300 MW燃气机组余热锅炉SCR烟气脱硝系统喷氨优化调整试验分析

发表时间：2018-01-10T10:16:59.383Z 来源：《电力设备》2017年第27期 作者： 刘金亮 李永华 智丹 庄英乐

[导读] 摘要：SCR脱硝反应器出口NOX质量浓度分布不均匀会造成氨逃逸率高、还原剂消耗量增加等问题。某电厂燃气-蒸汽联合循环机组300 MW余热锅炉SCR烟气脱硝系统经优化调整，SCR反应器出口NOX质量浓度分布不均匀度由44.2%降低至14.5％，SCR系统脱硝效率由72.99％提高到75.12％。

（华北电力大学 河北保定 071000）

摘要：SCR脱硝反应器出口NOX质量浓度分布不均匀会造成氨逃逸率高、还原剂消耗量增加等问题。某电厂燃气-蒸汽联合循环机组300 MW余热锅炉SCR烟气脱硝系统经优化调整，SCR反应器出口NOX质量浓度分布不均匀度由44.2%降低至14.5％，SCR系统脱硝效率由72.99％提高到75.12％。平均氨逃逸浓度由7.98 ppm降低至3.73 ppm。在满足脱硝效率的前提下，大幅降低了SCR出口NOX的质量浓度偏差和氨逃逸率，提高了系统的脱硝效率，从而使系统运行的经济性和安全性得到显著提升。 关键词：SCR烟气脱硝系统；余热锅炉；NOX测量；氨逃逸；喷氨调整 0 前言

随着我国电力工业的发展，NOX排放量与日俱增，NOX所产生的污染及其影响越来越引起人们的关注。目前新建的火力发电机组基本上要求安装选择性催化还原法（SCR）烟气脱硝装置来降低NOX排放[1]。

通常设计单位会对SCR烟气脱硝系统的烟道、反应器内的流场进行优化设计。但在实际运行中，由于现场空间限制等因素的影响，SCR烟气脱硝催化剂入口的烟气流场并不均匀。此外，烟气脱硝系统所用的催化剂活性在不同位置也有差异，最终导致SCR反应器内NOX和氨浓度场不匹配，这样造成的后果有：（1）造成出口NOX质量浓度分布不均匀，脱硝效率达不到设计值[2]；（2）氨耗量显著增加，氨逃逸量增大，造成设备的腐蚀和环境污染等问题[3]；（3）催化剂性能和使用寿命降低，系统运行和检修成本增加[4]。

北京某热电有限责任公司“二拖一”燃气-蒸汽联合循环机组自投产以来，运行稳定，排放标准满足环保排放要求。但华北地区近年出现较多的雾霾天气，环保部提出更严格的大气环保指标。因此，有必要对此余热锅炉SCR烟脱硝系统进行喷氨优化调整试验分析，通过测量SCR烟气脱硝系统运行时反应器出口的NOX质量浓度及氨逃逸量，进而调整SCR反应器内不同区域的喷氨量，使喷氨量与NOX质量浓度分布相吻合，降低SCR出口NOX的质量浓度偏差和氨逃逸率，提高SCR烟气脱硝装置运行的经济性和安全性，对于优化SCR烟气脱硝系统运行状况具有很强的实际意义[5]。 1 试验方案

喷氨优化调整是通过手动调节SCR烟气脱硝装置入口每根喷氨支管的喷氨量，使SCR烟气脱硝系统出口NOX和NH3分布更均匀，提高SCR烟气脱硝系统的可用率[2]。根据北京某电厂实际情况，制定如下试验方案。 1.1 试验目的

喷氨优化调整是通过手动调节SCR烟气脱硝装置入口每根喷氨支管的喷氨量，使SCR烟气脱硝系统出口NOX和NH3分布更均匀，提高SCR烟气脱硝系统的可用率[2]。 1.2 试验内容

