于洪海 譚 袖 李 超 曲立濤 佟 穎

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

燃煤機(jī)組超低排放改造后SCR噴氨優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)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(xué)研究院東北分院 遼寧沈陽 110180 2遼寧宇潔環(huán)保咨詢有限公司 遼寧沈陽 110000）

以某燃煤電廠300MW機(jī)組超低排放改造后的脫硝系統(tǒng)研究對(duì)象，開展噴氨優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)，在確保NOX達(dá)標(biāo)排放和脫硝效率滿足設(shè)計(jì)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(yùn)行提供保障。

SCR；超低排放；優(yōu)化調(diào)整

引言

在《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13223-2011）發(fā)布實(shí)施后，為了滿足NOX達(dá)標(biāo)排放，大多數(shù)燃煤電廠在爐后增設(shè)SCR脫硝系統(tǒng)[1]。隨著近幾年全國范圍霧霾不斷加重，國家對(duì)燃煤電廠大氣污染物排放濃度限值有了更加嚴(yán)格的要求。2015年12月11日，環(huán)保部、發(fā)改委和能源局三部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于印發(fā)＜全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案＞的通知》（環(huán)發(fā)〔2015〕164號(hào)），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(shí)現(xiàn)超低排放（即在基準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)大氣污染物超低排放，各燃煤電廠對(duì)現(xiàn)有的脫硝系統(tǒng)等環(huán)保設(shè)施開展了超低排放改造。超低排放改造后，脫硝系統(tǒng)的噴氨量、進(jìn)出口NOX濃度分布均勻性、氨逃逸濃度等參數(shù)均較改造之前有了很大的變化。因此，SCR脫硝系統(tǒng)有必要在超低排放改造后開展噴氨優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)，通過試驗(yàn)調(diào)整氨噴射系統(tǒng)各支管的氣氨流量，消除局部過大的氨逃逸峰值，改善反應(yīng)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(yīng)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(chǎn)硫酸氫銨等造成空預(yù)器堵塞和冷端腐蝕[2]，為脫硝裝置的高效、安全運(yùn)行提供保障。

1 設(shè)備概況

以某燃煤電廠300MW機(jī)組為例，該燃煤電廠鍋爐為HG-1025/17.5-YM36型亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、自然循環(huán)汽包爐；脫硝系統(tǒng)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(shí)替換一層原初裝催化劑（最上層），達(dá)到脫硝出口NOX濃度小于50mg/m3（文中NOX濃度均為標(biāo)態(tài)，干基，6%O2）的排放限值要求，實(shí)現(xiàn)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(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)方法

選擇電廠常規(guī)工況下進(jìn)行預(yù)備性試驗(yàn)，初步評(píng)估脫硝裝置的效率和氨噴射流量分配狀況；根據(jù)預(yù)備性試驗(yàn)的結(jié)果調(diào)節(jié)噴氨量，使脫硝效率達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)值，依據(jù)反應(yīng)器出口截面的NOX濃度分布情況及NH3分布情況，反復(fù)對(duì)脫硝入口噴氨格柵的開度進(jìn)行有針對(duì)性的調(diào)節(jié)，逐一調(diào)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(yīng)器出口NOX濃度分布均勻性、提高脫硝系統(tǒng)效率、減少脫硝出口氨逃逸量及氨耗量；優(yōu)化調(diào)整完成后，抽檢2個(gè)工況分別進(jìn)行NOX分布均勻性測試，驗(yàn)證出口NOX濃度分布均勻性，并根據(jù)測試情況進(jìn)行微調(diào)。

2.2 試驗(yàn)測點(diǎn)

試驗(yàn)采用網(wǎng)格法進(jìn)行測試，試驗(yàn)測點(diǎn)位置見圖1。

圖1 SCR脫硝裝置NOX濃度測試位置簡圖

3 優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 預(yù)備性試驗(yàn)

根據(jù)電廠的常規(guī)工況，選擇主汽流量737t/h做為預(yù)備性試驗(yàn)的主要工況（工況一），在該工況下，采用網(wǎng)格法對(duì)脫硝系統(tǒng)入口流場、NOX濃度分布進(jìn)行了測試，主要測試結(jié)果見表1。

