脫硝系統安全經濟運行分析

大唐寶雞熱電廠1、2號爐脫硝系統自投運至今，連續長期運行中暴露出脫硝運行管理經驗不足的問題，如氨液消耗量大，煙氣出入口NOX含量控制較差，系統設置不合理導致運行監視困難等。為此，根據脫硝實際運行情況，綜合考慮脫硝運行的安全性，提出提高脫硝系統的安全經濟運行的措施，實施后，大幅度提高了脫硝系統運行的安全性和經濟性，液氨消耗量減小23.1%，從而提高了機組運行的經濟性。

煙氣脫硝 （Denitration）是指把燃燒煙氣中生成的NOX還原為N2，從而脫除煙氣中的NOX。

隨著現代工業生產的發展和生活水平的提高，防止大氣污染已成為世界范圍內的難題。在以煤和油為燃料的鍋爐上增加消除NOX設備的技術措施，日本早已實施并定出了嚴格的NOX排放標準。我國要求新建火電廠必須同步建設脫硝設施，已投產的電廠要求通過技術改造安裝脫硝裝置，并同步出臺了脫硝電價補貼政策和有史以來最嚴格的新版《火電廠大氣污染物排放標準》，對火電廠執行新的煙塵、二氧化硫、氮氧化合物排放標準提出更高的要求。

一、系統簡介

大唐寶雞熱電廠（2×330MW）機組采用上海鍋爐有限公司生產的1065t/h亞臨界自然循環鍋爐、單爐膛、一次中間再熱、燃燒器擺動調溫、平衡通風、四角切向燃燒。在投產初期，國家尚沒有強制要求時，就同步建設了脫硝裝置，采用選擇性催化還原法（Selective Cataletic Reduction，簡稱：SCR）全煙氣脫硝，布置在鍋爐省煤器出口與空預器入口之間，為高粉塵布置，采用液氨作為還原劑，兩臺爐公用一套氨氣供應系統。脫硝催化劑設計為兩層，預留一層；煙氣在省煤器出口被平均分成兩路，并行進入一個垂直布置的SCR反應器里，即每臺鍋爐配有兩個反應器。在反應器里煙氣向下流過均流器、催化劑層，隨后進入回轉式空氣預熱器、靜電除塵器、引風機和FGD，最后通過煙囪排入大氣。為防止催化劑積灰，每層催化劑設置3臺聲波吹灰器。

二、脫硝系統運行狀況

由于脫硝系統安裝在省煤器和空預器之間屬于高塵布置，煙氣中灰塵含量大，加之進行配煤摻燒，煤質較設計煤種偏差較大，煙塵量進一步增加，造成脫硝出口NOX表計頻繁堵塞，導致指示不準確，經常出現出口NOx含量高于入口的情況，影響脫硝效率的計算，要維持規定的脫硝效率，必然導致氨氣消耗量大幅上升。

煙氣含塵量多，激光鏡片上積灰嚴重，導致氨逃逸率表計的透光率大幅下降，氨逃逸率表計指示不準頻繁跳變，嚴重影響脫硝系統的正常運行，且無法正常反映催化劑的反應情況。

脫硝系統催化劑積灰嚴重，脫硝阻力增加，最嚴重時阻力達800Pa，超過正常值200Pa。

在負荷低于200MW以下時，脫硝入口煙氣溫度低于300℃，由于脫硝系統邏輯設計不合理，脫硝無法自動停運，因此在監視不到位的情況下，脫硝依然運行。此時，由于煙溫低，催化劑活性低導致與氨氣反應的效果差，氨氣逃逸率高，硫酸氫氨形成量增加，硫酸氫氨沉積在催化劑表面，在空氣預熱器換熱管上冷凝析出晶體物質，與煙塵粘結一起沉積，降低了催化劑的活性并影響催化劑壽命，增大了空預器的換熱阻力并增加了堵塞、腐蝕的風險。

在調整噴氨流量時氨氣流量波動大極易造成噴氨流量快速增加，使得空氨比快速升高，導致脫硝跳閘，嚴重影響脫硝系統的正常運行并降低脫硝的投運率和安全性。

在運行中為控制脫硝效率，使得脫硝出口NOx含量遠遠低于國家標準，使得氨氣消耗量大，增加了脫硝運行的費用，降低運行經濟性。

三、原因分析

針對暴露出的問題，組織相關專業人員，進行了詳細的分析，具體原因如下：

脫硝系統表計指示不準確，是由于煙塵大導致采樣管路堵塞造成；脫硝系統阻力大，主要是由于煙氣含塵量增加后，聲波吹灰器吹灰時間設置不合理造成（原設置時間為每300秒吹5秒）；系統邏輯設置不合理，該文原載于中國社會科學院文獻信息中心主辦的《環球市場信息導報》雜志http：//www.ems86.com總第522期2013年第39期-----轉載須注名來源人為控制因素多，技術防控手段欠缺；氨氣流量波動是由于供氨壓力不穩定加之調門特性差造成；氨液消耗量大，主要原因為原采用的恒效率控制方式不合理，脫硝出口NOX含量低于國家標準和脫硝入口NOX含量較高造成的（設計脫硝入口NOX含量為450mg/Nm3，實際運行值為550～650 mg/Nm3）。

