降低機組液氨消耗量的措施

王雷，范燕

（華電內(nèi)蒙古能源有限公司包頭分公司，內(nèi)蒙古包頭　014013）

降低機組液氨消耗量的措施

王雷，范燕

（華電內(nèi)蒙古能源有限公司包頭分公司，內(nèi)蒙古包頭014013）

2013年華電蒙能包頭發(fā)電有限公司對2臺機組進行了脫硝技術(shù)改造，取得了良好的環(huán)保效益，但液氨消耗量一直偏高。通過設(shè)備優(yōu)化、改進調(diào)整方法和加強指標管理，降低了機組液氨消耗量，取得了環(huán)保、節(jié)能、安全三重效益。

脫硝；催化劑；液氨消耗量；環(huán)保；安全

0　引言

華電蒙能包頭發(fā)電有限公司（以下簡稱包頭發(fā)電公司）2×600 MW機組為亞臨界、中間一次再熱、強制循環(huán)、單爐膛平衡通風、四角切圓燃燒、固態(tài)排渣、緊身封閉、全鋼構(gòu)架∏型燃煤汽包爐。鍋爐額定蒸發(fā)量為2023 t/h，額定主蒸汽壓力為17.5 MPa，額定主、再熱蒸汽溫度為541℃。2臺鍋爐自2013年開始分別進行脫硝系統(tǒng)改造，采用高含塵方案選擇性催化還原（SCR）脫硝技術(shù)，使用蜂窩式催化劑，初期安裝2層，同時改造低氮燃燒器，增加2層分離式燃盡風（SOFA）風門。采用蒸汽吹灰器與聲波吹灰器聯(lián)用的方式以滿足脫硝系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運行要求。每層交錯布置5臺聲波吹灰器與4臺半伸縮式耙式蒸汽吹灰器，吹灰器的進程按爐深方向布置，與催化劑安裝相適應，每臺反應器總計設(shè)15臺聲波吹灰器，12臺耙式蒸汽吹灰器，分別初裝10臺與8臺，并為預留層預留吹灰器布置位置和接口。

1　脫硝改造后存在的問題

（1）液氨消耗量過大，每年液氨消耗量在1400 t左右，液氨市場價格大約2 500元/t，大量的液氨消耗降低了機組的經(jīng)濟性。若能節(jié)約10%，將是一筆非?？捎^的費用。

（2）催化劑、空氣預熱器（以下簡稱空預器）堵塞。脫硝催化劑中的V等多種金屬會對SO2向SO3轉(zhuǎn)化起到催化作用。如果轉(zhuǎn)化率較高，并且運行溫度低于催化劑的最低溫度限值時，容易生成NH4HSO4，附著在催化劑表面，堵塞催化劑孔隙，導致催化劑活性降低，影響脫硝效率，并影響下游鍋爐空預器的安全，造成空預器堵塞。

（3）液氨泄露。NH3噴射過多，NH3逃逸量過大，造成環(huán)境污染。NH3在局部聚集，容易引起爆炸。在投運初期，鍋爐吸風機房、脫硝平臺區(qū)域NH3味道重，威脅生產(chǎn)人員身體健康。

2　采取的控制措施

（1）投入噴氨量自動控制系統(tǒng)，加強運行監(jiān)視調(diào)整。通過開展技術(shù)培訓、召開專題會議的方式提高運行人員對脫硝系統(tǒng)的重視。根據(jù)包頭發(fā)電公司設(shè)備特點，優(yōu)化、調(diào)整噴氨調(diào)門動作曲線，提高噴氨調(diào)門出口質(zhì)量濃度設(shè)定值，在保證脫硝出口排放不超標的情況下，將脫硝出口質(zhì)量濃度控制設(shè)定值提高至70～80 mg/m3。增加爐膛出口NOx質(zhì)量濃度高報警條件，報警值為340 mg/m3。當機組出現(xiàn)大幅度負荷變動或煤種變化時，提醒值班人員提前手動控制。

（2）將液氨消耗量加入值班班組指標競賽。各運行班組液氨消耗量與發(fā)電量作比較，得出每億千瓦時液氨消耗量，在小指標競賽中占5%權(quán)重（發(fā)生環(huán)保參數(shù)超限，此項計0分），督促各班組重視機組液氨消耗量。在保證環(huán)保參數(shù)的條件下，控制液氨消耗量。

（3）降低運行氧量。減少NOx的生成是降低液氨消耗量的關(guān)鍵。在燃燒過程中，各種化合物中N+遇到O2-時就會與之結(jié)合，形成NOx，因此，控制住氧量，可從源頭上控制燃料型、熱力型及快速型NOx的生成?？偨Y(jié)運行經(jīng)驗及試驗數(shù)據(jù)，在保證燃燒穩(wěn)定的情況下，氧量可以由2.5%～4.0%降低至2.2%～3.2%。降低鍋爐氧量還可以減少煙氣生成量，降低煙氣流速，增加煙氣與催化劑的反應時間，減少催化劑磨損。

