曾小敏

(廣東粵電集團(tuán)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(tuán)有限公司沙角A電廠，廣東東莞 523936）

某電廠4，5號機(jī)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(jī)組低氮燃燒系統(tǒng)、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(yōu)化

對燃燒過程中生成的NOx實施控制是一項較復(fù)雜的技術(shù)。由于NOx的生成機(jī)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(shè)備的能力和效率、不增加能耗、不產(chǎn)生新污染物及經(jīng)濟(jì)因素等條件。國內(nèi)較常用低NOx燃燒器技術(shù)、SCR技術(shù)、SNCR技術(shù)和流化床等技術(shù)。某電廠4，5號機(jī)組脫硝采用低NOx燃燒器+SCR技術(shù)，該廠進(jìn)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(zhuǎn)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(nèi)的N的各階離子當(dāng)遇到氧離子時會與之結(jié)合而形成NOx，因此應(yīng)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(fā)分、煤粉細(xì)度和給煤量等。相關(guān)研究表明，隨著揮發(fā)分含量的增加，煤所釋放出來的N的百分?jǐn)?shù)增大，因此，應(yīng)適當(dāng)選揮發(fā)分略低的煤種;另外，控制好煤粉量和煤粉細(xì)度對降低NOx生成和確保鍋爐效率不降低也很關(guān)鍵。

1.2 運行工況對SCR的影響

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

當(dāng)煙氣組分中SO3含量比較多時，脫硝系統(tǒng)眾多的化學(xué)反應(yīng)過程中對于空預(yù)器影響最大的是基于以下的化學(xué)反應(yīng)過程，它會產(chǎn)生硫酸氫氨:

硫酸氫氨會產(chǎn)生粘性的沉降物附著在空預(yù)器的表面，這些粘性的物質(zhì)會吸附飛灰，還會和換熱表面的炭鋼會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，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(jié)垢層阻塞流動通道，導(dǎo)致系統(tǒng)壓力損失上升，換熱效率下降。

當(dāng)煙氣含量中NH3和SO3成分摩爾比超過2時(NH3過量)，會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)過程，產(chǎn)生硫酸氨。

在空預(yù)器運行的溫度范圍內(nèi)，所生成的硫酸氨為干燥的粉狀物質(zhì)，不會產(chǎn)生結(jié)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(jié)垢產(chǎn)生的決定性因素。但是，即使系統(tǒng)設(shè)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(jié)垢的危險:瞬時氨負(fù)荷的波動;氨和NOx的分布不均勻;控制系統(tǒng)控制上的偏差;催化反應(yīng)層催化劑活性的變化。

2 運行中提高脫硝率的調(diào)整辦法

2.1 低氮燃燒器的運行調(diào)整

1)考慮煤質(zhì)及機(jī)組負(fù)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?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)燃盡風(fēng) (SOFA風(fēng))擋板開度來實現(xiàn)，如圖1(試驗得到)。

圖1 SOFA風(fēng)擋板開度與負(fù)荷關(guān)系曲線

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

圖2 氧量與負(fù)荷關(guān)系曲線

3)鍋爐風(fēng)箱—爐膛差壓的控制隨機(jī)組負(fù)荷變化進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)，見圖3。

圖3 風(fēng)箱—爐膛差壓與負(fù)荷關(guān)系曲線

2.2 SCR的運行調(diào)整

1)工況變化時的調(diào)整。由于SCR系統(tǒng)布置的特性，其測量儀表會存在一定的滯后性，因此應(yīng)準(zhǔn)確把握噴氨調(diào)整時間。供氨調(diào)節(jié)閥在變工況調(diào)節(jié)過程中，從供氨調(diào)節(jié)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(cè)46 s，B側(cè)需38 s，兩者相差不大。但從開始變化到完全穩(wěn)定的時間相差很大，A側(cè)超過25 min，B側(cè)7 min。經(jīng)調(diào)整后，A側(cè)出口在線系統(tǒng)測量滯后量減小。

2)氨和NOx的分布不均勻的調(diào)整。由于煙道布置的原因，煙道內(nèi)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(jìn)行測量，了解出口煙氣流場中的氮氧化物分布情況，并根據(jù)實際測量結(jié)果來調(diào)整對應(yīng)的噴氨管道手動閥。

3)控制系統(tǒng)控制偏差的調(diào)整。CEMS氮氧化物測量自檢和吹掃期間 (反應(yīng)器入口或出口CEMS系統(tǒng)反吹時)，屏蔽噴氨調(diào)節(jié)PID調(diào)節(jié)器，噴氨調(diào)節(jié)閥輸出保持當(dāng)前位置不變，待SCR出口煙氣氮氧化物濃度開始變化時，恢復(fù)噴氨調(diào)節(jié)系統(tǒng)PID調(diào)節(jié)器運行。

反應(yīng)器入口或出口CEMS故障時，切除噴氨調(diào)節(jié)系統(tǒng)自動，閥門保持當(dāng)前位置，由運行人員根據(jù)實際情況手動操作。反應(yīng)器出口氨逃逸信號高二值時，噴氨調(diào)節(jié)系統(tǒng)PID調(diào)節(jié)器閉鎖增，嚴(yán)禁噴氨調(diào)節(jié)閥開度增大，待反應(yīng)器出口氨逃逸信號恢復(fù)正常時，氨調(diào)節(jié)系統(tǒng)PID調(diào)節(jié)器恢復(fù)正常運行。

4)催化反應(yīng)層催化劑活性變化時的調(diào)整。利用機(jī)組停機(jī)時對催化劑進(jìn)行取樣分析，詳細(xì)了解催化劑的活性，據(jù)此進(jìn)行噴氨量的調(diào)節(jié)。

3 結(jié)束語

某電廠4，5號機(jī)組降氮脫硝工程改造后，運行情況基本良好，沒有出現(xiàn)危及運行穩(wěn)定的現(xiàn)象，滿足機(jī)組正常運行的需要，對后續(xù)運行過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行優(yōu)化后，脫硝裝置的性能及可靠性得到進(jìn)一步的提升。由于采用了低氮燃燒器+SCR復(fù)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(fù)合脫氮率達(dá)91%，煙氣NOx排放完全達(dá)到廣東省珠三角區(qū)環(huán)?？刂茦?biāo)準(zhǔn)。

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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