某330 MW機組SCR脫硝系統運行優化調整試驗分析

劉　義，覃澤棒

(廣州粵能電力科技開發有限公司，廣東 廣州　510600)

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某330 MW機組SCR脫硝系統運行優化調整試驗分析

劉義，覃澤棒

(廣州粵能電力科技開發有限公司，廣東 廣州510600)

通過對某330 MW機組選擇性催化還原法(SCR)脫硝系統進行運行優化調整試驗分析，闡述在不同負荷下的系統脫硝率、氨逃逸濃度、SO2/SO3轉換率、系統入口煙氣流場、系統阻力、系統溫降及溫度場等運行特性，為后期機組運行排放達到環保指標，提高脫硝效率并減少氨逃逸，實現對噴氨系統進行精確調整提供技術依據和必要的數據，也為其他SCR系統進行優化調整試驗研究提供借鑒的思路。

脫硝系統；選擇性催化還原法；運行優化調整試驗；分析

0　前　言

氮氧化物(NOX)是主要的大氣污染物之一，是造成區域酸雨頻率居高不下的重要原因，還是生成臭氧的重要前體物之一，會產生多種二次污染物。火電廠氮氧化物排放總量大而且集中，降氮脫硝技術成熟，減排效果明顯[1]。全面實施燃煤電廠超低排放和節能改造，是推進煤炭清潔化利用、改善大氣環境質量、緩解資源約束的重要舉措[2]。為響應國家超低排放號召，減少污染物NOX對環境的影響，提供清潔能源，建設綠色環保電廠，改善大氣環境質量，廣東省已在2012年年底前完成了珠江三角洲地區內300 MW以上燃煤機組降氮脫硝工程改造，即低氮燃燒技術(low NOXburner,LNB)+選擇性催化還原法(selection catalytic reduction,SCR)。其中選擇性催化還原法(SCR)是一種干法脫硝方法，反應的基本原理是：

1　系統簡介

某電廠4號機組采用上海鍋爐廠生產的300 MW亞臨界鍋爐，一次中間再熱控制循環汽包爐，四角切圓燃燒，固態排渣，平衡通風，全鋼構架，露天布置。由于電廠前期進行增容改造，機組容量達到330 MW，因此本工程脫硝系統規模按330 MW考慮，采用選擇性催化還原法(SCR)。

圖1　脫硝系統工藝流程示意圖

SCR系統設備安裝在鍋爐省煤器出口至空預器入口的煙道之間，反應區全套SCR裝置和氨區公用系統由東方電氣集團東方鍋爐股份有限公司設計及提供。催化劑層數按2+1模式布置，初裝2層預留1層，在設計煤種及校核煤種、鍋爐最大連續出力工況、處理100%煙氣量、SCR入口煙氣氮氧化物濃度600 mg/Nm3，在布置2層催化劑條件下脫硝效率≥80%，布置單層催化劑條件下每套脫硝系統設備脫硝效率均不小于50%。催化劑采用蜂窩式催化劑，主要活性成分為TiO2、V2O5及WO3，還原劑采用液氨。系統工藝流程如圖1所示。

圖2　氨格柵手動門調整度曲線

2　優化調整試驗分析

鑒于煙氣脫硝裝置的催化劑需要高額的費用，并且催化劑使用壽命短[3]，為提高催化劑壽命，降低鍋爐引風機電耗，既保障機組排放達到環保指標，又保證機組的安全、穩定、經濟運行，通過對SCR系統脫硝率、氨逃逸濃度、SO2/SO3轉換率、系統入口煙氣流場、系統阻力、系統溫降及溫度場等的優化調整與分析，研究其對系統運行的影響，為鍋爐脫硝裝置的安全運行提供技術依據和必要的數據，實現后期在運行過程中對SCR噴氨系統進行精確調整，建立與NOX的濃度分布場相一致的NH3的噴入劑量，從而保證在SCR煙氣脫硝系統的每個區域NOX與NH3化學當量匹配，避免出現NH3不足或過剩的局部區域，進而提高脫硝效率并減少氨逃逸。

2.1脫硝出口均勻性調整試驗

經測試B側脫硝出口濃度較為均勻，因此未對B側噴氨格柵控制手動門進行調整，僅對A側噴氨格柵控制手動門進行了調整，保障調整后出口NOX濃度偏差控制在10%以內。A側上下噴氨格柵手動門調整結果如圖2 a)、圖2 b)所示。建議后期在機組停機檢修期間對噴氨格柵進行堵塞檢查，以保證噴氨均勻性，避免因個別格柵堵塞造成噴氨不均。

2.2氨逃逸濃度分析

310 MW、250 MW、200 MW SCR反應器A、B側的氨逃逸濃度為3.03 ppm/3.02 ppm、2.64 ppm/1.22 ppm、1.23 ppm/0.82 ppm，如圖3所示。由圖3可知，在310 MW負荷下SCR系統氨逃逸較高，超出3 ppm的設計保證值； A側表盤氨逃逸測點測量值較為準確，可以作為日常運行參考。

