燃煤電廠脫硝設(shè)施性能診斷及策略研究

張濤

摘 要：我國燃煤機(jī)組負(fù)荷變化頻繁，許多火電機(jī)組參與電網(wǎng)調(diào)峰，尤其調(diào)峰頻繁，甚至深度調(diào)峰的機(jī)組負(fù)荷變化范圍更大，調(diào)峰頻率次更多，導(dǎo)致脫硝設(shè)施投運(yùn)率低。此外，溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)、濃度場(chǎng)等流場(chǎng)不均導(dǎo)致區(qū)域溫度、流速、濃度多維度場(chǎng)不均勻，導(dǎo)致脫硝設(shè)施性能差也是普遍存在的問題。

關(guān)鍵詞：燃煤電廠;脫硝;性能診斷;策略

1 引言

面對(duì)超低排放全面推進(jìn)、排污許可制度實(shí)施等嚴(yán)峻形勢(shì)，燃煤電廠應(yīng)將脫硝設(shè)施納入主設(shè)備管理體系，注重與制粉系統(tǒng)、鍋爐系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化，為脫硝設(shè)施安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行創(chuàng)造良好入口邊界條件;加強(qiáng)催化劑全壽命管理，建立催化劑大數(shù)據(jù)庫;定期開展冷熱態(tài)流場(chǎng)均布試驗(yàn)和催化劑周期檢測(cè);運(yùn)行好脫硝設(shè)施，為確保燃煤煙氣穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)超低排放，實(shí)現(xiàn)煤炭清潔高效利用提供強(qiáng)有力支持。

2 燃煤電廠脫硝設(shè)施性能診斷及策略

2.1針對(duì)W火焰爐或?qū)_爐，脫硝設(shè)施入口NOx濃度高，凈煙氣NOx超低排放策略

采用SNCR+SCR組合技術(shù)，在鍋爐出口合適位置，將尿素溶液噴入煙氣，在合適的溫度窗口條件下，尿素溶液在高溫下分解產(chǎn)生氨氣，一方面，將鍋爐煙氣中NOx部分非催化還原;另一方面，未參與反應(yīng)的氨氣與煙氣混合后，進(jìn)入脫硝設(shè)施，在催化劑作用下，與NOx進(jìn)行還原反應(yīng)。加強(qiáng)燃煤煤質(zhì)管控和燃燒優(yōu)化調(diào)整，注重制粉系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)和脫硝系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化調(diào)整，使得鍋爐出口NOx濃度滿足設(shè)計(jì)要求，減輕燃煤電廠脫硝系統(tǒng)壓力。采用組合技術(shù)需重點(diǎn)關(guān)注兩個(gè)問題：一是SNCR脫硝效率低;二是產(chǎn)生的氨與煙氣混合不均勻，進(jìn)入SCR脫硝系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)易造成氨逃逸嚴(yán)重。

2.2 針對(duì)脫硝設(shè)施噴氨優(yōu)化調(diào)整策略

脫硝設(shè)施冷態(tài)調(diào)整策略在脫硝流場(chǎng)均布優(yōu)化調(diào)整過程中，冷態(tài)調(diào)整是優(yōu)化調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)。一是通過CFD模擬，全面摸清現(xiàn)有脫硝設(shè)施流場(chǎng)分布情況，合理設(shè)置和優(yōu)化導(dǎo)流板位置和數(shù)量，提高煙氣流場(chǎng)分布均勻性。二是加強(qiáng)脫硝催化劑全壽命管理。對(duì)新更換和現(xiàn)役催化劑狀態(tài)進(jìn)行跟蹤和監(jiān)督;定期開展脫硝催化劑周期檢測(cè)，重點(diǎn)關(guān)注堿金屬、砷元素等微量元素中毒情況，避免其帶病運(yùn)行、低效運(yùn)行。

脫硝熱態(tài)調(diào)整策略為有效解決噴氨不均引起氨逃逸、SCR反應(yīng)器出口與煙囪入口NOx存在濃度偏差等問題，要對(duì)脫硝噴氨進(jìn)行熱態(tài)優(yōu)化調(diào)整。采用網(wǎng)格狀多點(diǎn)在線監(jiān)測(cè)及取樣系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)煙氣脫硝反應(yīng)器斷面溫度場(chǎng)、流速速度場(chǎng)、NOx濃度場(chǎng)的有效實(shí)時(shí)監(jiān)控，利于實(shí)時(shí)調(diào)整機(jī)組及脫硝系統(tǒng)運(yùn)行，與煙囪入口NOx濃度場(chǎng)進(jìn)行對(duì)比，并針對(duì)性對(duì)噴氨支管進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，通過性能測(cè)試評(píng)價(jià)熱態(tài)調(diào)整策略可靠性和穩(wěn)定性。

