670 MW機組SCR脫硝系統噴氨優化試驗研究

李其浩，姜仕濤

（1.華電國際電力股份有限公司技術服務中心，濟南 250014；華電青島發電有限公司，山東 青島 266031）

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670 MW機組SCR脫硝系統噴氨優化試驗研究

李其浩1，姜仕濤2

（1.華電國際電力股份有限公司技術服務中心，濟南 250014；華電青島發電有限公司，山東 青島 266031）

以華電濰坊發電有限公司670 MW機組SCR煙氣脫硝裝置為研究對象，通過調整各噴氨支管閥門開度、SCR出口NOx濃度最低控制值試驗，提高SCR出口NOx濃度分布均勻性，確定出口NOx濃度合理控制值，降低氨逃逸。結果表明，噴氨優化試驗后，A、B側反應器出口NOx質量濃度分布相對標準偏差分別由25.46%、31.91%降至9.55%、11.48%；綜合考慮各項因素，建議機組SCR出口NOx質量濃度運行控制值高于35 mg／m3，可避免正常運行中氨逃逸高于設計值的現象。

煙氣脫硝；SCR；優化；最低氮氧化物控制值；氨逃逸

0 引言

隨著我國對火電機組NOx執行超低排放的要求，部分機組出現噴氨量大，氨（NH3）逃逸率高，鍋爐空預器差壓異常升高的現象，甚至影響機組正常運行，因此要求鍋爐選擇性催化還原（SCR）煙氣脫硝系統更高效、更穩定地運行。SCR脫硝技術的核心是催化劑和氨噴射混合系統，其中氨噴射混合系統設計的優劣和實際運行中噴氨的合理性影響脫硝裝置第一層催化劑入口截面的NH3／NOx摩爾比及其分布，進而影響到整體脫硝效率、氨逃逸率及空預器硫酸氫銨堵塞程度［1-5］。在滿足NOx排放質量濃度不超過50 mg／m3的原則下，確定合理的SCR出口NOx濃度控制值非常重要，如果出口NOx濃度控制值過低，會造成噴氨過量，氨逃逸增加，空預器壓差升高。

以華電濰坊發電有限公司670 MW機組SCR煙氣脫硝裝置為研究對象，通過對SCR噴氨系統進行優化試驗，提高NH3／NOx摩爾比分布的均勻性；通過對SCR出口NOx濃度不同控制值試驗，確定運行中最低出口NOx濃度控制值。在NOx達標排放的前提下，盡量減少噴氨量，降低NH3逃逸，減輕空預器堵塞和對鍋爐運行不利影響。

1 研究對象和試驗方法

1.1 研究對象

機組鍋爐是上海鍋爐廠有限公司生產的超臨界參數變壓運行直流鍋爐，型號為SG-2102／25.4-M954。設計煤種為山西晉中地區貧煤，采用低NOx同軸燃燒系統（LNCFS），煤粉燃燒器為四角布置、切向燃燒、擺動式。機組煙氣脫硝采用高灰型 SCR工藝，布置三層板式催化劑，還原劑為液氨。脫硝系統設計指標見表1。該機組設置A、B兩套SCR反應器，每套噴氨系統設置18支手動蝶閥，編號A1，A2，…，A18，B1，B2，…，B18，兩支相鄰蝶閥一組，單號蝶閥對應煙道深的部分，雙號蝶閥對應煙道淺的部分。

表1 脫硝設計參數及性能指標

1.2 試驗方法

每套SCR反應器入口、出口煙道均勻布置8個法蘭測孔 （由A至B反應器依次編號A1，A2，…，A8，B1，B2，…，B8）進行煙氣取樣，每個測孔煙氣取樣深度分別為1.0 m、2.0 m、3.0 m，編號分別為p1、p2、p3。

根據DL／T 260—2012《燃煤電廠煙氣脫硝裝置性能驗收試驗規范》，通過網格法，采用VARIO plus煙氣分析儀，測量SCR入口、出口NOx濃度，采用LDAS-3000激光測試儀，測量SCR出口NH3濃度。

表2 優化前A側、B側SCR入口實測NOx質量濃度 mg/m3

表3 優化前A側、B側SCR出口實測NOx質量濃度 mg/m3

2 結果與討論

2.1 噴氨系統優化試驗

在同一鍋爐負荷下，根據噴氨優化試驗測試的出口各測點NOx質量濃度原始數據，調整NOx相對標準偏差大所對應的噴氨支管閥門開度，再次測量各測點NOx質量濃度。通過多次調整噴氨支管閥門開度，直至NOx濃度相對標準偏差低于15%。

噴氨系統優化前，A、B側SCR入口NOx質量濃度見表2，SCR出口NOx質量濃度見表3，SCR出口NH3體積分數見表4。從表3、表4可以看出，SCR出口濃度分布不均勻，A、B側反應器出口NOx質量濃度相對標準偏差分別為25.46%、31.91%，對應NOx質量濃度低的區域，氨逃逸較高，尤其是在A1p2（3.0 m）測點處，NH3體積分數達到3.0 μL／L，說明SCR反應器第一層催化劑入口截面NH3／NOx摩爾比分布不均勻，需要對噴氨格柵各噴氨支管流量進行優化調整。