四、實施對策

解決脫硝CMS表計頻繁故障。首先針對實際運行中煙塵含量大易造成表管堵塞的問題，將原設計的每四小時反吹一次，修改為每兩小時反吹一次，將反吹壓力由原來的0.2MPa修改為0.4MPa。再將表計的定期標定時間由原來的兩周一次改為一周一次，并加大對表計的定期維護工作，對氨逃逸率每天進行清理，以保證其透光率和表計的正常指示。

優化吹灰解決煙塵量大導致催化效率下降及阻力大的問題。認真執行檢修工作，要求對脫硝催化劑做到逢停必檢，重點是檢查催化劑積灰情況、聲波吹灰器膜片及噴嘴堵塞磨損情況，并及時進行修復和清理；對吹灰器程控運行方式進行優化，將原來的每300秒吹5秒修改為每140秒吹10秒，將吹灰壓力由原來的0.4MPa調整為0.6MPa。

解決氨氣流量波動問題。首先對氨氣蒸發槽蒸汽調門和氨氣調門進行解體檢查和更換，確保調門線性正常，再對自動調節裝置進行調整，由原來的根據蒸發槽出口壓力調節改為根據SCR區噴氨調門前壓力調整，從而保證了噴氨壓力的穩定。

對脫硝控制系統進行優化。在原控制畫面中增加脫硝出入口煙氣NOx含量指示（等于A側加B側除以2），增加脫硝壓差顯示（等于出口煙氣壓力減去入口煙氣壓力），增加氨氣消耗量累計值，以便于運行進行監視和調整；為防止由于空氨比大造成脫硝跳閘，增加在空氨比大于7%時聯啟備用稀釋風機；稀釋風量低于1500Nm3/h時聯啟備用稀釋風機，在空氨比大于7%時禁止開啟噴氨調門；為防止由于稀釋風量中斷造成氨氣大量聚集引發火災，增加任一側稀釋風量低于550Nm3/h時，聯關該側噴氨快關閥和調門；為防止脫硝在低溫下運行，增加脫硝入口煙氣溫度低于300℃聯關同側噴氨調門和噴氨快關閥；為防止氨氣逃逸率高，增加氨氣逃逸率大于3ppm，聯關同側噴氨調門和噴氨快關閥；氨逃逸率大于2.5ppm，禁開噴氨調門并預關10%。

優化燃燒調整降低入口煙氣NOx。針對煙氣NOx的產生原理和我廠鍋爐燃燒器實際運行情況[1][2]，在保證鍋爐不結焦和鍋爐效率的前提下，采取以下措施降低入口煙氣NOx含量；空氣預熱熱器入口過剩空氣量由原來的1.25降至1.15，即氧量由原來的4.2%降至3%左右，經過調整后在煤量不變的情況下煙氣入口NOX含量下降100mg/Nm3左右；對二次風配風調整方式進行調整，將原來的從下至上開啟SOFA改為從上至下開，運行中保持第三層SOFA風最少開啟50%以上，通過調整以后在氧量及煤量不變的情況下，入口NOX含量下降80mg/Nm3左右；優化磨煤機運行方式，正常運行中盡量減少上層磨的運行，最上層磨停運后入口NOX含量可下降100mg/Nm3左右。

優化控制方式及調門最佳開度。將原來的恒效率控制方式改為恒量控制方式，即控制煙囪入口NOx在國家標準之內，并定期對脫硝出口和煙囪入口進行對比，偏差大于50mg/Nm3時即進行標定；每季度定期在穩定鍋爐負荷和噴氨量的前提下，對噴氨格柵調門進行調整，根據氨逃逸率及出口NOx變化，確定每組調門合理的開度從而提高脫硝效率。

強化運行管理。將脫硝出入口煙氣NOx含量及氨氣消耗量納入小指標競賽，并進行獎懲；運行主管及時對脫硝系統各數據進行分析和對比，及時提出針對性的運行調整方案；每天運行人員定期對脫硝系統漏氨情況進行檢查，發現問題及時處理，以減少不必要的氨氣消耗；對于脫硝系統的檢修工作提高監護級別，防止不安全事件的發生。

四、實施效果

采取以上各措施后，脫硝入口NOx煙氣含量由原來的600mg/Nm3下降至500mg/Nm3，脫硝的氨液消耗量（兩臺機運行）由原來的每月130噸左右降至現在的每月100噸左右，減小23.1%，大幅提高機組運行的經濟性；脫硝催化劑阻力由原來的800Pa降至500Pa左右，脫硝投運率增加1%左右；空預器煙氣側阻力穩定在1100Pa左右。

通過我們不斷的摸索、研究，根據現場實際情況對脫硝系統進行運行優化，從而保證了脫硝系統在現有狀態下安全運行并減少了液氨消耗量，通過提高脫硝系統運行的安全性、經濟性從而提高了機組運行的安全性和經濟性。

（作者單位：大唐寶雞熱電廠）