河源電廠SCR脫硝系統(tǒng)在低負荷工況下的運行與調(diào)整

董強強

摘 要：河源電廠SCR煙氣脫硝系統(tǒng)自投運以來，出現(xiàn)了NOx濃度高、逃逸率超標(biāo)、能耗增加等諸多問題。本文立足河源電廠2臺600MW機組脫硝系統(tǒng)的工藝及原理，分析了鍋爐煙氣NOx含量的影響因素以及低負荷運行調(diào)整對NOx含量的影響。

關(guān)鍵詞：脫硝；低負荷；運行；調(diào)整

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.002

1 前言

氮氧化物是主要的大氣污染物之一，近年來新出臺的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）的執(zhí)行對燃煤電廠氮氧化物的排放提出了更加嚴格的限值。選擇性催化還原（SCR）以其高效、可靠、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點成為燃煤電廠控制氮氧化物的必然選擇，是目前應(yīng)用最為廣泛的脫硝技術(shù)。其原理是在釩基催化劑的作用下，以NH3作為還原劑，將煙氣中的NOx還原成N2和H2O，反應(yīng)方程式如下，當(dāng)煙氣中含有氧時，上式中的（1）反應(yīng)優(yōu)先進行 河源電廠2臺鍋爐的SCR脫硝采用高塵布置，每臺鍋爐設(shè)AB側(cè)反應(yīng)器，2+1層催化劑，設(shè)有聲波吹灰和蒸汽吹灰裝置。還原劑采用液氨，經(jīng)蒸發(fā)槽加熱蒸發(fā)后氣化為壓力0.25Mpa的氨氣，再輸送至鍋爐脫硝反應(yīng)區(qū)。在反應(yīng)區(qū)，氨氣與稀釋風(fēng)機所輸送的空氣在氨/空混合器內(nèi)均勻混合后，通過噴氨格柵均勻噴射在煙氣流道中，在流經(jīng)催化劑表面時發(fā)生還原反應(yīng)，完成NOx的脫除過程。

2 低負荷工況下SCR運行存在的問題

河源電廠SCR煙氣脫硝系統(tǒng)目前投運3年有余，催化劑作為脫硝系統(tǒng)中最昂貴的耗材，其性能和使用壽命很大程度上受運行調(diào)整方式的影響。河源電廠2臺鍋爐的SCR脫硝裝置采用的催化劑是V2O5，當(dāng)溫度超過約300℃時，氨的催化劑對脫硝才有顯著的影響。

河源電廠兩臺機同時運行時，在40%-50%負荷段運行時間較長，SCR系統(tǒng)各參數(shù)見表1。

從上述數(shù)據(jù)中可以看出：

（1）在負荷180-250 MW區(qū)間，SCR系統(tǒng)煙溫在288℃-314℃之間，而SCR系統(tǒng)運行最低溫度控制在295℃；低負荷運行導(dǎo)致煙溫偏低；

（2）在負荷180-250 MW區(qū)間，氨逃逸率高于3ppm，這是因為：①負荷越低SCR系統(tǒng)入口NOx濃度就越大，若維持脫硝效率則勢必要增加噴氨量，易導(dǎo)致逃逸率超限。②低負荷運行時，入口煙氣溫度低，催化劑反應(yīng)效率也降低，導(dǎo)致逃逸率升高。

3 SCR系統(tǒng)在鍋爐低負荷運行中的調(diào)整策略

（1）在合適的煙溫條件下投入SCR系統(tǒng)：河源電廠催化劑運行最低溫度控制在295℃，低于295℃則煙氣中形成硫酸氫銨會阻塞催化劑的微孔，性能下降。不能長時間停留在低溫運行，否則催化劑活性失效并難以恢復(fù)，會大大縮短其使用壽命；

（2）針對不同問題采取不同手段控制氨逃逸率：①可依據(jù)不同負荷，適當(dāng)調(diào)整AA風(fēng)擺角。在主、再熱汽溫可控前提下，適當(dāng)開大頂部風(fēng)，降低爐膛出口溫度型NOx生成量。②低負荷時段，控制SCR出口NOx排放小于100ppm前提下，適當(dāng)提高噴氨調(diào)節(jié)閥設(shè)定值。③鍋爐在低負荷時段，爐膛出口氧量偏大，及時調(diào)整氧量設(shè)定值，匹配氧量與負荷對應(yīng)關(guān)系。綜合3種方法，氨逃逸率大多數(shù)情況可降至3ppm安全線以下；

（3）對出口NOx與脫硝效率的控制：河源電廠要求煙囪出口NOx控制在100mg/Nm?，運行中當(dāng)脫硝效率穩(wěn)定在80%以上，出口NOx濃度在40-60mg/Nm?，明顯優(yōu)于控制指標(biāo)。因此在保證環(huán)保指標(biāo)要求的同時，可以適當(dāng)提高出口NOx排放濃度，減少噴氨量；

（4）監(jiān)視和控制SCR的反應(yīng)器壓差：催化劑層間壓差超過最大值時，應(yīng)進行吹掃，防止催化劑堵灰；

（5）鍋爐總風(fēng)量的控制：鍋爐總風(fēng)量的增加，會引起：①燃燒區(qū)域NOx的生成幾率，使脫硝入口的NOx濃度增加；②加快了SCR反應(yīng)區(qū)的煙氣流速，縮短了煙氣與催化劑的接觸時間，不利于反應(yīng)氣體在催化劑的作用下相互反應(yīng)。所以在保證氧量的前提下，應(yīng)適當(dāng)?shù)臏p小鍋爐總風(fēng)量；

（6）過量空氣系數(shù)的控制：過高的煙氣含氧量導(dǎo)致SCR進口NOx含量偏高，因此在運行中可參照風(fēng)量、脫硝率等參數(shù)調(diào)節(jié)省煤器出口煙氣含氧量；

（7）制粉系統(tǒng)啟停過程中SCR的調(diào)整： 制粉系統(tǒng)啟停過程中應(yīng)嚴密監(jiān)視NOx的濃度變化，防止因制粉系統(tǒng)的啟停造成NOx的超標(biāo)。在上層制粉系統(tǒng)投運過程中，開啟磨煤機的冷風(fēng)調(diào)門，會致使上層無燃料區(qū)域風(fēng)量增加，SCR進口NOx含量將下降；相反，最下層制粉系統(tǒng)啟動時，開啟磨煤機的冷風(fēng)調(diào)門，SCR進口NOx含量將上升。因此在制粉系統(tǒng)投運過程中要給予關(guān)注。

4 結(jié)論

通過對SCR脫硝在低負荷工況下運行參數(shù)的分析，總結(jié)出一套運行中的控制方式，低負荷下可以通過控制鍋爐總風(fēng)量、合理的過量空氣系數(shù)、二次配風(fēng)的方式以及制粉系統(tǒng)的組合運行方式等調(diào)節(jié)手段，有效的控制SCR出口的NOx的濃度并提高機組運行的經(jīng)濟性。