曲立濤

（華電電力科學(xué)研究院東北分院遼寧沈陽110000)

燃煤機(jī)組SCR脫硝系統(tǒng)常見問題分析

曲立濤

（華電電力科學(xué)研究院東北分院遼寧沈陽110000)

燃煤機(jī)組SCR脫硝系統(tǒng)自2010年大規(guī)模改造，到目前為止大部分電廠已經(jīng)進(jìn)入第一次脫硝催化劑更換周期。SCR脫硝系統(tǒng)經(jīng)過長期運(yùn)行后，運(yùn)行管理人員積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，但由于設(shè)計(jì)缺陷、運(yùn)行方式不當(dāng)、催化劑活性下降、設(shè)備老化磨損等因素，SCR脫硝系統(tǒng)長期運(yùn)行后也暴露出諸多問題。本文總結(jié)分析了SCR脫硝系統(tǒng)部分常見的共性問題。

燃煤機(jī)組；SCR；常見問題；分析

隨著國家環(huán)保政策日趨嚴(yán)格，特別是在“十二五”期間針對(duì)氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)趨嚴(yán)，從2010年后（即“十二五”開始）燃煤機(jī)組煙氣脫硝設(shè)施建設(shè)進(jìn)入高峰期。統(tǒng)計(jì)顯示，2015年上半年，全國新增火電脫硝機(jī)組5980×104kW，脫硝裝機(jī)容量累計(jì)達(dá)7.5×108kW，占火電總裝機(jī)容量87%。根據(jù)中電聯(lián)的數(shù)據(jù)，2020年我國燃煤發(fā)電機(jī)組容量預(yù)計(jì)達(dá)到11×108kW，其中大部分機(jī)組采用選擇性催化還原(SCR)脫硝技術(shù)。因此，SCR脫硝系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的優(yōu)良與否直接影響到氮氧化物的達(dá)標(biāo)排放。

1　概述

脫硝系統(tǒng)改造在最近幾年陸續(xù)開展，而且短時(shí)間內(nèi)大批項(xiàng)目投運(yùn)。尤其是在三部委提出加快推進(jìn)全國超低排放和節(jié)能改造后，按《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014-2020年）》的要求，燃煤機(jī)組氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)達(dá)到50mg/Nm3以下。隨著脫硝系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的增加以及氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，脫硝系統(tǒng)在運(yùn)行管理、優(yōu)化調(diào)整、檢修維護(hù)等各個(gè)方面的要求越來越高，各方面的問題也逐漸暴露出來。筆者利用工作機(jī)會(huì)對(duì)所轄區(qū)域內(nèi)電廠SCR脫硝系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)研，期間發(fā)現(xiàn)諸多共性問題，現(xiàn)將其總結(jié)如下，希望與電廠脫硝運(yùn)行管理人員共同探討。

2　脫硝系統(tǒng)常見問題

選擇性催化還原(SCR)脫硝技術(shù)是目前最成熟、脫硝效率最高、應(yīng)用最為廣泛的脫硝技術(shù)[1]。但由于設(shè)計(jì)缺陷、運(yùn)行方式不當(dāng)、催化劑活性下降、設(shè)備老化磨損等因素，長期運(yùn)行后暴露出諸多問題。

2.1氨逃逸表計(jì)可靠性差

氨逃逸是反應(yīng)脫硝系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)之一，氨逃逸量的監(jiān)測也是脫硝系統(tǒng)監(jiān)測的重點(diǎn)和難點(diǎn)工作。各電廠脫硝系統(tǒng)氨逃逸在線測量裝置都存在不同程度問題，主要表現(xiàn)在測量示值長期無示值或示值無變化、測量示值與供氨流量及反應(yīng)器出口NOX濃度的線性關(guān)系不明確等。由于煙氣中氨逃逸量本身濃度相對(duì)較低，加之測試環(huán)境較為惡劣，給測試工作帶來較大難度。目前各廠選用的氨逃逸測量裝置大部分為管線抽取測量及原位對(duì)穿測量。管線抽取測量受到水汽及測量溫度的影響較大。而原位對(duì)穿測量受到振動(dòng)、高含塵、激光透過率低的影響較大，同時(shí)受到位置及煙氣均勻性限制，其測量值往往不具有代表性。

