660MW超l臨界直流鍋爐煙氣脫硝系統運行調整研究

【摘要】氮氧化物是造成大氣污染的主要污染源之一。我國氮氧化物的排放量中70%來自于煤炭的直接燃燒，電力工業又是我國的燃煤大戶，因此火力發電廠是NOx排放的主要來源之一。對于發電廠脫硝系統的調整研究對于環境保護意義重大。

【關鍵詞】煙氣脫硝；SCR；噴氨量

隨著我國電力建設發展，燃煤機組向大容量、高參數趨勢發展，600MW超臨界直流爐已經成為主流機組。本文以國電寶雞發電公司2×660MW級超臨界機組為例，結合生產運行調整實際，對超臨界直流爐脫硝系統運行調整進行研究。

1、反應原理及影響因素分析

1.1設備簡介

國電寶雞發電公司2×660MW級超臨界機組脫硝裝置采用選擇性催化還原法（簡稱：SCR）全煙氣脫硝；脫硝裝置反應器布置于鍋爐省煤器出口與空預器之間，為高溫高粉塵布置。煙氣系統不設旁路。脫硝裝置采用氨作為還原劑，其供應采用液氨供應系統。催化劑為蜂窩式（以TiO2為載體，以V2O5為活性成分）。在設計煤種及校核煤種、鍋爐最大工況（B-MCR）、處理100%煙氣量條件下，脫硝效率不小于60%。每臺鍋爐配有兩個反應器。煙氣在省煤器出口處被分為兩路，每路煙氣并行進入一個垂直布置的SCR反應器里。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。催化劑數按“2+1”布置，兩層運行，一層備用，可根據脫硝效果要求更換或添加。

1.2SCR反應原理及流程

在眾多的脫硝技術中，選擇性催化還原法（SCR）是脫硝效率最高，最為成熟的脫硝技術。主要反應如下：

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O

4NH3+2NO2+O2→6N2+6H2O

SCR系統包括催化劑反應室、氨儲運系統、氨噴射系統及相關的測試控制系統。SCR工藝的核心裝置是脫硝反應器，有水平和垂直氣流兩種布置方式。在燃煤鍋爐中，煙氣中的含塵量很高，一般采用垂直氣流方式。

1.3主要影響因素

在 SCR 系統設計中，最重要的運行參數是煙氣溫度、煙氣流速、氧氣濃度、SO3濃度、水蒸汽濃度、鈍化影響和氨逃逸等。

2、采取調整對策及思路

2.1燃燒中NOX的控制

2.1.1過量空氣系數

660MW負荷時，DCS運行氧量在3.0%左右，熱工院變氧量試驗結果顯示：DCS運行氧量降低到1.5～2.0%之間后，煙氣中NO濃度70PPm以下，以此為依據調整氧量。

2.1.2爐底漏風治理

2.1.3一次風量

根據鍋爐熱負荷和磨煤機運行方式變化，及時調整控制一次風壓，保證爐內煤粉燃燒不過于滯后；盡量保持較低的一次風壓，一次風母管壓力額定負荷下維持11kPa左右，500MW負荷下維持在10kPa左右， 330MW負荷下維持在9kPa左右，。

2.1.4制粉系統運行方式

機組負荷變化后，根據總煤量及時停運磨煤機，保證單臺磨煤機接近最佳處理負荷。

2.2煙氣中NOX的脫除

SCR裝置運行過程中需進行監視與調整的內容主要包括：氨噴射流量、SCR裝置的進出口溫度、進出口NOx量，吹灰器吹灰頻率等。

2.2.1氨噴射流量

2.2.1.1通過控制氫氣調節閥來調整氨氣的噴入量。

2.2.1.2噴氨流量是通過鍋爐負荷、燃料量、反應器之前煙氣中NOx的量，以及脫硝效率經計算后進行自動調整，確保達到設定的脫硝效率或規定的出口NOx濃度。

2.2.1.3為防止發生爆炸危險，控制反應器入口氨氣濃度不大于5%。

2.2.1.4控制氨逃逸率不大于3%，如逃逸率超標，應查找原因，適應減少噴氨量，并保持SCR出口NOx在規定的范圍內。

2.2.1.5SCR反應器進出口的氮氧化物分析儀、氨氣分析儀、氧量分析儀工作正常，測量準確。如有問題，需及時處理。

2.2.2溫度監測

2.2.2.1為確保催化劑的安全和正常工作，在脫硝系統前后都裝有溫度測點，啟動和運行中應進行監視。

2.2.2.2鍋爐啟動后應監視反應器的溫升速度，冷態啟動時不應超過5℃/min。熱態不超過50℃/min，啟動溫升過快或溫度超過410℃時應及時要求鍋爐調節燃燒，催化劑只能承受5小時以內最高450℃短期煙氣沖擊。

2.2.2.3氨氣的投入嚴格按照規定的溫度要求進行。

2.2.2.4反應器的設計工作溫度應在允許范圍內，當溫度低于催化劑連續最小溫度值時或高于連續最大溫度，激發報警信號或切斷NH3的噴射。

3、相關試驗

根據以上調整對策及思路主要進行以下試驗：

3.1不同負荷下（360MW、550MW、600MW）過量空氣系數調整對SCR進口氮氧化物濃度影響。

3.2爐底漏風治理對SCR進口氮氧化物濃度影響。

3.3不同制粉系統運行方式（四臺、五臺）對SCR系統參數的影響。

3.4不同負荷下一次風壓和SCR進口氮氧化物濃度的關系。

3.5煙氣脫硝控制相關試驗。

4、結論

4.1在相同工況下，通過調節入爐氧量，可有效降低SCR入口NOX濃度；在機組負荷600MW以上時，通過調整過量空氣系數，可以較低負荷時大幅降低SCR入口NOX濃度；

4.2在機組負荷不變時，隨著液壓關斷門的逐步關閉，引風機電流基本穩定，送風機電流略有上升，這反映出爐底漏風得到有效封堵。 SCR進口NOX濃度變化不大，但鍋爐排煙溫度明顯下降了3℃左右，總煤量下降4g左右。效果明顯。

4.3在各負荷工況下，應優先安排下層磨煤機運行；在確實需要制粉系統斷層運行時，應優先保證燃燒集中，避免兩個斷層的制粉系統數目一致，減少燃燒擾動，便于NOX控制。

4.4在相同負荷下，在環保指標控制范圍內，增加NOX排放，可降低SCR噴氨量，提高運行經濟性；經測算：在環保參數不越限情況下，NOX排放每增加1mg/m3可減少噴氨量0.85kg/h；機組運行中脫硝反應器供氨調閥投“自動”，選擇“出口NOX含量開支模式”，控制出口NOX含量在75～100mg/m3。