燃煤機組超低排放改造后SCR噴氨優化調整試驗研究

于洪海 譚 袖 李 超 曲立濤 佟 穎

（1華電電力科學研究院東北分院 遼寧沈陽 110180 2遼寧宇潔環保咨詢有限公司 遼寧沈陽 110000）

燃煤機組超低排放改造后SCR噴氨優化調整試驗研究

于洪海1譚 袖1李 超1曲立濤1佟 穎2

（1華電電力科學研究院東北分院 遼寧沈陽 110180 2遼寧宇潔環保咨詢有限公司 遼寧沈陽 110000）

以某燃煤電廠300MW機組超低排放改造后的脫硝系統研究對象，開展噴氨優化調整試驗，在確保NOX達標排放和脫硝效率滿足設計值的前提下，出口NOX濃度分布得到了改善，氨逃逸濃度明顯降低，液氨消耗量也有所減少，為脫硝裝置的高效、安全運行提供保障。

SCR；超低排放；優化調整

引言

在《火電廠大氣污染物排放標準》（GB 13223-2011）發布實施后，為了滿足NOX達標排放，大多數燃煤電廠在爐后增設SCR脫硝系統[1]。隨著近幾年全國范圍霧霾不斷加重，國家對燃煤電廠大氣污染物排放濃度限值有了更加嚴格的要求。2015年12月11日，環保部、發改委和能源局三部委聯合發布《關于印發＜全面實施燃煤電廠超低排放和節能改造工作方案＞的通知》（環發〔2015〕164號），通知中明確指出，到2020年，全國所有具備改造條件的燃煤電廠力爭實現超低排放（即在基準氧含量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毫克/立方米）。為了滿足國家政策的要求，實現大氣污染物超低排放，各燃煤電廠對現有的脫硝系統等環保設施開展了超低排放改造。超低排放改造后，脫硝系統的噴氨量、進出口NOX濃度分布均勻性、氨逃逸濃度等參數均較改造之前有了很大的變化。因此，SCR脫硝系統有必要在超低排放改造后開展噴氨優化調整試驗，通過試驗調整氨噴射系統各支管的氣氨流量，消除局部過大的氨逃逸峰值，改善反應器入口氨氮摩爾比的分布偏差，提高SCR裝置出口NOX濃度分布的均勻性，降低反應器出口氨逃逸量，減少氨消耗量，避免由于過量噴氨使氨逃逸濃度偏高，生產硫酸氫銨等造成空預器堵塞和冷端腐蝕[2]，為脫硝裝置的高效、安全運行提供保障。

1 設備概況

以某燃煤電廠300MW機組為例，該燃煤電廠鍋爐為HG-1025/17.5-YM36型亞臨界參數、一次中間再熱、自然循環汽包爐；脫硝系統采用SCR脫硝工藝，改造前催化劑為2+1布置，改造后僅增加備用層催化劑及其吹灰器，同時替換一層原初裝催化劑（最上層），達到脫硝出口NOX濃度小于50mg/m3（文中NOX濃度均為標態，干基，6%O2）的排放限值要求，實現NOX濃度滿足超低排放限值要求，改造后脫硝效率不低于85.70%。

2 優化調整試驗

2.1 試驗方法

選擇電廠常規工況下進行預備性試驗，初步評估脫硝裝置的效率和氨噴射流量分配狀況；根據預備性試驗的結果調節噴氨量，使脫硝效率達到系統設計值，依據反應器出口截面的NOX濃度分布情況及NH3分布情況，反復對脫硝入口噴氨格柵的開度進行有針對性的調節，逐一調整噴氨格柵各噴口流量，使NH3與NOX充分混合，最大限度地提高反應器出口NOX濃度分布均勻性、提高脫硝系統效率、減少脫硝出口氨逃逸量及氨耗量；優化調整完成后，抽檢2個工況分別進行NOX分布均勻性測試，驗證出口NOX濃度分布均勻性，并根據測試情況進行微調。

2.2 試驗測點

試驗采用網格法進行測試，試驗測點位置見圖1。

圖1 SCR脫硝裝置NOX濃度測試位置簡圖

3 優化調整試驗結果與分析

3.1 預備性試驗

根據電廠的常規工況，選擇主汽流量737t/h做為預備性試驗的主要工況（工況一），在該工況下，采用網格法對脫硝系統入口流場、NOX濃度分布進行了測試，主要測試結果見表1。

