350 MW機(jī)組減少脫硝噴氨量策略研究及應(yīng)用

張彪 靳劍

摘要：目前火力發(fā)電廠均安裝有煙氣脫硝系統(tǒng)，普遍存在噴氨量偏大、氨逃逸率高問題，造成液氨浪費(fèi)，甚至生成NH3HSO4粘結(jié)空預(yù)器冷端造成空預(yù)器堵塞，高負(fù)荷引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度過大易失速，極大地增加環(huán)保成本、維護(hù)成本、風(fēng)機(jī)電耗及運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。該文通過理論分析制定相關(guān)調(diào)整策略，極大地改善了噴氨量大、氨逃逸率高的問題，值得同類型火電機(jī)組推廣及應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：脫硝噴氨堵塞催化劑活性氨逃逸率

中圖分類號(hào)： ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? 文章編號(hào)：1672-3791（2022）06（a）-0000-00

Research and Application of Strategy for Reducing Ammonia InjectionAmount of Denitrification in 350MW Unit

ZHANG BiaoJIN Jian

（Shenneng Guodian Korla Power Generation Co. Ltd，Korla，Xinjiang Uygur Autonomous Region841000 China）

Abstract：The thermal power plant is equipped with flue gas denitration system， widespread ammonia injection quantity is big， high rate of ammonia escape problems， cause waste liquid ammonia， even generate NH3HSO4 binding air preheater cold end cause air preheater clogging， high load induced draft fan rotor through a large easy to stall， greatly increase the environmental fan power consumption and operation cost， maintenance cost and risk. In this paper， relevant adjustment strategies are formulated through theoretical analysis， which greatly improves the problems of large ammonia injection volume and high ammonia escape rate， and is worthy of promotion and application of the same type of thermal power units.

Key Words：The denitration; Spraying ammonia; Jam; The catalyst; Activity; Ammonia escape rate

為應(yīng)對并滿足國家環(huán)保對火電廠NOx等大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，目前，國內(nèi)火電廠基本都安裝了SCR煙氣脫硝裝置。SCR系統(tǒng)的投運(yùn)帶來了一系列問題：噴氨量大，氨逃逸率高，過量的氨與煙氣中的SO3、H2O反應(yīng)后生成NH3HSO4粘結(jié)空預(yù)器換熱板造成空預(yù)器差壓變大，增加風(fēng)機(jī)電耗，高負(fù)荷時(shí)亦容易造成引風(fēng)機(jī)過載失速等風(fēng)險(xiǎn)。既要滿足火電廠NOx排放國家標(biāo)準(zhǔn)，又要減少噴氨量成為了我們控制的目標(biāo)。

1 減少噴氨量應(yīng)對策略

可從以下幾個(gè)方向來減少噴氨量：通過調(diào)整配風(fēng)配煤減少NOx生成、根據(jù)煙氣通過脫硝催化劑分布情況調(diào)整噴氨格柵手動(dòng)門、提高脫硝裝置催化劑效率、低負(fù)荷提高脫硝入口煙溫使催化劑在最佳反應(yīng)溫度區(qū)間、通過控制凈煙氣氧量減少凈煙氣NOx折算值、確保噴氨格柵噴嘴清潔。

2 策略研究及應(yīng)用

2.1 配風(fēng)配煤調(diào)整減少NOx生成

研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)過量空氣系數(shù)小于1，燃燒區(qū)域出于缺氧燃燒狀態(tài)時(shí)，抑制NOx的生成量有明顯效果，根據(jù)這一原理，將燃料的燃燒過程分階段完成，把供給燃燒區(qū)的空氣量減少到全部燃燒所需空氣量的80%左右，形成富燃區(qū)，從而降低燃燒區(qū)的氧濃度，也降低了燃燒區(qū)的溫度水平。因此，第一級燃燒區(qū)的作用就是抑制NOx的生成，推遲燃燒過程，并將已生成的NOx分解還原，使燃料型NOx減少，由于此時(shí)火焰溫度較低，使得熱力型NOx也減少。燃燒所需的其余空氣則通過燃燒器上面的燃盡風(fēng)噴口送入爐膛與第一級所產(chǎn)生的煙氣混合，使燃料燃燒完全，成為燃盡區(qū)，從而完成整個(gè)燃燒過程。相應(yīng)的在運(yùn)行調(diào)整上，我們需要適當(dāng)關(guān)小運(yùn)行磨煤機(jī)二次風(fēng)門，開大燃盡風(fēng)門，增大下層磨煤機(jī)煤量，減少中間層磨煤機(jī)煤量，非必要不啟動(dòng)上層磨煤機(jī)，具體情況見圖1。