噴氨系統優化后，A、B側SCR出口NOx質量濃度見表5，SCR出口NH3體積分數見表6。SCR反應器出口NOx質量濃度分布均勻性得到較大改善，A側出口NOx質量濃度分布相對標準偏差由25.46%降至9.55%，B側出口NOx質量濃度分布相對標準偏差由31.91%降至11.48%，A、B側SCR出口氨逃逸體積分數分別由 1.1μL／L、0.9 μL／L降至 0.64 μL／L、0.76 μL／L，說明SCR反應器第一層催化劑入口截面NH3／NOx摩爾比分布均勻性得到較大的改善。

2.2 SCR出口NOx質量濃度最低控制值試驗

同一鍋爐負荷下，逐步降低A、B側SCR出口NOx質量濃度運行控制值，增加噴氨量，現場監測各代表點的NOx質量濃度和氨逃逸率，當氨逃逸率大于2.5 μL／L時所對應的NOx質量濃度即為最低運行控制值。

A側SCR最低NOx質量濃度控制值試驗結果見表7。逐步降低出口NOx質量濃度運行控制值至30 mg／m3、25 mg／m3、20 mg·m-3，噴氨量逐漸增加，脫硝效率逐漸增加，氨逃逸也逐漸增加，現場測量代表點氨逃逸體積分數分別為 1.12 μL／L、1.60 μL／L、4.00 μL／L。當出口NOx質量濃度運行控制值由25 mg／m3降至20 mg／m3時，噴氨量增幅較大，氨逃逸體積分數達到4.00 μL／L，超過設計值。試驗結果表明，A側SCR出口NOx質量濃度運行控制值不能低于25 mg／m3。

B側SCR最低NOx濃度控制值試驗結果見表8。逐步降低出口NOx濃度運行控制值至30 mg／m3、20mg／m3、17mg／m3，噴氨量逐漸增加，脫硝效率逐漸增加，氨逃逸也逐漸增加，現場測量代表點氨逃逸體積分數分別為0.90 μL／L、1.15 μL／L、2.80 μL／L。當出口NOx質量濃度運行控制值由20 mg／m3降至17 mg／m3時，噴氨量增幅較大，氨逃逸達到2.80μL／L。試驗結果表明，B側SCR出口NOx質量濃度運行控制值不能低于20 mg／m3。

表4 優化前A側、B側SCR出口實測NH3體積分數 μL/L

表5 優化后A側、B側SCR出口實測NOx質量濃度 mg/m3

表6 優化調整后A側、B側SCR出口實測NH3體積分數 μL/L

表7 A側SCR出口NOx濃度最低運行控制值試驗主要參數

表8 B側SCR出口NOx濃度最低運行控制值試驗主要參數

試驗結果表明，隨著噴氨量增加，脫硝效率逐漸提高，氨逃逸逐漸增大，在A、B側SCR脫硝效率達到94%時，再增加噴氨量，氨逃逸升高很快，容易超設計值。在保證煙囪出口NOx排放不超標，綜合考慮機組實際運行中負荷波動、煤種變化等情況，建議該機組SCR出口NOx質量濃度運行控制值高于35 mg／m3，可避免正常運行中氨逃逸高于設計值的現象。

3 結語

通過對某670 MW機組SCR噴氨系統進行優化調整，可大幅改善SCR反應器出口NOx濃度分布均勻性，降低氨逃逸。通過SCR出口NOx濃度最低控制值試驗，確定了運行中自動控制NOx濃度的合理參數，可降低氨耗量，提高氨利用率，減少氨逃逸。

［1］趙宗讓.電廠鍋爐SCR煙氣脫硝系統設計優化［J］.中國電力，2005，38（11）：69-74.

［2］王樂樂，周健，姚友工，等.煙氣脫硝SCR氨噴射系統調整效果評估［J］.中國電力，2015，48（4）：16-22.

［3］曹志勇，譚城軍，李建中，等.燃煤鍋爐SCR煙氣脫硝系統噴氨優化調整試驗［J］.中國電力，2011，44（11）：55-58.

［4］廖永進，徐程宏，余岳溪，等.火電廠SCR煙氣脫硝裝置的運行優化研究［J］.鍋爐技術，2008，39（5）：60-63.

［5］馬雙忱，郭蒙，宋卉卉，等．選擇性催化還原工藝中硫酸氫銨形成機理及影響因素［J］．熱力發電，2014，43（2）：75－78．

Experimental Study on SCR Denitrification System Ammonia Injection Optimization for 670 MW Unit

LI Qihao1，JIANG Shitao2
（1.Huadian Power International Technique Service Center，Jinan 250014，China；2.Huadian Power International Qingdao Power Corporation，Qingdao 266031，China）

The experiments on SCR ammonia injection system optimization and the minimum outlet NOxconcentration control value of a 670 MW unit of Huadian Weifang power plant have been carried out to improve SCR outlet NOxconcentration distribution，determine the proper control value of SCR outlet NOxconcentration，and reduce the ammonia slip.Results show that the relative standard deviation of the reactor outlet NOxconcentration distribution reduces from 25.46%to 9.55%and that of B reactor outlet NOxconcentration distribution reduces from 31.91%to 11.48%after the experiment of ammonia injection optimization.Comprehensive consideration of various factors，it is suggested that the SCR outlet NOxconcentration is controlled above 35 mg／m3.Under this condition，the ammonia concentration can be controlled below the design value during normal operation.

flue gas denitrification；SCR；optimization；minimum NOxcontrol value；ammonia slip

X701

A

1007－9904（2017）03－0057－04

2016-11-09

李其浩（1962），男，高級工程師，從事火電廠生產管理工作；

姜仕濤（1973），男，從事火電廠節能及熱力試驗工作。