表1 脫硝系統入口測試結果

根據表1中的結果可知，該燃煤電廠脫硝系統入口流場分布不均勻，A/B側相對標準偏差較大。在工況一的條件下，對反應器出口NOX分布情況進行了測試，A側出口NOX濃度平均值為19mg/m3，相對標準偏差為110.63%；B側出口NOX濃度平均值為20mg/m3，相對標準偏差為62.74%，出口NOX濃度分布情況見圖2。

圖2 預備性試驗脫硝裝置出口NOX濃度分布情況

根據出口NOX濃度場的測試結果和圖2中柱狀分布圖可知，脫硝裝置出口NOX濃度場分布不均勻，局部區域NOX濃度過低，噴氨量過大。

3.2 噴氨優化調整

保持工況一運行方式不變，預備性試驗對脫硝裝置出口NOX濃度場的測試結果，對各噴氨調節閥進行針對性地進行調整，調整后重新對出口NOX濃度分布進行測試，A側出口NOX濃度平均值為25mg/m3，相對標準偏差為12.88%；B側出口NOX濃度平均值為32 mg/m3，相對標準偏差為10.27%，優化調整后出口NOX濃度分布情況見圖3。

圖3 優化調整后脫硝裝置出口NOX濃度分布情況

根據圖3可以明顯看出，經過優化調整后，出口截面的NOX濃度分布情況有明顯的改善，相對標準偏差小于試驗要求值15%。

3.3 檢驗性試驗

為了檢驗噴氨優化調整試驗的效果，分別在主汽流量890t/h（工況二）、522t/h（工況三）時進行了出口NOX濃度分布測試，出口NOX濃度分布情況見圖4和圖5。

圖4 工況二脫硝裝置出口NOX濃度分布情況

圖5 工況三脫硝裝置出口NOX濃度分布測試

根據圖4和圖5可知，在驗證工況下，SCR系統出口截面NOX濃度分布均勻性良好，相對標準偏差均小于要求15%。

3.4 優化調整后主要運行指標測試結果

優化調整期間，分別在主汽流量737t/h（工況一）、890t/h（工況二）、522t/h（工況三）下，對 SCR 脫硝系統的效率、氨逃逸濃度和液氨消耗量等主要運行指標進行了測試，測試結果見表2。

表2 優化調整后主要指標測試結果

通過查閱該燃煤電廠脫硝系統超低排放技術協議可知，脫硝效率的保證值為不小于85.70%、氨逃逸濃度不大于3ppm，液氨消耗量不大于126.3kg/h。根據表2中的測試結果可知，優化調整后，脫硝效率、氨逃逸濃度、液氨消耗量均滿足相應保證值的要求。并且在優化調整后，氨逃逸濃度明顯降低，尤其在常規工況（工況一）運行條件時，氨逃逸濃度減少量尤為明顯，減緩了對下游空預器等設備的影響；同時液氨消耗量也有所減少，提高了脫硝系統的經濟性。結語

綜上可知，進行完超低排放改造后的SCR脫硝系統，經噴氨優化調整試驗后，在確保NOX達標排放和脫硝效率滿足設計值的前提下，出口NOX濃度分布得到了改善，氨逃逸濃度明顯降低，液氨消耗量也有所減少，尤其是氨逃逸濃度，在主要工況下，A/B側調整后的氨逃逸濃度均降低了50%以上。脫硝系統在進行了噴氨優化調整后，建議燃煤電廠在日常運行過程中，將噴氨格柵每根支管的調節閥開度固定，做好標記，日常運行期間無需進行調整，同時避免追求過高的脫硝效率而造成整體過量噴氨，危及下游設備的安全穩定運行[3]。機組長周期運行后，由于煤種變化、燃燒工況改變等原因引起煙氣流場變化，需要再次進行噴氨優化調整，必要時可利用數值模擬技術進行優化模擬，開展更深層次的優化調整。

[1]周新剛，林曉，趙晴川，等.某電廠300MW燃煤機組SCR噴氨優化調整試驗研究[J].電站系統工程，2016,32(2)：43-46.

[2]趙宇，那欽.SCR煙氣脫硝系統噴氨優化實例分析[J].內蒙古電力技術.2016,34（4）：78-85.

[3]方朝君，余美玲，郭常青.燃煤電站脫硝噴氨優化研究[J].工業安全與環保.2014,40（2）：25-27。

于洪海（1982-），男，遼寧沈陽人，碩士，高級工程師，目前主要從事電廠環境技術監督和污染治理研究工作。