（4）調(diào)整配風方式。隨著負荷的變化及時調(diào)整二次風門、2層SOFA風門的開度，改變爐內(nèi)的二次風分配。在維持爐膛壓差在0.4～0.9 kPa的前提下，隨著爐膛出口NOx生成量的變化，450 MW負荷以下時逐步開啟下層SOFA風門，450 MW負荷以上時繼續(xù)開啟上層SOFA風門，并保持所有SOFA風門開度均不大于50%。在主燃燒區(qū)域保持較低的過量空氣系數(shù)，降低燃燒速度及爐膛核心溫度，減少NOx的生成。再燃段燃料富余，NOx被還原成N2。在燃盡段通過SOFA風門送風，保證空氣供給，確保燃料燃盡，保證燃燒效率，從而實現(xiàn)了空氣分級的控制手段，其過程如圖1所示。

圖1　調(diào)整后的配風方式

（5）調(diào)整吹灰方式，確保吹灰效果。用于脫硝裝置的吹灰器有聲波吹灰和蒸汽吹灰2種方式，聲波吹灰器在灰量較小時效果較為明顯，能徹底清除邊角的積灰；耙式蒸汽吹灰器在灰量較大時能起到良好作用。在投入耙式蒸汽吹灰器時，一定要充分疏水，否則會造成灰塵結(jié)塊，堵塞催化劑或?qū)Υ呋瘎┰斐伤g，影響催化劑的使用壽命。合理安排催化劑區(qū)域吹灰，可有效減少催化劑表面積灰、堵塞，減小煙氣流動阻力，保持流場均勻通暢，提高反應效率。根據(jù)催化劑壓差變化趨勢，調(diào)整聲波吹灰器的吹灰頻次，適時投入蒸汽吹灰器，避免催化劑表面積灰、堵塞，減小脫硝煙氣阻力，提高反應效率。包頭發(fā)電公司對脫硝吹灰器的投運要求如下。

1）耙式蒸汽吹灰器每月單數(shù)日上午投運1次，連續(xù)大負荷運行時，增加吹灰次數(shù)。

2）催化劑壓差大于100 Pa時，增加耙式蒸汽吹灰器頻次，并匯報專工。

3）聲波吹灰器連續(xù)運行，每班檢查其運行情況，發(fā)現(xiàn)問題及時登錄缺陷，聯(lián)系檢修處理。

4）投運吹灰器時，運行人員如實記錄吹灰部位及檢查情況。

（6）調(diào)整噴氨格柵。煙氣脫硝裝置中，噴氨格柵是NH3擴散及與煙氣混合的裝置。設(shè)計上，煙氣經(jīng)煙道內(nèi)擾流板均勻后通過脫硝裝置，與NH3充分發(fā)生還原反應。但經(jīng)過一段時間的實際運行后，煙氣流場、擾流板、噴氨噴嘴、催化劑的通流部分均發(fā)生磨損、堵塞等問題，造成煙氣氣流分布及噴氨流量不均，NOx和NH3的混合及反應不均勻，脫硝效率降低，且極易造成局部噴氨過量。包頭發(fā)電公司鍋爐左、右側(cè)各有26組噴氨調(diào)門，機組投運后一直保持所有調(diào)門全開。經(jīng)現(xiàn)場測試發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場12個測點得到的數(shù)據(jù)偏差很大，分散控制系統(tǒng)（DCS）顯示的數(shù)值是這些數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值，這就造成脫硫塔出口NH3排放值看似達標，但部分測點已經(jīng)嚴重偏低，部分測點超排，造成大量的氨逃逸。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，將中間部分噴氨調(diào)門（10組）保持全開，西側(cè)（8組）保持75%開度，東側(cè)（8組）關(guān)至50%開度。通過調(diào)整噴氨調(diào)門，改變NH3分配，保證催化劑區(qū)域氨氣與煙氣充分混合。煙氣流量大的位置多噴氨，煙氣流量小的位置少噴氨，使各NH3噴嘴流量與煙氣中需還原的NOx含量相匹配，充分反應又避免局部噴氨過量。

3　結(jié)論

通過采取以上控制措施，液氨消耗量由2014年的0.263 g/（kW·h）降至2015年的0.258 g/（kW·h），年節(jié)約液氨資金約8萬元，經(jīng)濟效益極佳。

改造后，脫硝區(qū)域、吸風機室內(nèi)NH3味明顯減輕，也沒有再發(fā)生NH4HSO4堵塞空預器的情況，提高了安全效益。

（本文責編：弋洋）

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B

1674-1951（2016）08-0069-02

2016-06-04；

2016-07-29

王雷（1983—），男，吉林松原人，工程師，從事火電廠集控運行方面的工作（E-mail：wl2183528447＠126.com）。

范燕（1982—），女，內(nèi)蒙古包頭人，工程師，從事火電廠集控運行方面的工作（E-mail：fanyan19821210＠163.com）。