關(guān)于630MW機(jī)組SCR脫硝噴氨優(yōu)化調(diào)整的研究

1、關(guān)于630MW機(jī)組SCR脫硝噴氨優(yōu)化調(diào)整的研究【摘要】今年來，隨著SCR脫硝裝置成為大型火電機(jī)組的必備設(shè)備，在使用過程一些問題逐漸顯現(xiàn)出來，其中之一就是噴氨不均帶來的氨逃逸率局部過高，引起空預(yù)器阻塞的問題，這個(gè)問題甚至在很多機(jī)組造成過機(jī)組被迫停運(yùn)的嚴(yán)重后果。本文將就該問題的產(chǎn)生和如何解決展開研究，以獲得一個(gè)良好的解決方案保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。【關(guān)鍵詞】SCR脫硝 噴氨 氨逃逸 空預(yù)器堵塞1 前言隨著近年來環(huán)保部門不斷制定更高的排放標(biāo)準(zhǔn)，脫硝系統(tǒng)已經(jīng)幾乎成為所有火電機(jī)組的標(biāo)配，另外由于催化劑工藝技術(shù)的不斷提高，SCR逐步成為主流脫硝技術(shù)。在實(shí)際的使用過程中，很多問題也漸漸暴露出來，如氨氣不純帶來的

2、管道腐蝕、吹灰效果差帶來的催化劑堵塞和損壞等等，都對(duì)設(shè)備甚至整個(gè)機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行帶來風(fēng)險(xiǎn)，而本文所討論的噴氨不均的問題是其中風(fēng)險(xiǎn)最大的，其帶來的不良后果，逐漸引起人們的重視。煙氣脫硝SCR裝置在設(shè)計(jì)階段通常會(huì)進(jìn)行CFD流暢模擬和物理模型試驗(yàn)對(duì)煙道內(nèi)的流場(chǎng)進(jìn)行優(yōu)化以保證SCR入口截面的煙氣流速和NOx分布較為均勻。但往往由于現(xiàn)場(chǎng)空間限制或安裝等因素影響，加上調(diào)試階段對(duì)噴氨格柵的優(yōu)化調(diào)整重視不夠，實(shí)際運(yùn)行過程中出現(xiàn)SCR出口截面NOx分布偏差大，部分區(qū)域氨逃逸超過設(shè)計(jì)保證值（3L/L）的現(xiàn)象。這會(huì)影響系統(tǒng)整體的脫硝效果，并會(huì)增加空預(yù)器的硫酸氫銨腐蝕和堵塞風(fēng)險(xiǎn)，給系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行帶來很大的危害。因此

3、,十分有必要對(duì)SCR裝置進(jìn)行噴氨優(yōu)化調(diào)整，即通過調(diào)整SCR入口每根噴氨支管上的手動(dòng)調(diào)閥改變不同位置的噴氨量，從而改善出口NOx 和NH3分布的均勻性，在保證裝置脫硝效果的同時(shí), 減少裝置的運(yùn)行成本, 提高裝置的可用率。 某項(xiàng)目公司三期2630MW機(jī)組超臨界機(jī)組于05、06年相繼投產(chǎn)，2012年通過大修技改完成增設(shè)脫硝系統(tǒng)改造，該脫硝系統(tǒng)采用SCR技術(shù)，反應(yīng)器內(nèi)按“2+1”模式布置蜂窩式催化劑每層催化劑上方設(shè)6只聲波吹灰器以保持催化劑表面清潔。SCR裝置內(nèi)沿?zé)煔饬飨蛟跓煹啦煌恢迷O(shè)導(dǎo)流板、靜態(tài)混合器和整流器等裝置使進(jìn)入催化劑上方的煙氣流場(chǎng)均勻具體布置見圖1。來自公用系統(tǒng)的氨與稀釋風(fēng)混合后經(jīng)噴氨格

4、柵（AIG）進(jìn)入SCR煙道氨噴射采用格柵式小噴嘴，在入口水平直段煙道截面上從頂部將9根支管伸入煙道，每根支管設(shè)手動(dòng)蝶閥實(shí)現(xiàn)煙道截面上的氨噴射流量分區(qū)控制。2 煙氣脫硝的氨逃逸問題選擇性催化還原法脫硝（SCR）的原理是在催化劑作用下，還原劑NH3在290-400下有選擇的將NO和NO2還原成N2，而幾乎不發(fā)生NH3與O2的氧化反應(yīng)，從而提高了N2的選擇性，減少了NH3的消耗。其中主要反應(yīng)如下：4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O8NH3+6NO2=7N2+12H2O4NH3+3O2=2N2+6H2O4NH3+5O2=4NO+6H2O2NH3可逆生成N2+3H2。由于各種原因，必然有部分氨氣未

5、能參與反應(yīng)，隨煙氣排放，形成氨逃逸。脫硝過程中同時(shí)也會(huì)發(fā)生一些不利的副反應(yīng)，催化劑中的活性組五氧化二釩在催化降解NOx的過程中，也會(huì)對(duì)SO2的氧化起一定催化作用。SO2的活性組分V2O5含量、煙氣溫度的增加而上升，要求控制在1%以下，其反應(yīng)如下：V2O5+SO2V2O4+SO3;2SO2+O2+V2O42VOSO4;2VOSO4V2O5+SO2+SO3。另外，鍋爐燃燒也會(huì)產(chǎn)生一部分SO3，逃逸氨和這些燃燒產(chǎn)生的以及在SCR脫硝裝置區(qū)域轉(zhuǎn)化生成的SO3發(fā)生反應(yīng)，生成硫酸銨和硫酸氫銨，反應(yīng)如下：NH3+SO3+H2ONH4HSO4;2NH3+SO3+H2O(NH4)2SO4。硫酸銨和硫酸氫銨的形成

