口NOX濃度的線性關(guān)系不明確等。由于煙氣中氨逃逸量本身濃度相對較低，加之測試環(huán)境較為惡劣，給測試工作帶來較大難度。目前各廠選用的氨逃逸測量裝置大部分為管線抽取測量及原位對穿測量。管線抽取測量受到水汽及測量溫度的影響較大。而原位對穿測量受到振動、高含塵、激光透過率低的影響較大，同時受到位置及煙氣均勻性限制，其測量值往往不具有代表性。

2.2脫硝反應(yīng)器出口NOX濃度與煙囪入口NOX濃度偏差較大

脫硝反應(yīng)器出口NOX濃度與煙囪入口NOX濃度偏差較大的情況在區(qū)域內(nèi)電廠中普遍存在，也是長期困擾電廠生產(chǎn)人員的頑固問題。引起此類問題的因素較為復(fù)雜，但主要集中在以下幾個方面：（1）脫硝反應(yīng)器入口NOX濃度及流速場均勻性較差；（2）脫硝反應(yīng)器入口氨氮摩爾比相對偏差較大；（3）催化劑層存在堵塞、積灰、失活、坍塌等情況；（4）脫硝反應(yīng)器出口NOX濃度CEMS測點位置代表性差；（5）脫硝反應(yīng)器出口CEMS與煙囪入口CEMS量程不一致。

針對以上原因，建議各廠結(jié)合自身實際情況，開展脫硝系統(tǒng)狀態(tài)診斷與優(yōu)化調(diào)整工作，改善脫硝系統(tǒng)運行狀態(tài)。同時加強運行人員崗位技能培訓，提高超低排放過程中的節(jié)能運行意識。

2.3供氨調(diào)節(jié)門控制策略欠佳

根據(jù)目前國內(nèi)脫硝系統(tǒng)的運行情況，對脫硝氨氣流量控制一般采用基本控制方式Constant Mole Ratio Control(固定摩爾比控制方式)。該控制方式是基于脫硝效率和催化劑脫硝能力的控制方式，在該控制方式下系統(tǒng)按照固定的氨氮摩爾比脫除煙氣中NOX，這種控制方式是設(shè)定值可調(diào)的單回路控制系統(tǒng)，控制回路簡單易于調(diào)試和整定，這是這種控制方式的優(yōu)點，其缺點是會過度脫氮，增加運行成本[2]。

由于脫硝噴氨自動系統(tǒng)具有較大的延遲性，目前用常規(guī)控制策略，容易導(dǎo)致脫硝噴氨控制系統(tǒng)不穩(wěn)定，在主機負荷、磨煤機運行數(shù)量與組合方式、進口NOX濃度等工況條件發(fā)生變化時，自動調(diào)整的跟蹤情況較差，往往出現(xiàn)調(diào)整滯后、調(diào)整過度等情況，造成出口NOX濃度超標及氨逃逸超標。致使運行人員不得不退出自動運行，改為手動調(diào)整。增加了工作量，并降低了系統(tǒng)自動化程度。

脫硝系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)為噴氨量，因此采用良好的控制措施對供氨調(diào)門進行控制是脫硝自動的重點[2]。建議電廠針對系統(tǒng)自身特點，摸清供氨調(diào)門特性，在系統(tǒng)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，嘗試優(yōu)化供氨調(diào)門控制策略，提高自動投入率。

2.4氨泄露報警器未定期檢定

氨泄露報警器主要布置在氨區(qū)及SCR氨/空氣混合區(qū)，氨泄露報警器檢測到環(huán)境中的濃度含量達到預(yù)先設(shè)定的報警值時，氨泄露報警器立即進行聲光報警，以提醒我們及時采取安全措施，同時將驅(qū)動噴淋系統(tǒng)以切斷氣流防止發(fā)生中毒、爆炸事故。其檢測系統(tǒng)的準確性與可靠性至關(guān)重要。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，氨泄露報警器應(yīng)每年進行一次定期檢定，以保證報警靈敏有效。目前，絕大部分電廠已按相關(guān)要求進行了定期檢定，僅有個別電廠氨泄露報警器超期未檢。建議盡快安排超期未檢報警器送檢工作。對不合格氨泄露報警器及時更換。