1.2.1满负荷工况测试

测量机组满负荷运行时反应器出口的NOX浓度分布和氨逃逸浓度分布，初步评估脱硝装置氨喷射流量分配状况。 1.2.2喷氨格栅优化调整

在机组满负荷下，根据SCR反应器出口截面的NOX浓度分布，对反应器入口竖直烟道上喷氨格栅的手动阀门开度进行调节，最大限度提高出口的NOX浓度分布均匀性。 1.2.3性能评估测试

在完成喷氨优化调整之后，在机组满负荷下测量SCR反应器出口NOX浓度分布和氨逃逸浓度，并在50%负荷下进行校核测试。 1.3试验方法 1.3.1测点布置

本试验地点为北京某电厂燃气-蒸汽联合循环机组2号余热锅炉尾部烟道SCR烟气脱硝装置。试验采用网格法分区测量，SCR烟气脱硝装置出口烟道由北到南平均分为7个区域，每一区域6个测点，共计42个点。

喷氨管道由北向南均匀分布，共分为七个区域，每个区域有三个喷氨阀门，分别调节区域内的喷氨流量。 1.3.2理论计算

烟气中NOX浓度（标干态，氧量15%）计算公式[7]为：

图8 优化调整后50%负荷工况下NOX浓度分布云图 3 结论及建议

通过对脱硝系统的喷氨格栅的优化调节，SCR烟气脱硝装置出口NOX浓度分布不均匀度由44.2%降低到14.51%，NOX浓度分布均匀性得到显著改善，SCR系统脱硝效率由72.99％提高到75.12％，提高了SCR系统脱硝效率。此外，通过调节喷氨格栅的阀门，整体平均氨逃逸量由7.98 ppm降低到3.73 ppm，在电厂长期运营情况下，能够减少氨水用量，提高催化剂性能和使用寿命，降低系统运行和检修成本。

为了进一步提高SCR烟气脱硝系统效率，对脱硝系统改造建议如下：

（1）由试验数据得知目前脱硝出口NOX浓度和氨逃逸浓度仍然有进一步降低的可能，建议加装催化剂层，使剩余的NOX和NH3继续发生反应，从而使得烟囱位置排放NOX浓度更低。

（2）通过对SCR烟气脱硝系统的喷氨优化调整，可以降低SCR反应器出口NOX的相对标准偏差以及SCR反应器出口烟道处与烟囱入口处的NOX质量浓度的偏差。为确保脱硝装置安全经济运行，应定期进行喷氨优化调整，使氨与烟气混合均匀，防止因片面追求过高的脱硝效率而造成整体过量喷氨，危及下游设备的安全稳定运行[9]。 参考文献：

[1] 朱林,吴碧君,段玖祥,曹林岩,刘汉强,赵禹,曹莉莉. SCR烟气脱硝催化剂生产与应用现状[J]. 中国电力,2009,(08):61-64. [2] 廖永进,徐程宏,余岳溪,湛志钢,温智勇,廖宏楷. 火电厂SCR烟气脱硝装置的运行优化研究[J]. 锅炉技术,2008,(05):60-63. [3] 梁川,沈越. 1000MW机组SCR烟气脱硝系统优化运行[J]. 中国电力,2012,(01):41-44.

[4] 曹志勇,谭城军,李建中,金东春,陆建伟,陈彪. 燃煤锅炉SCR烟气脱硝系统喷氨优化调整试验[J]. 中国电力,2011,(11):55-58. [5] 刘晓敏. 烟气脱硝SCR装置喷氨优化研究[J]. 热力发电,2012,(07):81-83.

[6] 李德波,廖永进,徐齐胜,曾庭华. 电站锅炉SCR脱硝系统现场运行优化[J]. 广东电力,2014,(05):16-19.

[7] 环境保护部科技标准司.GB 13223-2011火电厂大气污染物排放标准[S].北京：中国环境科学出版社，2012. [8] DL/T 260-2012，燃煤电厂烟气脱硝装置性能验收试验规范[S].

[9] 方朝君,余美玲,郭常青. 燃煤电站脱硝喷氨优化研究[J]. 工业安全与环保,2014,(02):25-27.

作者简介：刘金亮（1992-10），男，汉族，籍贯：山东省济宁市，学历：硕士研究生，研究方向：电厂污染物检测