降低SCR系統(tǒng)噴氨量的運行調(diào)整措施

1、關于降低SCR系統(tǒng)噴氨量的運行調(diào)整措施【摘要】在SCR脫硝系統(tǒng)運行中，氨氣的噴入量應根據(jù)SCR反應器出口NOx濃度及保證的脫硝效率通過噴氨調(diào)節(jié)門進行調(diào)節(jié)，噴氨量少會使脫硝效率過低，過大容易導致氨逃逸率上升造成尾部煙道積灰，影響鍋爐安全運行，且經(jīng)濟性降低較多。本文根據(jù)長期運行經(jīng)驗，簡單談談在保證脫硝效率的基礎上，降低噴氨量的措施?！娟P鍵詞】SCR脫硝 NOx濃度 脫硝效率 噴氨量1 SCR系統(tǒng)概述河南華潤電力古城有限公司2320MW機組煙氣脫硝工程采用選擇性催化還原（SCR）脫硝工藝，每臺鍋爐配置兩個反應器，液氨卸料、儲存、蒸發(fā)等為公用系統(tǒng)。脫硝系統(tǒng)在設計工況、入口NOx濃度450mg/Nm、處

2、理100%煙氣量、在布置2層催化劑條件下脫硝裝置脫硝效率均不小于80%。氨逃逸率指SCR反應器出口煙氣中氨的濃度（ppm），轉(zhuǎn)換成6%氧量、標態(tài)、干基的數(shù)值。我公司要求氨逃逸率小于3ppm。鍋爐SCR入口煙溫在320420，維持煙囪出口NOx含量90mg/Nm和氨氣含量3ppm。1.1系統(tǒng)工藝流程公用系統(tǒng)制備的氨氣輸送至爐前，通過混合器與稀釋風混合稀釋后進入煙道，稀釋風通過煙道內(nèi)的渦流混合器與煙氣進行充分、均勻的混合后進入反應器，在催化劑的作用下，氨氣與煙氣中的NOx反應生成氮氣和水從而達到除去氮氧化物的目的。氨氣的噴入量應根據(jù)出口濃度及脫硝效率通過噴氨調(diào)節(jié)門進行調(diào)節(jié)，噴氨量少會使脫硝效率過低

3、，過大容易導致氨逃逸率上升造成尾部煙道積灰。脫硝系統(tǒng)的反應器是布置在省煤器與空氣預熱器之間，鍋爐燃燒產(chǎn)生的飛灰將流經(jīng)反應器。為防止反應器積灰，每層反應器入口布置有吹灰器，通過吹灰器的定期吹掃來清除催化劑上的積灰。公用系統(tǒng)氨氣的制備過程實際上是液氨的氣化過程，液氨存儲在液氨儲罐中，通過氨站蒸發(fā)器的加熱器對液氨進行加熱；液氨受熱蒸發(fā)氣化成氨氣，通過蒸發(fā)器后的調(diào)節(jié)閥可控制緩沖罐內(nèi)的壓力；蒸發(fā)器內(nèi)的壓力和溫度可通過調(diào)節(jié)液氨調(diào)節(jié)門和蒸汽調(diào)節(jié)門來控制。1.2 SCR反應器鍋爐配置2臺SCR反應器，反應器設計成煙氣豎直向下流動，反應器入口設有氣流均布裝置。反應器入口段設導流板，對于反應器內(nèi)部易于磨損的部位布

4、置有必要的防磨措施。反應器內(nèi)部各類加強板、支架將設計成不易積灰的型式，同時將考慮熱膨脹的補償措施。1.3 SCR系統(tǒng)催化劑催化劑（鐵、釩、鉻、鈷或鉬等金屬）是SCR系統(tǒng)中最關鍵的部件，催化劑模塊是在現(xiàn)場安裝的一個基本單元，其組件如下圖所示。由若干片或塊催化劑元件組成一個催化劑單元，再由若干催化劑單元組合在一起，加上外框就構(gòu)成一個催化劑模塊。我司的催化劑采用蜂窩式。2 SCR系統(tǒng)工作原理Selective Catalytic Reduction （選擇性催化還原法），利用NH3和催化劑（鐵、釩、鉻、鈷或鉬等金屬）在溫度200450時將NOx還原成N2。由于NH3具有選擇性，只與NOx發(fā)生反應，基

