“矩陣式測量法”在脫硝系統(tǒng)的應(yīng)用

張玉龍，王 海，聶名清

（酒鋼集團宏晟電熱公司，甘肅嘉峪關(guān)，735100）

前言

某電廠350 MW 發(fā)電機組，其鍋爐為東鍋DG-1208/25.4-II4 型超臨界直流鍋爐，配置2 臺型號為LAP11284/2400 三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，脫硝系統(tǒng)采取SCR 脫硝方式。自2014年投產(chǎn)以來，脫硝系統(tǒng)調(diào)試投運采取理想煙氣流場調(diào)整方式，假想煙氣在煙道內(nèi)的濃度分布為中間高兩側(cè)低的“屋脊式”分布，脫硝系統(tǒng)噴氨通過U型管差壓流量計測試、調(diào)整，同樣采取“屋脊式”噴氨的粗略控制方式，如圖1，沿煙道寬度方向中間噴氨量多，兩側(cè)噴氨量少。

圖1 “屋脊式”噴氨控制示意圖

1 脫硝系統(tǒng)傳統(tǒng)控制方式存在的弊端

2017 年機組超低排放改造后，粗略的控制方式造成鍋爐脫硝系統(tǒng)氨逃逸大幅度增加，逃逸的氨與煙氣中SO2反應(yīng)生成硫酸氫氨堵塞空氣預(yù)熱器、布袋除塵器，同等工況增加風(fēng)機運行出力，影響機組安全經(jīng)濟運行。

以該廠#2 機組為例，2020 年1 月機組檢修對兩臺空氣預(yù)熱器蓄熱元件全部進行更換，機組啟動后A、B 兩側(cè)空氣預(yù)熱器煙氣阻力分別為1.52 kPa、1.48 kPa，脫硝系統(tǒng)依舊采取理想煙氣流場“屋脊式”噴氨的調(diào)整控制方式，由于脫硝系統(tǒng)噴氨與煙氣流場不匹配，氨逃逸最大達5.5×10-6，如圖2。2020 年2 月中旬A 空氣預(yù)熱器煙氣壓差增長至2.15 kPa，如圖3，限制了機組帶負荷能力。

圖2 超低排放改造后鍋爐脫硝系統(tǒng)氨逃逸趨勢圖

圖3 超低排放改造后脫硝系統(tǒng)氨逃逸造成空氣預(yù)熱器煙氣阻力上漲趨勢圖

2 脫硝系統(tǒng)控制調(diào)整方式的優(yōu)化

2020 年一季度，針對該廠#2 機組脫硝氨逃逸大，空氣預(yù)熱器煙氣壓差快速上漲問題，從脫硝反應(yīng)原理上研究鍋爐脫硝系統(tǒng)噴氨均勻性與煙氣流場匹配性的控制，結(jié)合檢修在脫硝系統(tǒng)出口煙道等距離開10個煙氣測量孔，在“屋脊式”噴氨控制基礎(chǔ)上，采取矩陣式多點測量方式進行煙氣NOx 分布情況測試?！熬仃囀健倍帱c測量，即利用煙氣分析儀沿煙道深度方向每1 m 設(shè)置一個測量點，每個測孔共計2 個點進行測量取數(shù)，見圖4，根據(jù)測量數(shù)據(jù)大小及分布位置統(tǒng)計分析，反向指導(dǎo)9 組噴氨手動調(diào)閥開度調(diào)整、修正，直至全負荷工況脫硝系統(tǒng)出口煙氣NOx 與各氨氣噴嘴噴氨量相匹配，提高脫硝系統(tǒng)反應(yīng)效率。

圖4 “矩陣式”多點測量調(diào)整原理示意圖

優(yōu)化調(diào)整前①～⑨手動調(diào)閥開度依次為35%、45%、55%、65%、70%、65%、55%、45%、35%，機組滿負荷運行，脫硝系統(tǒng)入口煙氣NOx 含量350 mg/m3，小時耗氨量0.124 t，脫硝效率為86.3%。根據(jù)矩陣式多點測量數(shù)據(jù)分布情況，調(diào)整、修正9組噴氨手動調(diào)閥開度，優(yōu)化調(diào)整后①～⑨手動調(diào)整閥開度依次為47%、52%、59%、61%、66%、68%、55%、53%、39%。機組滿負荷運行，脫硝系統(tǒng)入口煙氣NOx 含量350 mg/m3，小時耗氨量降至0.107 t，脫硝效率提高至89.6%。

3 脫硝系統(tǒng)優(yōu)化控制調(diào)整的效果

優(yōu)化控制前，測量脫硝系統(tǒng)出口煙道20個測量點煙氣NOx分布情況，最高點為62 mg/m3，最低點為33 mg/m3，偏差29 mg/m3，偏差率接近100%。

優(yōu)化控制后，測量脫硝系統(tǒng)出口煙道20個測量點煙氣NOx分布情況，最高點為42 mg/m3，最低點為37 mg/m3，偏差5 mg/m3，偏差率13.5%，如圖5。

圖5 優(yōu)化控制前后脫硝系統(tǒng)出口NOx測量值統(tǒng)計柱狀圖

#2 機組不同負荷工況鍋爐脫硝系統(tǒng)出口20 個取樣點煙氣NOx偏差均在5 mg/m3以內(nèi)，氨逃逸小于1.5×10-6，如圖6。隨機組運行時間的增長，鍋爐煙道流場發(fā)生一定變化，因此制定每季度對脫硝系統(tǒng)噴氨均勻性與煙氣的匹配性進行復(fù)測、調(diào)整。#2 機組運行8個月，機組95%負荷率，A、B 兩側(cè)空氣預(yù)熱器煙氣壓差分別為1.47 kPa、1.43 kPa，保持穩(wěn)定，見圖7。

圖6 優(yōu)化控制后鍋爐脫硝系統(tǒng)氨逃逸趨勢圖

圖7 優(yōu)化控制后空氣預(yù)熱器煙氣阻力變化趨勢圖

4 結(jié)語

“矩陣式測量法”在脫硝系統(tǒng)的應(yīng)用，細化完善了傳統(tǒng)脫硝系統(tǒng)測試調(diào)整方法，脫硝系統(tǒng)噴氨均勻性與煙氣流場匹配性更強，更加適應(yīng)火力發(fā)電廠超低排放NOx控制需求。脫硝系統(tǒng)氨氣與煙氣中NOx的對應(yīng)關(guān)系增強，反應(yīng)效率增加，氨逃逸顯著降低，節(jié)省液氨單耗，有效抑制空氣預(yù)熱器等后續(xù)系統(tǒng)亞硫酸氫氨沉積堵塞，保證機組運行安全。