目前，多數(shù)脫硝反應(yīng)器前后NOx濃度均為單點(diǎn)測(cè)量，不具有代表性。在準(zhǔn)確測(cè)量煙氣流量的基礎(chǔ)上，通過噴氨優(yōu)化改造，大幅降低氨逃逸，確保脫硝設(shè)施安全、穩(wěn)定、達(dá)標(biāo)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

（1）煙氣流量測(cè)量準(zhǔn)確度高。采用流量矩陣式測(cè)量法在線測(cè)量，將煙道截面分成等面積區(qū)域，通過測(cè)量差壓大小，轉(zhuǎn)化為該區(qū)域流量，相比于該區(qū)域管內(nèi)氣流動(dòng)壓值，煙氣流量測(cè)量裝置產(chǎn)生的壓差放大倍數(shù)較大，測(cè)量準(zhǔn)確度高。

（2）根據(jù)矩陣式測(cè)量法所測(cè)流量，對(duì)噴氨系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，針對(duì)性控制對(duì)應(yīng)矩陣區(qū)域內(nèi)的噴氨流量，使得氨氮混合均勻，反應(yīng)充分，大大降低了氨逃逸，降低后續(xù)設(shè)備堵塞、腐蝕幾率，確保了機(jī)組穩(wěn)定、可靠、達(dá)標(biāo)運(yùn)行。

（3）壓差變送器的壓差信號(hào)轉(zhuǎn)換成4～20mA信號(hào)接入自動(dòng)控制系統(tǒng)后反饋至噴氨系統(tǒng)，通過噴氨管道主調(diào)和輔調(diào)相結(jié)合，既提高了噴氨均勻性，又減少氨的無效噴入，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。

2.3催化劑孔道堵灰問題

因煤質(zhì)和燃燒方面的原因，部分電廠煙氣中粉塵含量高，大顆粒灰特別是“爆米花灰”，多形成于鍋爐受熱面表面，較難通過煙道的擴(kuò)展降低收留等手段使其沉降。一旦被煙氣攜帶到催化劑表面可導(dǎo)致催化劑堵塞，減弱脫硝設(shè)施脫硝能力。在脫硝系統(tǒng)入口煙道合適位置，安裝大顆?；覕r截網(wǎng)，去除煙氣中攜帶的大顆粒飛灰，同時(shí)采用壓縮空氣吹灰，很大程度上避免了催化劑孔道堵塞，提高了脫硝設(shè)施的脫硝性能。

3 總結(jié)

為滿足燃煤煙氣超低排放要求，燃煤電廠脫硝設(shè)施均進(jìn)行了擴(kuò)容改造或者更換催化劑。隨著燃煤電廠排污許可制度的實(shí)施，對(duì)脫硝設(shè)施穩(wěn)定、達(dá)標(biāo)運(yùn)行提出更高的要求。超低排放改造后，一些電廠NOx排放未達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。為解決此類問題，以某330MW超低排放機(jī)組為例，對(duì)運(yùn)行了15500h的煙氣脫硝裝置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查、運(yùn)行資料收集，并對(duì)運(yùn)行催化劑進(jìn)行取樣檢測(cè)，逐一排查NOx超標(biāo)排放的原因。研究結(jié)果表明：SCR脫硝系統(tǒng)設(shè)計(jì)裕量低，催化劑主活性成分V2O5含量偏低，催化劑微孔數(shù)與活性點(diǎn)位數(shù)減少導(dǎo)致脫硝效率下降，加之反應(yīng)器入口NOx濃度偏高、負(fù)荷變化頻繁、噴氨響應(yīng)不及時(shí)，造成SCR脫硝裝置出口NOx濃度超過50mg/m3。建議加強(qiáng)鍋爐優(yōu)化運(yùn)行，盡量避免入口NOx濃度大幅度波動(dòng)，提高噴氨響應(yīng)速度，并應(yīng)新增1層催化劑，將現(xiàn)有2層催化劑進(jìn)行再生，以確保NOx排放濃度穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

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