提高煙氣脫硝效率的運行實踐

曾小敏

(廣東粵電集團有限公司沙角A電廠，廣東東莞 523936）

提高煙氣脫硝效率的運行實踐

Operation practice of improving efficiency of flue gas denitrification

曾小敏

(廣東粵電集團有限公司沙角A電廠，廣東東莞 523936）

某電廠4，5號機組實施降氮脫硝工程后，NOX的排放濃度降至100 mg/Nm3以下。文中介紹機組低氮燃燒系統、SCR脫硝改造后運行過程中存在的問題及解決措施。

低氮;SCR;優化

對燃燒過程中生成的NOx實施控制是一項較復雜的技術。由于NOx的生成機理不同，影響其生成量的因素也各不相同，同一控制因素對它們的影響程度也各有差異，甚至一項控制因素對一類型NOx可以實施有效控制，而對另一類型NOx的控制則完全無效。此外，在采用NOx控制措施時，還要考慮該項措施不影響燃燒設備的能力和效率、不增加能耗、不產生新污染物及經濟因素等條件。國內較常用低NOx燃燒器技術、SCR技術、SNCR技術和流化床等技術。某電廠4，5號機組脫硝采用低NOx燃燒器+SCR技術，該廠進行低氮燃燒器改造和SCR脫硝改造后，仍然面臨諸多運行方面的問題。

1 運行工況的影響

1.1 運行工況對NOx生成量的影響

1)燃燒氧量的影響。燃料中的N在還原性氣氛中轉化成NOx的量隨著氧量的變化而變化，在燃料燃燒過程中，燃料內的N的各階離子當遇到氧離子時會與之結合而形成NOx，因此應盡可能控制好爐膛氧量。

2)燃料的影響。煤在燃燒過程中生成的NOx主要有3個來源:即熱力型NOx，燃料型NOx和快速型NOx，煤粉燃燒過程中生成的NOx大部分是燃料型NOx。不同的煤種，其N的含量略有差別，對NOx生成量的影響主要是揮發分、煤粉細度和給煤量等。相關研究表明，隨著揮發分含量的增加，煤所釋放出來的N的百分數增大，因此，應適當選揮發分略低的煤種;另外，控制好煤粉量和煤粉細度對降低NOx生成和確保鍋爐效率不降低也很關鍵。

1.2 運行工況對SCR的影響

除去鍋爐爐膛燃燒過程中產生的SO3之外，在SCR催化反應過程中，部分SO2也會轉化成為SO3，粗略估計，約1%～2%的SO2會轉化成為SO3;脫硝過程中，由于氨逃逸因素的影響，一定數量的沒有參與催化反應的氨也會隨著煙氣的流動到達空預器。

當煙氣組分中SO3含量比較多時，脫硝系統眾多的化學反應過程中對于空預器影響最大的是基于以下的化學反應過程，它會產生硫酸氫氨:

硫酸氫氨會產生粘性的沉降物附著在空預器的表面，這些粘性的物質會吸附飛灰，還會和換熱表面的炭鋼會發生化學反應，生成一種白色的粘膜，其主要的組成成分為NH4Fe(SO4)2。這些附著在換熱表面的結垢層阻塞流動通道，導致系統壓力損失上升，換熱效率下降。

當煙氣含量中NH3和SO3成分摩爾比超過2時(NH3過量)，會發生化學反應過程，產生硫酸氨。

在空預器運行的溫度范圍內，所生成的硫酸氨為干燥的粉狀物質，不會產生結垢的問題。但使用高硫煤的煤種時，主要生成硫酸氫氨。在這種情況下，SCR過程中氨逃逸率的控制就成為控制結垢產生的決定性因素。但是，即使系統設計的是較低水平的氨逃逸率，實際運行過程中，氨逃逸率也很可能會因為以下的原因而增加，由此增加結垢的危險:瞬時氨負荷的波動;氨和NOx的分布不均勻;控制系統控制上的偏差;催化反應層催化劑活性的變化。

2 運行中提高脫硝率的調整辦法

2.1 低氮燃燒器的運行調整

1)考慮煤質及機組負荷的變化對鍋爐飛灰可燃物和NOx排放的影響，將NOx排放維持在300～350 mg/Nm3。可通過調節燃盡風 (SOFA風)擋板開度來實現，如圖1(試驗得到)。

圖1 SOFA風擋板開度與負荷關系曲線

2)由于改造后整個燃燒工況發生了變化，氧量的控制值也發生了改變，可通過試驗得到的如圖2所示的優化氧量控制對應曲線進行控制。

圖2 氧量與負荷關系曲線

3)鍋爐風箱—爐膛差壓的控制隨機組負荷變化進行優化調節，見圖3。

圖3 風箱—爐膛差壓與負荷關系曲線

2.2 SCR的運行調整

1)工況變化時的調整。由于SCR系統布置的特性，其測量儀表會存在一定的滯后性，因此應準確把握噴氨調整時間。供氨調節閥在變工況調節過程中，從供氨調節閥變開度開始，到出口氮氧化物濃度在線測量值開始有變化時，A側46 s，B側需38 s，兩者相差不大。但從開始變化到完全穩定的時間相差很大，A側超過25 min，B側7 min。經調整后，A側出口在線系統測量滯后量減小。

2)氨和NOx的分布不均勻的調整。由于煙道布置的原因，煙道內的流場難以均勻，煙道截面上各位置流速不同，通過的煙氣量也各不相同。因此，要保證脫硝后的出口煙氣中的氮氧化物分布均勻，需對出口煙道所有試驗孔的每一個測點進行測量，了解出口煙氣流場中的氮氧化物分布情況，并根據實際測量結果來調整對應的噴氨管道手動閥。

3)控制系統控制偏差的調整。CEMS氮氧化物測量自檢和吹掃期間 (反應器入口或出口CEMS系統反吹時)，屏蔽噴氨調節PID調節器，噴氨調節閥輸出保持當前位置不變，待SCR出口煙氣氮氧化物濃度開始變化時，恢復噴氨調節系統PID調節器運行。

反應器入口或出口CEMS故障時，切除噴氨調節系統自動，閥門保持當前位置，由運行人員根據實際情況手動操作。反應器出口氨逃逸信號高二值時，噴氨調節系統PID調節器閉鎖增，嚴禁噴氨調節閥開度增大，待反應器出口氨逃逸信號恢復正常時，氨調節系統PID調節器恢復正常運行。

4)催化反應層催化劑活性變化時的調整。利用機組停機時對催化劑進行取樣分析，詳細了解催化劑的活性，據此進行噴氨量的調節。

3 結束語

某電廠4，5號機組降氮脫硝工程改造后，運行情況基本良好，沒有出現危及運行穩定的現象，滿足機組正常運行的需要，對后續運行過程中出現的問題進行優化后，脫硝裝置的性能及可靠性得到進一步的提升。由于采用了低氮燃燒器+SCR復合降氮改造，改造后NOx排放濃度由改造前600 mg/Nm3左右降低至50 mg/Nm3以下，低氮燃燒器+SCR復合脫氮率達91%，煙氣NOx排放完全達到廣東省珠三角區環保控制標準。

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1008-0198(2014)02-0061-02

10.3969/j.issn.1008-0198.2014.02.020

2013-06-14 改回日期:2014-01-14