330MW機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行脫硝特性研究

杜巖　周連升　張宇　王桂林　邊疆

（1天津國(guó)電津能熱電有限公司天津3003002國(guó)網(wǎng)天津市電力公司電力科學(xué)研究院天津300384 3天津市電力科技發(fā)展有限公司天津300384）

330MW機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行脫硝特性研究

杜巖1周連升2張宇2王桂林2邊疆3

（1天津國(guó)電津能熱電有限公司天津3003002國(guó)網(wǎng)天津市電力公司電力科學(xué)研究院天津300384 3天津市電力科技發(fā)展有限公司天津300384）

對(duì)低負(fù)荷工況下選擇性催化劑脫硝裝置催化劑存在活性降低的情況進(jìn)行研究，通過(guò)試驗(yàn)手段，對(duì)330MW機(jī)組低負(fù)荷工況下的脫硝系統(tǒng)運(yùn)行狀況進(jìn)行試驗(yàn)研究。脫硝裝置不進(jìn)行改造，40%低負(fù)荷運(yùn)行期間，可以實(shí)現(xiàn)氮氧化物的超低排放要求，但存在氨逃逸過(guò)高的潛在隱患。

脫硝；氨逃逸；深度調(diào)峰；氮氧化物

1　前言

深度調(diào)峰關(guān)系到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，并且對(duì)新能源電力資源的合理利用起著至關(guān)重要的作用。近年來(lái)，我國(guó)電網(wǎng)峰谷差的增大對(duì)火力發(fā)電機(jī)組深度調(diào)峰提出了更高的要求，機(jī)組低谷調(diào)峰幅度達(dá)到40%～50%額定負(fù)荷[1]。目前電站鍋爐選擇性催化劑脫銷(xiāo)裝置（簡(jiǎn)稱(chēng)SCR脫硝裝置）催化劑通常的工作溫度范圍在300℃～400℃之間，在低負(fù)荷下SCR入口煙氣溫度會(huì)低于SCR催化劑最低使用溫度，影響SCR效率甚至退出運(yùn)行，在現(xiàn)有技術(shù)條件下，即使鍋爐采用低氮燃燒器，SCR退出運(yùn)行，鍋爐氮氧化物排放也會(huì)超過(guò)排放標(biāo)準(zhǔn)[2]。

煙氣溫度是影響SCR脫硝效率的重要因素之一。當(dāng)煙氣溫度低時(shí)，不僅會(huì)因催化劑的活性降低而降低NOX的脫除效率，而且噴入的NH3還會(huì)與煙氣中的SOX反應(yīng)生成(NH3)2SO4，(NH3)2SO4附著在催化劑的表面[3]；根據(jù)氨逃逸率及硫酸氫氨生成濃度的不同，一般在150℃～230℃及以下溫度就可能在空氣預(yù)熱器相應(yīng)低溫區(qū)域發(fā)生結(jié)露，其腐蝕性極強(qiáng)，且溫度越低，結(jié)露的趨勢(shì)越嚴(yán)重；與此同時(shí)，呈堿性的煙灰會(huì)迅速黏附其上，吸收酸露并生成水泥狀附著物，很難清除。

為了了解在低負(fù)荷工況下，脫硝系統(tǒng)在氮氧化物排放達(dá)標(biāo)時(shí)的運(yùn)行情況，對(duì)330MW機(jī)組低負(fù)荷工況下的脫硝系統(tǒng)運(yùn)行狀況進(jìn)行試驗(yàn)研究。

2　試驗(yàn)方法

煙道中煙氣成分（如NO、O2、NH3等）濃度分布不均勻，采用網(wǎng)格法進(jìn)行測(cè)試，網(wǎng)格布置參照GB/T16157中4.2條的要求采用網(wǎng)格布置方法進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量。

圖1　檢測(cè)測(cè)點(diǎn)位置圖

在每個(gè)測(cè)點(diǎn)測(cè)量煙氣成分濃度的同時(shí)，測(cè)量煙氣中的氧含量，將各網(wǎng)格點(diǎn)煙氣成分濃度折算到過(guò)?？諝庀禂?shù)1.4后進(jìn)行算術(shù)平均，其結(jié)果為該截面煙氣成分濃度值。

在測(cè)量前后使用不同成分的標(biāo)氣對(duì)測(cè)量?jī)x器進(jìn)行標(biāo)定，至少在測(cè)量前、后各標(biāo)定一次，測(cè)量期間發(fā)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)異常時(shí)也對(duì)測(cè)量?jī)x器進(jìn)行標(biāo)定后并重新測(cè)量。