2.5噴氨格柵堵塞

噴氨格柵處管路容易發(fā)生堵塞。由于噴氨裝置管路所處環(huán)境惡劣，煙氣中灰分含量高，長時間運行，噴氨管路處容易發(fā)生堵塞，造成噴氨調(diào)門針對性下降，從而降低脫硝系統(tǒng)效率，增加氨逃逸濃度。為防止管路堵塞，噴氨格柵處加裝流量計和壓縮空氣吹掃管路，發(fā)現(xiàn)流量明顯降低時，及時投運吹掃管路進行疏通，保證管路暢通[3]。

2.6缺少必要參數(shù)測點

必要測點缺失的主要原因為設(shè)計缺失，主要集中在反應(yīng)器處理煙氣流量、反應(yīng)器層間壓力等測點位置。這些測點雖然不直接參與運行調(diào)整，但對于系統(tǒng)而言起著至關(guān)重要的監(jiān)視作用，可以詳細了解系統(tǒng)的運行狀態(tài)。建議利用系統(tǒng)升級改造的機會增加此類測點。

2.7測量表計壞點

調(diào)研中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中個別測試數(shù)據(jù)失真或為壞點，主要為壓力、溫度測點。如壓力測點顯示為“0kPa”，同一位置壓力測點測試數(shù)據(jù)相差較大。溫度測點數(shù)據(jù)反應(yīng)器前后溫差過大，部分系統(tǒng)中反應(yīng)器溫降大于20℃。建議對數(shù)據(jù)異常的測點及時查明原因，妥善解決。

2.8測量表計外觀損壞

測量表計的外觀檢查中主要發(fā)現(xiàn)以下幾點共性問題：（1）儀表信號線連接處保護套松動、脫落；（2）部分儀表無現(xiàn)場標識牌；（3）部分就地儀表表面污垢較為嚴重，影響讀數(shù)。外觀檢查時還發(fā)現(xiàn)部分表計就地量程設(shè)置偏大，就地示值顯示為“0”或顯示數(shù)值不精確，影響運行人員就地巡檢時對設(shè)備狀態(tài)的判斷。建議更改儀表量程，以就地示值簡潔明了為準。

3　結(jié)語

脫硝系統(tǒng)的運行管理與檢修維護是電廠環(huán)保工作的重中之重，掌握脫硝系統(tǒng)的運行狀態(tài)、盡早發(fā)現(xiàn)各類故障和缺陷及時有效解決，并且進行分析和總結(jié)是十分必要的。這也必將大大提高脫硝系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，提高脫硝系統(tǒng)出口氮氧化物濃度的準確性與達標率。

[1]呂宏俊,任庚坡.SCR脫硝技術(shù)在600MW燃煤機組上應(yīng)用的工藝設(shè)計[J].上海節(jié)能,2013(6):31-36.

[2]馬瑞.脫硝噴氨自動控制在大型火電廠中應(yīng)用案例分析[C]// 2014火電廠污染物凈化與節(jié)能技術(shù)研討會,2014.

[3]李延臣,于銀成,于海國,等.350MW超臨界燃煤發(fā)電機組SCR脫硝系統(tǒng)故障分析和關(guān)鍵運行技術(shù)[C]//中國電機工程學會年會,2013.

[4]邵劍.王灘電廠脫硝系統(tǒng)常見故障分析及處理對策[J].華北電力技術(shù),2014(4):57-59.

[5]劉麗梅,韓斌橋,韓正華.燃煤鍋爐SNCR脫硝系統(tǒng)常見問題及對策[J].熱力發(fā)電,2010,39(6):65-67.

[6]李超,于麗新,韓鐘國,等.200MW燃煤機組SCR脫硝改造關(guān)鍵技術(shù)問題解析[J].環(huán)境科學與技術(shù),2012(s2):298-301.

曲立濤（1982—），黑龍江伊春人，工程碩士，工程師，從事火力發(fā)電廠技術(shù)服務(wù)、調(diào)試與試驗研究工作。