摘 要: 隨著國(guó)家對(duì)火電廠污染物排放的要求越來(lái)越嚴(yán)格，火電廠不斷通過(guò)改造來(lái)降低排放物中的 NOx 含量，這就對(duì)火電廠脫硝工藝提出了更高的要求。傳統(tǒng)的 SCR脫硝技術(shù)采用的噴氨方法已經(jīng)不能適應(yīng)經(jīng)過(guò)超低排放改造的火電機(jī)組的需要。文中通過(guò)對(duì) SCR傳統(tǒng)噴氨技術(shù)的改造，提高?SCR脫硝系統(tǒng)的噴氨均勻性，以達(dá)到降低噴氨量的目的。

關(guān)鍵詞：火電廠；減排；脫硝

0 引 言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和對(duì)生存環(huán)境保護(hù)的要求，國(guó)家對(duì)火電機(jī)組的污染物中 NOx 的排放要求越來(lái)越嚴(yán)格，火電廠主要采取 SCR脫硝技術(shù)控制NOx 的排放量。采用 SCR脫硝技術(shù)必須面臨的問(wèn)題就是將氨氣均勻的噴入反應(yīng)器，而經(jīng)過(guò)超低排放改造的火電機(jī)組，由于鍋爐煙氣流場(chǎng)的改變，傳統(tǒng)的噴氨技術(shù)已經(jīng)很難滿足其需要。超低排放改造后的鍋爐一般都存在氨氣逃逸率高、噴氨浪費(fèi)的問(wèn)題，同時(shí)氨氣的逃逸也會(huì)造成鍋爐運(yùn)行中空氣預(yù)熱器差壓上升，影響鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此提高噴氨均勻性，降低氨氣逃逸，是我們所面臨的新問(wèn)題。

1 鍋爐及脫硝系統(tǒng)概況

某電廠 600 MW 機(jī)組采用上海鍋爐股份有限公司生產(chǎn)的 SG2093 /17.5 - M919 鍋爐，亞臨界一次中間再熱強(qiáng)制循環(huán)汽包爐，采用單爐膛、倒 U型布置、四角切圓燃燒、正壓直吹式制粉系統(tǒng)，擺動(dòng)式燃燒器調(diào)溫，平衡通風(fēng)、全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)、半露天布置、固態(tài)排渣、燃用貧煤。脫硝裝置采用“高含塵布置方式”的選擇性催化還原法( SCR) 脫硝裝置。還原劑( 氨) 用罐裝卡車(chē)運(yùn)輸，以液體形態(tài)儲(chǔ)存于氨罐中; 液態(tài)氨在注入 SCR系統(tǒng)煙氣之前經(jīng)由蒸發(fā)器蒸發(fā)氣化; 氣化的氨和稀釋風(fēng)機(jī)提供的稀釋空氣混合，通過(guò)噴氨格柵噴入 SCR反應(yīng)器上游的煙氣中; 經(jīng)過(guò)充分混合后，氨氣和煙氣中 NOx 在 SCR反應(yīng)器中催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng)，生成水和氮?dú)鈴亩_(dá)到除去煙氣中 NOx 的效果。

圖 1 火電廠脫硝系統(tǒng)流程圖

表 1 脫硝系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)

脫硝技術(shù)的化學(xué)反應(yīng)原理如下:

2 存在問(wèn)題

為了響應(yīng)國(guó)家環(huán)境保護(hù)的號(hào)召，機(jī)組于 2016年 9 月進(jìn)行了超低排放改造，改造后，機(jī)組的污染物排放按國(guó)家超低排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，NOx 排放由100 mg / Nm3降低為 50 mg /Nm3。由于污染物控制較低，造成噴氨量有所增加，但是對(duì)比相鄰單元機(jī)組發(fā)現(xiàn)本機(jī)組噴氨較同樣經(jīng)過(guò)超低排放改造的相鄰機(jī)組噴氨量增加較多。

