1000MW機組SCR脫硝系統優化研究

安子健　蔡麗艷　李明飛

摘 要：在SCR煙氣脫硝系統的實際運行中，SCR反應器內不同區域的NOx濃度分布是不均勻的，各點的NH3/NOx摩爾比不一致，部分區域的供氨量相對過多，造成運行成本偏高。另外，SCR反應器逃逸出的未反應的NH3，會和煙氣中的SOx作用，生成易腐蝕和堵塞設備的硫酸銨鹽，對下游設備造成不利影響。在脫硝系統的設計不能進行更改的前提下，為提高NH3的使用率和避免下游設備的腐蝕堵塞，對脫硝系統的進行優化調整是一種行之有效的辦法。通過對綏中發電有限責任公司3號1000MW超超臨界機組SCR脫硝系統控制方式及結構研究，對脫硝系統的控制策略加以優化調整，可以有效地提高純氨的利用率，降低氨逃逸量。

關鍵詞：1000MW；SCR煙氣脫硝技術；邏輯優化

1 前言

綏中發電有限責任公司3號機組煙氣脫硝系統采用選擇性催化還原法（SCR）進行煙氣脫硝，吸收劑為液氨經過稀釋風機進行稀釋后的氨氣，脫硝反應器布置在鍋爐省煤器和空預器之間。對于已投運的SCR系統，盡管在設計時根據設計工況對各項參數進行了優化，然而在實際運行過程中，鍋爐煤種、機組負荷及煙氣量、煙氣溫度、煙塵濃度、吸收劑品質等是經常變化的，若根據原有設計參數運行，可能會對SCR系統運行產生不利的影響。因此應對氨氣用量的掌握難以控制，從而導致脫硝效率低或氨逃逸率高等問題。為使SCR系統處于最佳運行狀態，提高氨氣利用率和安全性，降低運行成本。本次綏中發電有限責任公司3號機組脫硝系統的優化運行研究的主要目的是通過增設導流板平均SCR反應器內NOx流場分布，優化氨氣流量調劑系統邏輯控制噴氨量，使SCR反應器內各區域的脫硝效率在達到設計要求的基礎上趨于平均，達到節省還原劑耗量，防止局部區域NH3逃逸率偏大。

2 脫硝系統存在問題

綏中發電有限責任公司3號機組脫硝裝置采用脫硝效率為定值的控制方式，將SCR反應器入口NOx濃度乘以煙氣流量得到入口NOx信號，再將該信號乘以所需的NH3/NOx摩爾比，得到基本的氨氣流量信號，采用脫硝出口NOx設定值與實際值比較通過PID輸出修正信號，對氨氣流量進行調節。由于SCR反應器進、出口煙道截面上NOx分布不均勻，反應器內各區域NH3/NOx摩爾比高低不一，導致SCR反應器內局部區域的脫硝效率有差別。導致部分NOx不能夠進行充分反應，或者造成氨氣用量的浪費。由于NH3與NOx的不完全反應，會有少量的NH3逃逸出SCR反應器，與煙氣中的SOx發生反應形成NH3HSO4，對空預器冷段形成強烈腐蝕，同時造成空預器積灰。隨著SCR裝置投運的時間的增長，催化劑的活性會逐漸降低，這種情況會更加明顯。存在以下問題：

（1） 由于SCR反應器內NOx流場分布不均勻，SCR反應器內局部區域供氨量過少，達不到理想的脫硝效率；供氨量過多，會造成運行成本浪費，并可能導致局部NOx濃度較點氨泄漏量增加。

（2） 供氨母管控制閥監測出口NOx濃度，進行開度調整，具有很強的調節滯后性會造成SCR反應器其它區域供氨量過多或過少，造成氨逃逸率升高。

3 提高脫硝效率優化方案

3.1 煙道增設導流板

通過在煙道內設計圓弧形導流板，進而平衡煙氣流速，保證NOx流場分布盡可能保持平均。具體安裝導流板機構視圖如圖1。

導流板安裝后，煙氣各個測孔脫硝煙氣NOx濃度進行在線監測，發現各個測點煙氣NOx濃度分布較之前有了很大改善。

3.2 對氨氣流量調節閥控制邏輯進行優化

因為氨氣流量調節系統在實際運行過程中，鍋爐煤種、機組負荷及煙氣量、煙氣溫度、煙塵濃度、吸收劑品質等是經常變化的，加大了氨氣用量調節的難度。因SCR出口NOx的濃度變化具有較大的滯后性，因此原有的設計邏輯控制精度較差，經常發生氨氣流量低造成脫硝效率下降和氨氣流量過多，造成逃逸率升高的現象。

為了能夠使控制趨于穩定，減小控制系統延遲，在保證脫硝效率的同時減小氨氣逃逸率，增加預置摩爾比回路和出口NOx變量設置回路，通過出口NOx設定值與實際值的偏差，預先修正摩爾比，對氨氣流量調節設定值進行修正，提高脫硝氨氣流量調節閥的控制精度。具體控制邏輯如圖2、圖3。

邏輯修改后，通過出口NOx濃度和氨氣逃逸率的曲線分析對比，可以發現，在機組負荷變化過程中，氨氣流量調節閥控制邏輯的優化，出口氨氣濃度的變化趨于平穩，氨氣逃逸率較之前，有了明顯的改善。

4 結束語

通過調節噴氨格柵，安裝導流板，有利于SCR反應器進口煙道截面上NOx濃度均勻的分布，可以有效地提高純氨的利用率，降低氨逃逸量。同時，在SCR反應器出口建立穩定的NOx分布，使SCR系統各區域的脫硝效率保持了一定程度的均勻性，也使在線儀表數據較調整前更能反應出整個煙道截面的實際情況。

控制方式調整后，雖然SCR反應器出口NOx濃度平均值較調整前略有增加，但脫硝系統各區域脫硝效率平均值趨于穩定，且能滿足環保要求。在降低氨氣逃逸率的同時，減少了氨氣用量，降低了生產成本。氨逃逸總量的降低，對減緩下游設備的腐蝕、堵塞起到了積極地作用。

參考文獻

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