2.2脫硝反應(yīng)器出口NOX濃度與煙囪入口NOX濃度偏差較大

脫硝反應(yīng)器出口NOX濃度與煙囪入口NOX濃度偏差較大的情況在區(qū)域內(nèi)電廠中普遍存在，也是長期困擾電廠生產(chǎn)人員的頑固問題。引起此類問題的因素較為復(fù)雜，但主要集中在以下幾個(gè)方面：（1）脫硝反應(yīng)器入口NOX濃度及流速場均勻性較差；（2）脫硝反應(yīng)器入口氨氮摩爾比相對(duì)偏差較大；（3）催化劑層存在堵塞、積灰、失活、坍塌等情況；（4）脫硝反應(yīng)器出口NOX濃度CEMS測點(diǎn)位置代表性差；（5）脫硝反應(yīng)器出口CEMS與煙囪入口CEMS量程不一致。

針對(duì)以上原因，建議各廠結(jié)合自身實(shí)際情況，開展脫硝系統(tǒng)狀態(tài)診斷與優(yōu)化調(diào)整工作，改善脫硝系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)加強(qiáng)運(yùn)行人員崗位技能培訓(xùn)，提高超低排放過程中的節(jié)能運(yùn)行意識(shí)。

2.3供氨調(diào)節(jié)門控制策略欠佳

根據(jù)目前國內(nèi)脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行情況，對(duì)脫硝氨氣流量控制一般采用基本控制方式Constant Mole Ratio Control(固定摩爾比控制方式)。該控制方式是基于脫硝效率和催化劑脫硝能力的控制方式，在該控制方式下系統(tǒng)按照固定的氨氮摩爾比脫除煙氣中NOX，這種控制方式是設(shè)定值可調(diào)的單回路控制系統(tǒng)，控制回路簡單易于調(diào)試和整定，這是這種控制方式的優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是會(huì)過度脫氮，增加運(yùn)行成本[2]。

由于脫硝噴氨自動(dòng)系統(tǒng)具有較大的延遲性，目前用常規(guī)控制策略，容易導(dǎo)致脫硝噴氨控制系統(tǒng)不穩(wěn)定，在主機(jī)負(fù)荷、磨煤機(jī)運(yùn)行數(shù)量與組合方式、進(jìn)口NOX濃度等工況條件發(fā)生變化時(shí)，自動(dòng)調(diào)整的跟蹤情況較差，往往出現(xiàn)調(diào)整滯后、調(diào)整過度等情況，造成出口NOX濃度超標(biāo)及氨逃逸超標(biāo)。致使運(yùn)行人員不得不退出自動(dòng)運(yùn)行，改為手動(dòng)調(diào)整。增加了工作量，并降低了系統(tǒng)自動(dòng)化程度。

脫硝系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)為噴氨量，因此采用良好的控制措施對(duì)供氨調(diào)門進(jìn)行控制是脫硝自動(dòng)的重點(diǎn)[2]。建議電廠針對(duì)系統(tǒng)自身特點(diǎn)，摸清供氨調(diào)門特性，在系統(tǒng)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，嘗試優(yōu)化供氨調(diào)門控制策略，提高自動(dòng)投入率。

2.4氨泄露報(bào)警器未定期檢定

氨泄露報(bào)警器主要布置在氨區(qū)及SCR氨/空氣混合區(qū)，氨泄露報(bào)警器檢測到環(huán)境中的濃度含量達(dá)到預(yù)先設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，氨泄露報(bào)警器立即進(jìn)行聲光報(bào)警，以提醒我們及時(shí)采取安全措施，同時(shí)將驅(qū)動(dòng)噴淋系統(tǒng)以切斷氣流防止發(fā)生中毒、爆炸事故。其檢測系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與可靠性至關(guān)重要。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，氨泄露報(bào)警器應(yīng)每年進(jìn)行一次定期檢定，以保證報(bào)警靈敏有效。目前，絕大部分電廠已按相關(guān)要求進(jìn)行了定期檢定，僅有個(gè)別電廠氨泄露報(bào)警器超期未檢。建議盡快安排超期未檢報(bào)警器送檢工作。對(duì)不合格氨泄露報(bào)警器及時(shí)更換。