圖 2 脫硝反應(yīng)器示意圖

表 2 本機(jī)組與相鄰機(jī)組月均噴氨用量統(tǒng)計(jì)表

通過(guò)兩臺(tái)機(jī)組脫硝系統(tǒng)出入口 NOx 濃度的對(duì)比和噴氨用量的對(duì)比，懷疑造成噴氨用量大幅度增加的原因?yàn)榘睔馓右萋矢?。為了進(jìn)一步確認(rèn)造成改造機(jī)組噴氨量較大的原因，我們組織人員對(duì)改造機(jī)組脫硝系統(tǒng)出口截面各個(gè)區(qū)域的 NOx濃度進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)下表中的測(cè)量數(shù)據(jù)，可以清楚的發(fā)現(xiàn)脫硝系統(tǒng)出口截面各個(gè)區(qū)域 NOx 濃度偏差非常大，從而反推出脫硝系統(tǒng)某些區(qū)域氨氣逃逸率一定很大。

圖 3 脫硝系統(tǒng)出口截面各個(gè)區(qū)域劃分圖

表 3 數(shù)據(jù)參數(shù)

3 改造方案

根據(jù)機(jī)組改造后存在的問(wèn)題，可以確定機(jī)組噴氨量較大的主要原因是氨氣逃逸率較大，而造成氨氣逃逸率較大的主要原因則是噴氨不均勻所致。為此確定對(duì)機(jī)組的噴氨系統(tǒng)進(jìn)行改造，提高反應(yīng)器的噴氨均勻性。

圖 4 脫硝系統(tǒng)煙氣流特點(diǎn)圖

( 1) 根據(jù)圖 4 中機(jī)組煙氣流場(chǎng)的特點(diǎn)將機(jī)組脫硝系統(tǒng)出口劃分成六個(gè)區(qū)域。

( 2) 根據(jù)鍋爐煙氣流的特點(diǎn)( 如圖 4 中脫硝系統(tǒng)煙氣流特點(diǎn)圖所示) 每組噴氨格柵所對(duì)應(yīng)的區(qū)域不同，所劃分的六個(gè)區(qū)域設(shè)置對(duì)應(yīng)的 NOx 測(cè)量探頭，同時(shí)在所對(duì)應(yīng)的脫硝系統(tǒng)入口噴氨格柵組設(shè)置噴氨調(diào)整電動(dòng)門(mén)。在線運(yùn)行時(shí)，通過(guò)調(diào)整噴氨調(diào)整電動(dòng)門(mén)的開(kāi)度，控制脫硝出口 NOx 的均勻性。

( 3) 加裝分區(qū)均衡控制模塊

以分調(diào)門(mén) 1 的控制策略為例。首先判定當(dāng)前是不是穩(wěn)態(tài)工況( 負(fù)荷和總噴氨量不變化) ，非穩(wěn)態(tài)工況分調(diào)門(mén)不動(dòng)作; 穩(wěn)態(tài)工況下各個(gè)調(diào)門(mén)進(jìn)行加權(quán)平均后與經(jīng)負(fù)荷得到的基準(zhǔn)開(kāi)度相乘進(jìn)行PID 計(jì)算，最后對(duì)得到的偏置與基準(zhǔn)開(kāi)度加權(quán)得到分調(diào)門(mén) 1( 調(diào)整邏輯如圖 5 所示)

圖 5 脫硝系統(tǒng)噴氨分區(qū)控制邏輯圖

4 改造效果

機(jī)組完成改造后，在保證機(jī)組環(huán)保參數(shù)部超標(biāo)的前提下，再次按照之前的方法對(duì)機(jī)組脫硝系

統(tǒng)出口截面各區(qū)域進(jìn)行 NOx 濃度測(cè)量發(fā)現(xiàn) NOx濃度的均勻性大幅度的提高( 見(jiàn)表 4) ，同時(shí)通過(guò)加裝的 NH3逃逸率測(cè)點(diǎn)測(cè)量，機(jī)組的氨氣逃逸率一直處于較低水平。

表 4 改造后脫硝系統(tǒng)出口截面各個(gè)區(qū)域 NOx 濃度測(cè)量值

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)本次對(duì)機(jī)組的改造，不僅解決了機(jī)組脫硝系統(tǒng)噴氨不均勻，逃逸率較大的問(wèn)題，還實(shí)現(xiàn)了噴氨的在線調(diào)整，這對(duì)機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行很重要，因?yàn)榻档桶睔馓右萋士梢杂行У姆乐箼C(jī)組長(zhǎng)期運(yùn)行空預(yù)差壓增加的問(wèn)題。