燃煤電廠(chǎng)NOx脫硝測(cè)點(diǎn)與脫硫測(cè)點(diǎn)“倒掛現(xiàn)象”分析

1、燃煤電廠(chǎng)NOx脫硝測(cè)點(diǎn)與脫硫測(cè)點(diǎn)“倒掛現(xiàn)象”分析摘要：由于國(guó)家環(huán)保局在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)是以脫硫出口煙氣NOx濃度為標(biāo)準(zhǔn)，而 大多數(shù)電廠(chǎng)以脫硝出口 NOx濃度來(lái)調(diào)節(jié)噴氨量。由于測(cè)量采用的CEMS系統(tǒng)不同 造成的偏差，安裝位置不同造成的偏差，煙道內(nèi)煙氣流場(chǎng)不均勻，SCR反應(yīng)不均 勻等，這樣就會(huì)導(dǎo)致脫硝出口 NOx濃度與脫硫出口 NOx濃度呈倒掛現(xiàn)象”這個(gè) 問(wèn)題長(zhǎng)期以來(lái)一直困擾著運(yùn)行人員。本文著重分析產(chǎn)生倒掛現(xiàn)象的原因，為電 廠(chǎng)消除此種現(xiàn)象提供技術(shù)指導(dǎo)。關(guān)鍵詞：脫硝，CEMS，流場(chǎng)，倒掛現(xiàn)象0引言所謂NOx倒掛問(wèn)題是指煙氣在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中顯示的脫硫系統(tǒng)出口 NOx濃度 略大于脫硝系統(tǒng)出口 NOx濃度。脫硝

2、系統(tǒng)投運(yùn)以來(lái)，一直存在脫硫系統(tǒng)出口 NOx 濃度比脫硝系統(tǒng)出口濃度偏高的現(xiàn)象。對(duì)脫硫系統(tǒng)煙氣分析儀通入標(biāo)氣后，顯示 準(zhǔn)確，同樣對(duì)脫硫系統(tǒng)煙氣分析儀通入標(biāo)氣后顯示也是準(zhǔn)確的。1脫硝脫硫方法簡(jiǎn)介1.1脫硝方法簡(jiǎn)介煙氣脫硝技術(shù)是煙氣通過(guò)還原劑把NOx還原為N2的一種技術(shù)。目前我國(guó)的 脫硝技術(shù)還尚不成熟，主要以國(guó)外引進(jìn)的技術(shù)為主。國(guó)外應(yīng)用較多的是選擇性催 化還原法（SCR）、選擇性非催化還原法（SNCR）以及聯(lián)合法（SNCR-SCR）。選擇性催化還原法是指在催化劑的作用下，利用NH3或尿素將煙氣中的NOx 還原為N2和H2O。SCR法是世界上應(yīng)用最多且最為成熟最有效的煙氣脫硝技術(shù)， 其脫硝效率可達(dá)到9

3、0%。選擇性非催化還原法是在沒(méi)有催化劑的條件，高溫噴入還原劑使其迅速分解 為NH3，NH3與煙氣中的NOx進(jìn)行反映生成N2。SNCR工藝簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)單，投 資成本低，適用于老機(jī)組的改造，但脫硝效率較低，一般為25%40%。聯(lián)合脫硝技術(shù)是一種SCR技術(shù)和SNCR技術(shù)的結(jié)合，將還原劑直接噴進(jìn)爐膛 內(nèi)，高溫下脫去部分NOx，然后未反應(yīng)的還原劑進(jìn)入SCR反應(yīng)器與剩余的NOx進(jìn) 行催化反應(yīng)。脫硫率可達(dá)80%，其優(yōu)缺點(diǎn)介于SCR和SNCR之間。1.2脫硫方法簡(jiǎn)介煙氣脫硫技術(shù)是減少煙氣中SO2含量的有效方法之一，傳統(tǒng)的煙氣脫硫方法 有干法脫硫、濕法脫硫和半干法脫硫。干法脫硫的原理是用催化劑或吸收劑來(lái)脫除煙氣

4、中SO2,這些催化劑或吸收 劑是固態(tài)的粉末或顆粒。典型的干法脫硫技術(shù)有氧化物法和活性炭法等，此技術(shù) 在含硫量較低的情況下脫硫率較高，但脫硫產(chǎn)物不能循環(huán)使用。濕法脫硫則與干法脫硫完全不同，所用給的吸收劑是液體，液體吸收劑來(lái)吸 收煙氣中的SO2。常用的濕法脫硫工藝有石灰石/石灰-石膏、海水脫硫工藝。濕 法脫硫技術(shù)是我國(guó)大部分電廠(chǎng)所采用的煙氣脫硫技術(shù)，此技術(shù)的成本較低、循環(huán) 性大、脫硫效率高、脫硫后的產(chǎn)品易于回收利用，但系統(tǒng)比較復(fù)雜、設(shè)備成本比 較高。半干法是介于干法和濕法之間的脫硫方法。主要有噴霧半干法、爐內(nèi)噴鈣爐 后活化法、灰外循環(huán)增勢(shì)半干法和煙道流化床脫硫法等。2 倒掛現(xiàn)象”分析下圖為某電廠(chǎng)脫