2.2 根據(jù)煙氣通過脫硝催化劑分布情況調(diào)整噴氨格柵手動(dòng)門

通過現(xiàn)場實(shí)地觀察煙氣擋板到脫硝噴氨格柵手動(dòng)門前煙道布置情況（見圖2），此區(qū)域煙道兩側(cè)存在外擴(kuò)現(xiàn)象，造成內(nèi)側(cè)煙氣量較大，外側(cè)煙氣量偏少，這種煙道布置對噴氨格柵各個(gè)手動(dòng)門開度的調(diào)整具有指導(dǎo)意義，同時(shí)通過對脫硝催化劑出口氨逃逸量的檢測，調(diào)整后噴氨格柵手動(dòng)門相應(yīng)開度是外側(cè)開度小，內(nèi)側(cè)開度大的一種狀態(tài)。

2.3 提高脫硝裝置催化劑效率

脫硝催化劑活性下降主要有以下幾方面因素[1]：（1）熱燒結(jié)。煙溫高于450℃會(huì)造成催化劑的晶型結(jié)構(gòu)和活性成份發(fā)生不可逆的變化引起活性永久喪失，目前350MW燃煤鍋爐催化劑入口煙溫最高可達(dá)360℃，因此不存在煙溫高而使活性下降的問題;機(jī)組啟動(dòng)階段，煤粉在爐膛燃燒不充分進(jìn)入尾部煙道累積在催化劑表面，在適當(dāng)氧濃度和溫度條件下會(huì)引發(fā)催化劑著火，由于短時(shí)間內(nèi)釋放大量熱量，會(huì)造成催化劑燒結(jié)，導(dǎo)致催化劑完全失活，因此在機(jī)組啟動(dòng)階段脫硝催化劑投入聲波吹灰的同時(shí)投入蒸汽連續(xù)吹灰避免這種情況發(fā)生。（2）堵塞。催化劑堵塞后造成堵塞區(qū)域的煙氣只能通過沒有堵塞的催化劑區(qū)域，導(dǎo)致煙氣的線速度加快，靠近堵塞區(qū)域附近的催化劑的磨損是正常磨損率的2～3倍，最終導(dǎo)致局部催化劑大量的損壞、坍塌。停爐后進(jìn)入脫硝反應(yīng)器內(nèi)檢查發(fā)現(xiàn)，催化劑上表面設(shè)置的篩網(wǎng)上發(fā)現(xiàn)少量塊灰，篩網(wǎng)在催化劑上表面起了隔離作用，少量的塊灰無法進(jìn)入催化劑通道造成堵塞，不存在大顆?；业入s物堵塞催化劑的情況。為防止堵塞情況發(fā)生，可根據(jù)脫硝催化劑進(jìn)出口差壓適當(dāng)增加蒸汽吹灰頻率。（3）磨損。含塵煙氣對催化劑的沖刷磨損，造成催化劑變薄，機(jī)械強(qiáng)度下降。由于磨損速率與飛灰速度成立方關(guān)系，在速度增大時(shí)，磨損速率將急劇增大，為抑制磨損，需嚴(yán)格控制煙氣流速，因此在運(yùn)行調(diào)整中適當(dāng)降低氧量也對抑制磨損具有較好效果。（4）堿金屬中毒。粉塵中K和Na等堿金屬會(huì)與活性位V2O5發(fā)生類似于酸堿中和反應(yīng)，使得催化劑活性位喪失，活性下降[2]。通過分析脫硝催化劑活性下降原因并結(jié)合2.2中分析的煙道布置情況，在催化劑使用年限達(dá)到設(shè)計(jì)壽命一半時(shí)，我們可將外側(cè)催化劑與內(nèi)側(cè)催化劑調(diào)換[3]，如此可提高催化劑的使用效率。8E377025-3B40-4E5A-AA43-F84F4BF4647C