5、本不與O2反應，所以稱為選擇性催化還原脫硝。其主要化學反應如下：4NH3+4NO+O24N2+6H2O4NH3+2NO2+O23N2+6H2O其反應產(chǎn)物為對環(huán)境無害的水和氮氣，但只有在800以上的條件下才具備足夠的反應速度，工業(yè)應用時須安裝相關反應的催化劑，在催化劑的作用下其反應溫度降至400左右，鍋爐省煤器后溫度正好處于這一范圍內(nèi)，這為鍋爐脫硝提供了有利條件。在實際工程中通過反應器進出口的NOx分析儀表測量NOx的濃度，經(jīng)DCS控制系統(tǒng)計算比較后將信號反饋給氨流量調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)閥根據(jù)反饋信號來控制噴入煙道中的氨量，從而保證設計的脫硝效率。系統(tǒng)在正常運行時，噴入反應器內(nèi)的氨不能全部與NOx進行反

6、應，未參加化學反應的氨會隨煙氣或飛灰從反應器的出口被帶入下游的空氣預熱器，這種現(xiàn)象稱為氨的逃逸。通常所說的氨逃逸率是指反應器出口煙氣中氨的濃度（ppm），轉(zhuǎn)換成6%氧量、標態(tài)、干基的數(shù)值。3 SCR系統(tǒng)運行中存在的問題3.1 SCR與鍋爐效率之間的矛盾 鍋爐燃燒器改造后共有6層煤粉燃燒器，主燃燒區(qū)域與二次風均等布置。改造后要求省煤器出口NOx排放量400mg/Nm3(O2=6%)、飛灰含碳量小于2.0%。在脫硝改造后運行中，鍋爐機械不完全燃燒熱損失與脫硝效率存在矛盾。如果燃燒器區(qū)域二次風量小，省煤器出口NOx排放量可以控制，但是飛灰含碳量較高，最高時達到3.6%。反之，省煤器出口NOx排放量將

7、大幅升高約150 mg/Nm3。另外，上層的燃燒器每增投運一只，省煤器出口NOx排放量大約增加30 mg/Nm3 。3.2在保證脫硝效率的基礎上，噴氨量相對較多。3.2.1 噴氨自動調(diào)節(jié)效果差 我司噴氨自動有兩套控制方式：PLC模塊自動控制和DCS系統(tǒng)自動控制。DCS自動控制在入爐煤摻配不均勻時自動控制反應較差。從自動趨勢來看，噴氨調(diào)門自動略滯后于NOx值變化，這就造成SCR出口NOx值短時過高。在采用PLC自動控制方式時，噴氨調(diào)門自動變化更大，有時甚至關至0%，其后果就是SCR出口NOx值嚴重超出設計值。而SCR出口NOx值過高時，噴氨調(diào)門自動又會大幅開啟，使噴氨量增加。3.2.2 鍋爐SC

8、R出口NOx與脫硫進口NOx存在偏差 在鍋爐實際運行中，由于NOx、氧量取樣點工作環(huán)境較差，位置不同，存在取樣管堵塞程度不一造成NOx值、氧量存在偏差，往往是脫硫進口NOx值、氧量值遠高于SCR出口NOx值、氧量值。為控制總NOx排放量，只好增加SCR噴氨量。3.3 SCR吹灰壓力達不到設計能力 脫硝系統(tǒng)的反應器是布置在省煤器與空氣預熱器之間，鍋爐燃燒產(chǎn)生的飛灰將流經(jīng)反應器。為防止反應器積灰，每層反應器入口布置有吹灰器，通過吹灰器的定期吹掃來清除催化劑上的積灰。我司SCR吹灰汽源取自空預器吹灰高壓汽源，引至鍋爐后屏出口，設計吹灰壓力1.5Mpa。但是在實際運行中，由于空預器吹灰汽源還帶有GGH

9、連續(xù)吹灰用蒸汽，所以在進行SCR吹灰時實際吹灰壓力在0.60.8Mpa之間，吹灰效果不理想，影響催化、還原。3.4 稀釋風量過小 稀釋風機選型過小，經(jīng)過一次更換后，風壓、風量仍然達不到設計值，在運行中，空氣量少則對氨氣稀釋、混合能力降低，容易形成噴氨量不均。4 SCR系統(tǒng)運行中的調(diào)整措施4.1對SCR裝置運行煙氣溫度的調(diào)整4.1.1通過調(diào)整省煤器進口煙氣旁路擋板開度將SCR進口煙氣溫度控制在310430之間，當調(diào)整失靈或排煙溫度過低超過規(guī)定范圍時應停止噴氨。反應器入口煙氣溫度應滿足催化劑最高連續(xù)運行溫度和最低連續(xù)運行溫度的要求；當反應器入口煙氣溫度高于最高連續(xù)運行溫度或低于最低連續(xù)運行溫度時，