5、硝A/B側(cè)煙道NOx濃度與脫硫煙囪NOx濃度對(duì)比數(shù)據(jù)， 從圖上可以看出，脫硝出口與脫硫出口 NOx濃度測(cè)量存在“倒掛現(xiàn)象，濃度存在 偏差。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)主要是CEMS系統(tǒng)不同造成的偏差，安裝位置不同造成的偏差， 煙道內(nèi)煙氣流場(chǎng)不均勻，SCR反應(yīng)不均勻等，使得脫硫脫硝出口 NOx存在偏差。某電廠(chǎng)脫硝脫硫NOx測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比2.1 CEMS系統(tǒng)不同造成的偏差環(huán)保規(guī)范認(rèn)可以下的三種測(cè)量方式，三種測(cè)量方式各有所長(zhǎng)，其中完全抽取 法在目前國(guó)內(nèi)脫硫、脫硝項(xiàng)目中采用最多。2.1.1完全抽取法分為紅外吸收法和紫外吸收法，其原理基于氣體分子對(duì)特定譜段的光的吸收， 測(cè)量其衰減度，計(jì)算得到對(duì)應(yīng)氣體的濃度。由于煙氣中含塵、

6、含水，必須對(duì)煙氣 抽取管路加熱，必須在煙氣進(jìn)入分析儀表前作除水、除塵處理。2.1.2稀釋抽取法潔凈的稀釋空氣，以臨界狀態(tài)通過(guò)音速小孔時(shí)產(chǎn)生恒定的流量，獲得穩(wěn)定的 大比例（如1： 100）稀釋空氣。煙氣稀釋后被抽取送入分析儀表，測(cè)量得到污染 物的濃度。通常煙氣稀釋后傳輸時(shí)可不再做加熱，微量采樣減少了對(duì)樣氣的處理 工作量，但是對(duì)分析儀表的精度要求更高，需要嚴(yán)格控制稀釋比。2.1.3直接測(cè)量法紅外或紫外分析儀表直接安裝在煙道上，不用將煙氣抽取出來(lái)。大多數(shù)電廠(chǎng)脫硝系統(tǒng)與脫硫系統(tǒng)采用同種CEMS系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量，也有部分電 廠(chǎng)采用兩種不同CEMS測(cè)量方法，相同測(cè)量方法對(duì)同種被測(cè)氣體測(cè)量基本不存在 偏差，當(dāng)使

7、用不同測(cè)量方法時(shí)，由于取樣方式、煙氣預(yù)處理方式、測(cè)量分析方式、 現(xiàn)象標(biāo)定校準(zhǔn)方式不同，會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果造成一定的差異，此種現(xiàn)象也是造成煙氣 NOx呈現(xiàn)“倒掛現(xiàn)象的一個(gè)原因。2.2安裝位置不同造成的偏差脫硝出口 NOx測(cè)點(diǎn)安裝位置一般位于SCR煙道出口至空預(yù)器入口之間煙道， 此部分煙氣溫度在300C-350C之間；脫硫出口 NOx測(cè)點(diǎn)一般位于煙囪部位，此 部分煙氣溫度在130C-150C之間，測(cè)量環(huán)境的不同，也是造成煙氣NOx呈現(xiàn)“倒 掛現(xiàn)象的一個(gè)原因。一般電廠(chǎng)脫硝采用雙煙道布置，在空預(yù)器后，煙道合并為一個(gè)煙道，進(jìn)行除 塵、脫硫工藝，煙氣會(huì)進(jìn)一步混合，使得脫硝出口 NOx測(cè)量與脫硫出口 NOx測(cè) 量

8、存在差異，產(chǎn)生倒掛現(xiàn)象。2.3煙道內(nèi)煙氣流場(chǎng)不均勻國(guó)內(nèi)大多數(shù)電廠(chǎng)采用雙煙道布置，煙氣由鍋爐到輸送至煙道，由于壓力、溫 度、流速等各種因素影響，煙氣流場(chǎng)不盡相同，為了調(diào)整煙氣流場(chǎng)，在煙道內(nèi)部 設(shè)置導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，調(diào)平各區(qū)域流場(chǎng)，在開(kāi)始階段，流場(chǎng)均能保持相對(duì)均勻狀態(tài)，經(jīng) 過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，導(dǎo)流裝置的磨損，使得煙氣流場(chǎng)呈現(xiàn)不均勻變化狀態(tài)，且呈現(xiàn)多 樣性，無(wú)規(guī)律的變化。NOx測(cè)量一般在煙道布置一個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)位置相對(duì)固定，當(dāng)流場(chǎng)發(fā)生變化后， 測(cè)量也同時(shí)發(fā)生變化，導(dǎo)致各點(diǎn)測(cè)量不能準(zhǔn)確反應(yīng)整個(gè)煙道NOx濃度，再經(jīng)過(guò)除 塵煙道、脫硫煙道、煙囪的進(jìn)一步混合，NOx測(cè)量也會(huì)存在差異。某些電廠(chǎng)脫硝 出口煙道比較短，煙氣未能充分混合，產(chǎn)生倒掛現(xiàn)象。2.4 SCR反應(yīng)不均勻每個(gè)煙道只有一個(gè)自動(dòng)氨量調(diào)節(jié)閥，在入口煙氣NOx濃度分布不均勻、以及 催化劑性能偏差較大的時(shí)候，使得出口 NOx分布偏差很大，此種情況也是脫硝出 口與脫硫出口產(chǎn)生“倒掛現(xiàn)象”的原因之一。3結(jié)論及建議經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，脫硝出口與脫硫出口產(chǎn)生“倒掛現(xiàn)象的主要原因是CEMS系 統(tǒng)不同造成的偏差，安裝位置不同造成的偏差，煙道內(nèi)煙氣流場(chǎng)不均勻，SCR反 應(yīng)不均勻等；建議利用CFD數(shù)值模擬軟件對(duì)電廠(chǎng)脫硝SCR反應(yīng)器流場(chǎng)進(jìn)行模擬