2.4 低負(fù)荷提高脫硝入口煙溫

脫硝催化劑的最佳反應(yīng)溫度在320℃～400℃，機(jī)組滿負(fù)荷時(shí)脫硝入口最高煙溫360℃，不存在溫度過高的影響，但在負(fù)荷157～180MW時(shí)，脫硝入口煙溫將低于300℃，溫度過低時(shí)，NH3與SO3、H2O反應(yīng)生成NH4HSO4[4]，生成物附著在催化劑表面，堵塞催化劑通道和微孔，降低催化劑活性[5]。同時(shí)為滿足國家環(huán)保全工況脫硝要求（超過30%額定負(fù)荷需投入脫硝系統(tǒng)運(yùn)行），我們從低過上部引出一路高溫?zé)煔庵苯拥矫撓醮呋瘎┤肟诩訜岬蜏責(zé)煔猓ㄒ妶D3），當(dāng)機(jī)組負(fù)荷100MW時(shí)脫硝入口煙溫可達(dá)到300℃滿足脫硝系統(tǒng)投入條件[6]。在機(jī)組負(fù)荷157～180MW時(shí)，亦可投入該系統(tǒng)，確保脫硝入口煙溫不低于300℃。

2.5 降低凈煙氣氧量

環(huán)保采集氮氧化物地點(diǎn)為凈煙氣，計(jì)算方法如下：NOx（折算值）=NOx（實(shí)際值）×（21-6）/（21-O2）[7]，因此凈煙氣氧量越低NOx折算值就越低，我們的噴氨量就越少。對比凈煙氣氧量與鍋爐出口氧量發(fā)現(xiàn)：凈煙氣氧量始終高于鍋爐出口氧量3.5%左右，這兩個(gè)氧量采集點(diǎn)之間的進(jìn)風(fēng)量主要是：從外部漏進(jìn)煙道的風(fēng)量、脫硝稀釋風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)量、脫硝聲波吹灰、空預(yù)器漏風(fēng)（漏風(fēng)率設(shè)計(jì)值6%，實(shí)際值25%）、低省聲波吹灰、灰斗氣化風(fēng)、引風(fēng)機(jī)軸承冷卻風(fēng)、吸收塔氧化風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)量。通過對煙道查漏封堵、減少兩臺(tái)稀釋風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)長、調(diào)整空預(yù)器扇形板間隙、優(yōu)化灰斗氣化風(fēng)量及吸收塔氧化風(fēng)量等措施，凈煙氣氧量與鍋爐出口氧量偏差減少至3%，效果顯著。

2.6 確保噴氨格柵噴嘴清潔

噴氨格柵噴嘴如果發(fā)生堵塞或積灰，會(huì)導(dǎo)致氨與煙氣混合不均勻，嚴(yán)重影響催化反應(yīng)效果，NOx與NH3反應(yīng)的先決條件就是要充分混合[8]，停爐檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，噴氨格柵噴嘴上積灰堵塞較嚴(yán)重（見圖4），因此制定了相應(yīng)措施，利用每次停爐機(jī)會(huì)對噴嘴進(jìn)行清掃，確保噴嘴清潔無堵塞，使噴進(jìn)的氨與煙氣混合均勻，保證反應(yīng)效果始終處于最佳狀態(tài)。

3 達(dá)到的效果

通過上述調(diào)整，噴氨量下降明顯，各負(fù)荷段氨逃逸率均能控制在3ppm以下，長時(shí)間運(yùn)行后，未發(fā)生空預(yù)器嚴(yán)重堵塞現(xiàn)象，空預(yù)器清堵頻次減少，風(fēng)機(jī)電耗得到有效控制，高負(fù)荷機(jī)組安全運(yùn)行得到充分保障，運(yùn)行人員壓力極大減輕。

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