3　機(jī)組介紹

本文研究對(duì)象330MW亞臨界燃煤機(jī)組工程鍋爐由哈爾濱鍋爐有限公司供貨，型號(hào)為HG-1102/17.5-YM33。鍋爐為亞臨界壓力、一次中間再熱、自然循環(huán)汽包爐。鍋爐采用直流燃燒器，四角切向燃燒，單爐膛、Π型布置，全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)、平衡通風(fēng)，固態(tài)排渣。本機(jī)組制粉系統(tǒng)采用中速磨正壓冷一次風(fēng)直吹式系統(tǒng)。每臺(tái)鍋爐配備五臺(tái)中速磨，四臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用。

燃燒系統(tǒng)采用擺動(dòng)式水平濃淡燃燒器，四角布置，切向燃燒方式，燃燒器分為上下兩組，一、二次風(fēng)噴嘴均可上下擺動(dòng)，一次風(fēng)噴嘴上下擺動(dòng)20°，二次風(fēng)噴嘴可上下擺動(dòng)30°。

脫硝裝置采用選擇性催化還原法（SCR），在設(shè)計(jì)煤種及校核煤種、鍋爐最大工況（BMCR）、處理100%煙氣量條件下，脫硝效率不小于80%，脫硝層數(shù)按2+1設(shè)置。

4　試驗(yàn)結(jié)果

表1　試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)匯總

在機(jī)組137MW電負(fù)荷（42%）工況下，對(duì)進(jìn)組進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)，包括脫硝裝置進(jìn)、出口煙氣成分及溫度測(cè)試，脫硝出口氨逃逸濃度測(cè)試。試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

鍋爐在啟動(dòng)狀態(tài)，在42%電負(fù)荷工況下，采用了傳統(tǒng)的富氧燃燒方式，脫硝入口氧量為9.18%，氮氧化物的生成與爐膛內(nèi)氧量關(guān)系密切，由于爐膛內(nèi)氧量充足，低氮燃燒器低氮效果較差，氮氧化物生成較高，脫硝入口氮氧化物濃度為349.90 mg/Nm3，遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)計(jì)保證值200mg/Nm3。為了保證脫硝的達(dá)到超凈排放要求，系統(tǒng)的噴氨量增加了一倍以上，達(dá)到了102.82kg/h。

鍋爐脫硝系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，脫硝效果優(yōu)良，在低負(fù)荷運(yùn)行期間仍能達(dá)到氧化物排放濃度低于50mg/Nm3的要求，可以滿(mǎn)足深度調(diào)峰工況下氮氧化物的超凈排放要求。

通過(guò)結(jié)果看在低負(fù)荷運(yùn)行期間，脫硝系統(tǒng)入口煙氣濃度低于催化劑設(shè)計(jì)溫度，催化劑無(wú)法達(dá)到最佳的工作狀態(tài)。在脫硝出口在氧化物排放濃度基本達(dá)標(biāo)的狀態(tài)下，煙氣中的氨濃度均超過(guò)設(shè)計(jì)的3ppm，氨逃逸的情況比較明顯。A側(cè)煙氣中氨的濃度為21.64ppm，B側(cè)煙氣中氨的濃度為12.93ppm，存在一定的安全運(yùn)行隱患。

5　結(jié)語(yǔ)

從研究結(jié)果總體分析，鍋爐SCR脫硝系統(tǒng)在機(jī)組深度調(diào)峰40%低負(fù)荷運(yùn)行期間，可以實(shí)現(xiàn)氮氧化物的超低排放要求，但存在氨逃逸過(guò)高的潛在隱患。

[1]焦慶豐,雷霖,李明等.國(guó)產(chǎn)600MW超臨界機(jī)組寬度調(diào)峰試驗(yàn)研究[J].中國(guó)電力,2013,10:1-4.

[2]劉淑英,夏永俊,曾過(guò)房,等.大型超超臨界機(jī)組SCR系統(tǒng)問(wèn)題探析[J].鍋爐制造.2014,6:38-41.

[3]楊志忠,艾生炳.SO2/SO3對(duì)選擇性催化還原煙氣脫硝的影響研究[J].電力科技與環(huán)保.2014,6：23-25.

杜巖（1973—），男，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)榛痣姀S運(yùn)行及節(jié)能技術(shù)。