锅炉烟气脱硝装置喷氨优化调整

葛刚卫 王晨

摘要：为了解锅炉脱硝装置运行状态，防止局部过喷或欠喷，对喷氨系统进行优化调整，并控制断面上各点的氨逃逸率偏差、断面氨逃逸率在合理范围内，达到降低喷氨量、提高脱硝系统经济性目的。通过调整，使A、B侧出口NOx分布相对均匀，NH3浓度下降，对A、B侧实际脱硝效率及SCR出入口NOx表盘测点也分别进行了修正，并给出了修正系数。

关键词：SCR;NOx;氨逃逸;喷氨优化

一、设备概况

某电厂2×600MW锅炉为超临界参数、垂直炉膛、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、全钢构架、露天布置的“W”型锅炉，燃煤为普兴矿区的无烟煤，制粉系统采用双进双出钢球磨冷一次风正压直吹系统，每台炉按6台磨煤机配置，每台磨煤机两端各引出2个煤粉管道，对应炉膛前后墙错列布置的24只浓缩型EI-XCL低NOx双调风旋流燃烧器，尾部设置分烟道，采用烟气调节挡板调节再热器出口汽温。锅炉脱硝装置采用选择性催化还原（SCR）工艺烟气脱硝系统，脱硝反应器布置在锅炉省煤器和空气预热器之间的高含尘区域，不设置SCR烟气旁路及省煤器旁路，能适应锅炉50～100%ECR运行。以液氨作为脱硝还原剂，采用蜂窝式催化剂，按“3+1”模式布置，备用层在最下层，脱硝系统按入口NOx浓度1200mg/m3、处理100%烟气量、脱硝效率不低于85%进行设计。脱硝催化剂装置采用截距为8.2mm的蜂窝催化剂，单个反应器内每层布置96个模块，单台机组共用催化剂835.142m3。

二、试验方法

1.喷氨优化调整：在锅炉500MW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的AIG喷氨格栅的手动阀门开度进行多次调节，最大限度提高反应器出口的NOx分布均匀性，然后在300WM时，对SCR入口NOx和出口NOx分布进行校核测试。

2.试验测点：SCR装置喷氨优化试验需要测试的项目包括：反应器进出口的NO/O2浓度、出口NH3逃逸。A、B反应器进口单侧布置21个测点（7孔×3点），出口单侧布置39个测点（13孔×3点），试验测点位置如下图：

三、测量方法

1.NO与O2浓度分布：在SCR反应器的进口和出口烟道截面，利用网格法进行烟气取样，烟气经不锈钢管引出至烟道外，再经过除尘、除湿、冷却等处理后，最后接入MAG5型烟气分析仪分析烟气中的NO与O2含量，可获得烟道截面的NOx浓度分布（干基、标态、95%NO、6%O2）。取反应器进、出口的NOx浓度的算术平均值计算脱硝效率。

2.NH3逃逸浓度：烟道中各测孔内的氨浓度值，采用激光法取样测量。烟气进入电加热取样枪后，接入HPLAAS-1000型氨分析仪，测量烟气中氨浓度。

3.DCS参数：试验期间，通过机组DCS系统记录锅炉主要的运行参数（负荷、蒸发量等），并监测脱硝系统的主要运行参数（氨流量、SCR进出口的NO/O2浓度、氨逃逸等）。

四、试验结果及分析

1.调整试验

500MW时，对SCR入口竖直烟道上喷氨格栅不同支管的手动阀开度进行调节。试验结果：A侧出口调整前NOx分布相对标准偏差为29.1%，调整后NOx分布相对标准偏差为11.5%，NH3浓度为4.1µL/L;B侧出口调整前NOx分布相对标准偏差为23.3%，调整后NOx分布相对标准偏差为11.1%，NH3浓度为3.8µL/L。调整前后出口NOx分布见下图（以B测为例）。

2.300MW校核试验

300WM时，对SCR出入口NOx和出口NOx分布进行测试。试验结果如下表所示。

3.表盘参数与实测参数对比结果

将表盘参数与实测参数进行对比，得到表盘参数修正系数，对比结果如表4-3所示。

五、试验结论

1.500MW摸底测试中，A、B侧SCR出口NOx相对标准偏差分别为29.1%和23.3%，实际脱硝效率分别为85.00%和85.04%，氨逃逸浓度分别为5.0µL/L和4.7µL/L。

2.500MW喷氨优化调整后，A、B侧SCR出口NOx相对标准偏差分别为11.5%和11.1%，氨逃逸浓度分别为4.1µL/L和3.8µL/L。

3.300MW校核试验中，A、B侧SCR出口NOx相对标准偏差分别为14.6%和9.8%，实际脱硝效率分别为81.24%和82.84%，氨逃逸浓度分别为3.9µL/L和3.8µL/L。

4.对表盘参数进行修正，修正系数如表5-1所示。

六、结语

将SCR脱硝系统出口NOx分布不均度作为优化调整指标，经过喷氨优化调整试验使氨的分布相对均匀，左右侧偏差率明显变小，氨气与烟道内烟气中NOx充分反應，达到降低喷氨量、提高脱硝系统经济性目的。同时，也使得控制断面上各点的断面氨逃逸率降低，减少硫酸氢氨的生成，使空预器风阻变小、清洗周期变长，提高了设备的安全性，还能更好地满足环保要求。今后，在机组停运期间，可通过改良SCR系统入口导流设施，调整SCR入口竖直烟道上喷氨格栅不同支管的手动阀开度和喷氨压力等方法改善催化剂上方气流分布的均匀性，对催化剂失活状况进行排查，检查喷氨格栅喷嘴是否存在堵塞等情况并对应进行处理，确保SCR脱硝系统安全、经济运行。

参考文献：

[1]武旭阳. 1000MW燃煤锅炉烟气脱硝装置的仿真及运行特性分析[D].华北电力大学，2018.

[2]王明轩. 某燃煤电厂300MW机组SCR烟气脱硝装置结构优化和应用研究[D].哈尔滨工业大学，2014.

[3]陈冬林，刘欢，邹婵，陈翠玲，盘思伟，李丽，赵宁.300MW燃煤锅炉烟气SCR脱硝系统流场的数值模拟与优化设计[J].电力科学与技术学报，2013，28（01）：103-108.

1.陕西能源投资股份有限公司  陕西西安  710065;

2.陕西商洛发电有限公司  陕西商洛  726000