10、則停止噴氨；運行時催化劑床層升溫或降溫速率應12/min；SCR噴氨最低連續(xù)運行溫度受鍋爐燃煤硫含量及SCR入口NOx濃度影響而變化。在最低設計運行煙氣溫度下，噴入煙道內(nèi)的NH3易與NOx反應生成硫酸銨鹽，氨鹽沉積在催化劑中會引起催化劑失活，且大量沒反應的氨氣會造成空預器低溫段嚴重積灰堵塞；SCR入口煙氣溫度大于最高連續(xù)運行溫度時，容易引起催化劑燒結(jié)，降低脫硝性能。4.2 對鍋爐運行燃燒中氧量的調(diào)整在鍋爐運行中，保持最佳的氧量值可以使鍋爐處于經(jīng)濟工況下運行，若氧量過大，將會造成NOx濃度過大，增大了噴氨量，根據(jù)長期運行經(jīng)驗，我公司氧量經(jīng)驗公式為O2=（700/負荷MW）+0.5。在實際運行中，

11、適時根據(jù)煤質(zhì)、爐膛出口NOx值進行微調(diào)，在保證經(jīng)濟燃燒的前提下，減少鍋爐主燃燒區(qū)域的氧量，從上部分級送風，盡量減少煤粉燃燒器的投入量。通過燃燒調(diào)整，是控制耗氨量的主要調(diào)整手段。4.3 對SCR運行中噴氨量的調(diào)整根據(jù)鍋爐負荷、燃料量、反應器入口NOx濃度、脫硝效率、噴氨調(diào)門自動跟蹤情況調(diào)及時對噴氨量自動進行人為干預，防止噴氨調(diào)門大幅波動，這樣既保證了脫硝效率的穩(wěn)定，也減少了氨氣的使用。4.4 加強對SCR系統(tǒng)的吹灰目前脫硝系統(tǒng)吹灰吹掃頻率為每班一次。我們執(zhí)行時每個反應器從最上層開始吹掃，每層的吹灰器逐只、依次吹掃。吹灰前系統(tǒng)要充分疏水，注意避免蒸汽帶入冷凝水，以維持SCR吹灰壓力在1.0Mpa以

12、上。同時增加一次吹灰。通過觀察，在爐膛燃燒參數(shù)相差不大的情況下，吹灰后噴氨量大致減少3Nm/H左右。下表中所列是SCR脫硝裝置的重要設定點和運行參數(shù)范圍。在SCR脫硝裝置正常運行時，應加強鍋爐燃燒調(diào)整，以確保系統(tǒng)的正常運行。序號項目設計設定值范圍單位出口煙道內(nèi)凈煙氣中的NOx濃度100（80%脫硝效率）5090ppm入口煙道中原煙氣的平均溫度420320420出口煙道中凈煙氣的平均溫度420320420煙氣通過催化劑層的壓降200（80%脫硝效率）150250Pa稀釋空氣流量400035004500Nm3/h氨（NH3）流量1400125Kg/h吹灰蒸汽壓力1.00.81.5MPag氣氨（NH

13、3）供應壓力0.250.20.3MPag5運行調(diào)整效果通過以上幾個方面的調(diào)節(jié)，在日常運行工作中，與兄弟運行值相比較，在保證脫硝效率的條件下，通過調(diào)整，我值#1機組所用的氨量最低，提高了脫硝系統(tǒng)的經(jīng)濟性。值別#1脫硝效率#1NOx#1用氨量#1脫硝投運率#1單位耗氨量#2脫硝效率#2NOx#2用氨量#2脫硝合格率#2單位耗氨量186 71 16211 99.4%6.0 76 65 18668 99.5%6.0 284 72 15659 99.0%5.8 77 63 20188 99.8%6.6 384 72 17002 99.1%5.7 77 65 18617 99.3%6.1 486 76 15860 98.9%5.5 77 66 18002 98.3%6.1 584 77 13874 98.9%5.3 77 6