圖3　不同負荷下氨逃逸濃度曲線

圖4　不同負荷下SO2/SO3轉化率曲線

建議日常運行期間適當降低噴氨量，使得能夠保證機組排放環保指標的同時，減少氨逃逸量，保證機組運行安全。

2.3SO2/SO3轉化率分析

在310 MW、250 MW、200 MW負荷下SCR反應器的SO2/SO3轉化率分別為0.56%、0.2%和0.12%，如圖4所示。由圖可知，在3個不同負荷工況下，SO2/SO3轉化率均小于1%的轉化標準，說明目前機組SO2/SO3轉化率指標良好。

2.4SCR系統入口煙氣流場分析

分別在310 MW、250 MW、200 MW電負荷下測量脫硝系統入口煙氣流場。流場測量結果如圖5至圖7所示(說明：圖5～圖7中，煙道點分布指SCR系統入口沿基建端向擴建端方向所選取的測量代表點；系列1～系列6指每個代表點沿煙道縱深方向采用網格法等截面劃分后所選取的測量測點)，由圖可知：310 MW、250 MW、200 MW負荷下系統入口煙氣流場穩定，在200 MW負荷下呈現基建端向擴建端流速逐漸增大的趨勢，而在250 MW以上負荷呈現煙道中部流速高，兩側流速低的特點。

2.5SCR系統阻力分析

由圖8 a)、圖8 b)可知，310 MW、250 MW、200 MW負荷下SCR系統煙氣A、B側阻力分別為267 Pa/296 Pa、209 Pa/268 Pa、121 Pa/104 Pa，說明系統阻力雖隨機組負荷升高逐步增大，但目前仍滿足不大于760 Pa的設計保證值。

2.6SCR系統溫降及溫度場分析

圖5　200 MW工況下SCR系統入口煙氣流場

圖6　250 MW工況下SCR系統入口煙氣流場

圖7　310 MW工況下SCR系統入口煙氣流場

圖8　SCR系統阻力曲線

圖9　脫硝系統溫度曲線

圖10　實測脫硝效率與表盤效率對比

分別在310 MW、250 MW、200 MW電負荷下測量脫硝系統出入口溫度場及脫硝系統溫降。系統出入口溫度場及系統溫降如圖9 a)、圖9 b)所示。

由圖可知，在310 MW、250 MW、200 MW負荷下SCR系統煙氣A、B側溫降分別為9.2℃/11.7℃；8.0℃/5.4℃；1.7℃/1.3℃；各負荷下煙氣溫度場穩定，各負荷下SCR系統進出口溫度場分布均勻。

2.7脫硝效率分析

分別在310 MW、250 MW、200 MW電負荷下，測量SCR反應器進、出口煙氣的NOX濃度和O2含量，并折算至6%氧量下計算出脫硝效率，與表盤效率進行對比，如圖10所示。

由圖10可知，在310 MW、250 MW、200 MW工況下實測A、B側脫硝效率分別為83.02%/85.61%、86.47%/85.50%、86.37%/85.75%；與表盤效率偏差分別為6.38%/4.39%、2.83%/4.70%、2.93%/1.85%。經對現場實測出入口濃度與表盤值進行對比分析，造成在250 MW以上負荷時實測脫硝效率比表盤脫硝效率低5%左右的原因是脫硝出口A、B側比實測NOx與表盤值小約20 mg/m3；但脫硝入口A、B側實測NOx與表盤值偏差不大，因此建議對SCR系統出口NOX在線測量儀表進行重新標定。

3　結　語

根據《煤電節能減排升級與改造行動計劃(2014—2020年)》要求，東部地區現役300 MW及以上公用燃煤發電機組、100 MW及以上自備燃煤發電機組以及其他有條件的燃煤發電機組，改造后大氣污染物排放濃度基本達到在基準氧含量6%條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10、35、50 mg/m3。面對越來越嚴格的環保要求，全廣東省乃至全國的火電廠都必須對其自身的NOX排放濃度進行控制。SCR系統的安全、穩定、高效、經濟運行也顯得尤為重要，對SCR系統運行優化調整試驗進行的研究分析，可作為SCR系統日常運行的理論依據，也為其他SCR系統進行優化調整試驗研究提供借鑒的思路。

[1]廣東省火電廠降氮脫硝工程實施方案(粵環[2011]3號)[Z].

[2]全面實施燃煤電廠超低排放和節能改造工作方案(環發[2015]164號)[Z].

[3]郝莉麗.600MW超超臨界鍋爐設計探討[J]．電站系統工程，2007，23(1)：13-17.

The results of operation optimization adjustment test of SCR denitrification system in a 330 MW unit are analyzed, and the operating parameters such as denitrification efficiency, ammonia loss ratio, SO2/SO3 transfer ratio, system resistance, system temperature drop and temperature field under different operating loads are described. Based on the study, the relevant technical basis and necessary parameters are obtained to achieve the environmental protection index for unit emission, improve denitrification efficiency, realize more precise adjustment to ammonia injection system and decrease the ammonia loss ratio, which provides a reference for further research on optimization adjustment test of SCR system.

denitrification system; selection catalytic reduction (SCR); operation optimization adjustment test; analysis

TM621.9

B

1003-6954(2016)04-0084-04

2016-05-16)

劉義(1980)，工程師，從事電站鍋爐試驗與調試及管理工作;

覃澤棒(1979)，工程師，從事電站鍋爐試驗與調試的相關工作。