6、互相起一定的促進(jìn)作用，硫酸銨為干燥固體粉末，對(duì)空預(yù)器幾乎無影響，而硫酸氫銨是一種粘性很強(qiáng)的物質(zhì)，當(dāng)其到達(dá)空預(yù)器冷端時(shí)，由于溫度低于硫酸氫銨熔點(diǎn)，它會(huì)凝結(jié)在換熱元件上，同時(shí)煙氣中的粉塵也會(huì)附著在上面，蒸汽吹灰都很難將其清除。如果產(chǎn)生的硫酸氫銨量達(dá)到一定程度，就很容易導(dǎo)致空預(yù)器的堵塞，危及到機(jī)組的安全運(yùn)行。3 噴氨優(yōu)化方案和措施某廠一臺(tái)630MW機(jī)組運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)空預(yù)器差壓偏大，在調(diào)停期間，對(duì)堵塞物進(jìn)行取樣分析，發(fā)現(xiàn)含有大量硫酸氫銨。對(duì)該時(shí)間段的負(fù)荷變化情況和氨逃逸率調(diào)取歷史記錄，未發(fā)現(xiàn)負(fù)荷波動(dòng)大和氨逃逸率升高的狀況。而在進(jìn)一步的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，噴氨量有明顯增加的跡象。綜合分析之后，決定對(duì)該機(jī)組SCR反應(yīng)

7、器做煙氣流場(chǎng)檢測(cè)和反應(yīng)器進(jìn)、出口NOx濃度檢測(cè)，以此為噴氨均布優(yōu)化提供依據(jù)。對(duì)SCR反應(yīng)器噴氨格柵上游煙道（簡(jiǎn)稱：SCR入口截面）按單側(cè)劃分成104網(wǎng)格進(jìn)行NOx濃度和煙氣速度場(chǎng)逐點(diǎn)測(cè)試，使用一根約4米的探針，通過預(yù)留的測(cè)量孔依照插入深度可取得縱向的4個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。測(cè)試結(jié)果為：（1）A側(cè)SCR入口截面處平均NOx濃度為101.6ppm；（2）B側(cè)SCR入口截面處平均NOx濃度為100.7ppm。通過圖表一和二可以看出，脫硝反應(yīng)裝置入口NOx濃度較為平均，這樣有利于對(duì)出口NOx濃度變化的分析。 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，如圖表三、四，可以看出脫硝入口的煙道靠近中間側(cè)的煙氣流速較兩側(cè)位置明顯偏高（

8、A1點(diǎn)為固側(cè)，B10點(diǎn)為擴(kuò)側(cè)），這和現(xiàn)場(chǎng)的煙道布置相一致。 對(duì)SCR反應(yīng)器出口煙道截面兩側(cè)分別按74網(wǎng)格劃分成氨濃度分布場(chǎng)進(jìn)行逐點(diǎn)檢測(cè)。初測(cè)摸底的結(jié)果如圖表五、六，數(shù)據(jù)顯示SCR出口NOx濃度偏差很大，經(jīng)過計(jì)算A、B側(cè)的濃度標(biāo)準(zhǔn)偏差已分別達(dá)到了46.09%、45.13%。 另外，通過與SCR入口噴氨量的檢測(cè)結(jié)果（如圖表七、八）比對(duì)，出口NOx濃度反應(yīng)和噴氨量有多點(diǎn)存在明顯不一致，B側(cè)較A側(cè)更為突出。這反映出在這些點(diǎn)出現(xiàn)了噴氨不足或者過量的情況。 通過對(duì)SCR入口截面的NOx分布場(chǎng)和煙氣速度場(chǎng)、SCR出口截面的NOx分布場(chǎng)測(cè)試的結(jié)果，計(jì)算單位時(shí)間NOx脫除量及NH3消耗量。同時(shí)，記錄氨氣質(zhì)量流量

9、計(jì)的累計(jì)值，測(cè)試結(jié)束后計(jì)算單位時(shí)間氨消耗量。NH3物質(zhì)平衡計(jì)算及氨耗量統(tǒng)計(jì)結(jié)果對(duì)照如下： 對(duì)A、B側(cè)SCR反應(yīng)器的221=42支噴氨流量孔板的差壓、靜壓及風(fēng)溫和稀釋風(fēng)機(jī)出口風(fēng)速進(jìn)行了測(cè)量，由42支噴氨流量累計(jì)求得氨空氣混合氣體流量為4624.6Nm3/h，且稀釋風(fēng)機(jī)出口流量為4795.6 Nm3/h，兩者偏差3.7%。基于以上數(shù)據(jù)對(duì)噴氨格柵各支管調(diào)節(jié)閥門開度進(jìn)行調(diào)整，經(jīng)過兩次調(diào)整后，噴氨均布情況和氨消耗量有了明顯改善。 根據(jù)最終的檢測(cè)結(jié)果，脫硝反應(yīng)器A、B側(cè)NOx濃度的標(biāo)準(zhǔn)偏差已經(jīng)分別下降至18.47%和21.16%，達(dá)到了比較好的效果。由于部分閥門達(dá)到調(diào)整極限，未能實(shí)現(xiàn)最理想效果。下一步計(jì)劃在大修當(dāng)中對(duì)噴氨格柵進(jìn)行全部疏通，將催化劑內(nèi)的堵灰全部清除之后，再進(jìn)行一次調(diào)整優(yōu)化。4 結(jié)語目前應(yīng)對(duì)氨逃逸問題和空預(yù)器堵塞的