表1 脫硝系統(tǒng)入口測試結(jié)果

根據(jù)表1中的結(jié)果可知，該燃煤電廠脫硝系統(tǒng)入口流場分布不均勻，A/B側(cè)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差較大。在工況一的條件下，對(duì)反應(yīng)器出口NOX分布情況進(jìn)行了測試，A側(cè)出口NOX濃度平均值為19mg/m3，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為110.63%；B側(cè)出口NOX濃度平均值為20mg/m3，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為62.74%，出口NOX濃度分布情況見圖2。

圖2 預(yù)備性試驗(yàn)脫硝裝置出口NOX濃度分布情況

根據(jù)出口NOX濃度場的測試結(jié)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(qū)域NOX濃度過低，噴氨量過大。

3.2 噴氨優(yōu)化調(diào)整

保持工況一運(yùn)行方式不變，預(yù)備性試驗(yàn)對(duì)脫硝裝置出口NOX濃度場的測試結(jié)果，對(duì)各噴氨調(diào)節(jié)閥進(jìn)行針對(duì)性地進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后重新對(duì)出口NOX濃度分布進(jìn)行測試，A側(cè)出口NOX濃度平均值為25mg/m3，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為12.88%；B側(cè)出口NOX濃度平均值為32 mg/m3，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為10.27%，優(yōu)化調(diào)整后出口NOX濃度分布情況見圖3。

圖3 優(yōu)化調(diào)整后脫硝裝置出口NOX濃度分布情況

根據(jù)圖3可以明顯看出，經(jīng)過優(yōu)化調(diào)整后，出口截面的NOX濃度分布情況有明顯的改善，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于試驗(yàn)要求值15%。

3.3 檢驗(yàn)性試驗(yàn)

為了檢驗(yàn)噴氨優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)的效果，分別在主汽流量890t/h（工況二）、522t/h（工況三）時(shí)進(jìn)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(jù)圖4和圖5可知，在驗(yàn)證工況下，SCR系統(tǒng)出口截面NOX濃度分布均勻性良好，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于要求15%。

3.4 優(yōu)化調(diào)整后主要運(yùn)行指標(biāo)測試結(jié)果

優(yōu)化調(diào)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(duì) SCR 脫硝系統(tǒng)的效率、氨逃逸濃度和液氨消耗量等主要運(yùn)行指標(biāo)進(jìn)行了測試，測試結(jié)果見表2。

表2 優(yōu)化調(diào)整后主要指標(biāo)測試結(jié)果

通過查閱該燃煤電廠脫硝系統(tǒng)超低排放技術(shù)協(xié)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(jù)表2中的測試結(jié)果可知，優(yōu)化調(diào)整后，脫硝效率、氨逃逸濃度、液氨消耗量均滿足相應(yīng)保證值的要求。并且在優(yōu)化調(diào)整后，氨逃逸濃度明顯降低，尤其在常規(guī)工況（工況一）運(yùn)行條件時(shí)，氨逃逸濃度減少量尤為明顯，減緩了對(duì)下游空預(yù)器等設(shè)備的影響；同時(shí)液氨消耗量也有所減少，提高了脫硝系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。結(jié)語

綜上可知，進(jìn)行完超低排放改造后的SCR脫硝系統(tǒng)，經(jīng)噴氨優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)后，在確保NOX達(dá)標(biāo)排放和脫硝效率滿足設(shè)計(jì)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(cè)調(diào)整后的氨逃逸濃度均降低了50%以上。脫硝系統(tǒng)在進(jìn)行了噴氨優(yōu)化調(diào)整后，建議燃煤電廠在日常運(yùn)行過程中，將噴氨格柵每根支管的調(diào)節(jié)閥開度固定，做好標(biāo)記，日常運(yùn)行期間無需進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)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(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行[3]。機(jī)組長周期運(yùn)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(jìn)行噴氨優(yōu)化調(diào)整，必要時(shí)可利用數(shù)值模擬技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化模擬，開展更深層次的優(yōu)化調(diào)整。

[1]周新剛，林曉，趙晴川，等.某電廠300MW燃煤機(jī)組SCR噴氨優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)研究[J].電站系統(tǒng)工程，2016,32(2)：43-46.

[2]趙宇，那欽.SCR煙氣脫硝系統(tǒng)噴氨優(yōu)化實(shí)例分析[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù).2016,34（4）：78-85.

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

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