2.5噴氨格柵堵塞

噴氨格柵處管路容易發(fā)生堵塞。由于噴氨裝置管路所處環(huán)境惡劣，煙氣中灰分含量高，長時(shí)間運(yùn)行，噴氨管路處容易發(fā)生堵塞，造成噴氨調(diào)門針對(duì)性下降，從而降低脫硝系統(tǒng)效率，增加氨逃逸濃度。為防止管路堵塞，噴氨格柵處加裝流量計(jì)和壓縮空氣吹掃管路，發(fā)現(xiàn)流量明顯降低時(shí)，及時(shí)投運(yùn)吹掃管路進(jìn)行疏通，保證管路暢通[3]。

2.6缺少必要參數(shù)測點(diǎn)

必要測點(diǎn)缺失的主要原因?yàn)樵O(shè)計(jì)缺失，主要集中在反應(yīng)器處理煙氣流量、反應(yīng)器層間壓力等測點(diǎn)位置。這些測點(diǎn)雖然不直接參與運(yùn)行調(diào)整，但對(duì)于系統(tǒng)而言起著至關(guān)重要的監(jiān)視作用，可以詳細(xì)了解系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。建議利用系統(tǒng)升級(jí)改造的機(jī)會(huì)增加此類測點(diǎn)。

2.7測量表計(jì)壞點(diǎn)

調(diào)研中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中個(gè)別測試數(shù)據(jù)失真或?yàn)閴狞c(diǎn)，主要為壓力、溫度測點(diǎn)。如壓力測點(diǎn)顯示為“0kPa”，同一位置壓力測點(diǎn)測試數(shù)據(jù)相差較大。溫度測點(diǎn)數(shù)據(jù)反應(yīng)器前后溫差過大，部分系統(tǒng)中反應(yīng)器溫降大于20℃。建議對(duì)數(shù)據(jù)異常的測點(diǎn)及時(shí)查明原因，妥善解決。

2.8測量表計(jì)外觀損壞

測量表計(jì)的外觀檢查中主要發(fā)現(xiàn)以下幾點(diǎn)共性問題：（1）儀表信號(hào)線連接處保護(hù)套松動(dòng)、脫落；（2）部分儀表無現(xiàn)場標(biāo)識(shí)牌；（3）部分就地儀表表面污垢較為嚴(yán)重，影響讀數(shù)。外觀檢查時(shí)還發(fā)現(xiàn)部分表計(jì)就地量程設(shè)置偏大，就地示值顯示為“0”或顯示數(shù)值不精確，影響運(yùn)行人員就地巡檢時(shí)對(duì)設(shè)備狀態(tài)的判斷。建議更改儀表量程，以就地示值簡潔明了為準(zhǔn)。

3　結(jié)語

脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行管理與檢修維護(hù)是電廠環(huán)保工作的重中之重，掌握脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、盡早發(fā)現(xiàn)各類故障和缺陷及時(shí)有效解決，并且進(jìn)行分析和總結(jié)是十分必要的。這也必將大大提高脫硝系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，提高脫硝系統(tǒng)出口氮氧化物濃度的準(zhǔn)確性與達(dá)標(biāo)率。

[1]呂宏俊,任庚坡.SCR脫硝技術(shù)在600MW燃煤機(jī)組上應(yīng)用的工藝設(shè)計(jì)[J].上海節(jié)能,2013(6):31-36.

[2]馬瑞.脫硝噴氨自動(dòng)控制在大型火電廠中應(yīng)用案例分析[C]// 2014火電廠污染物凈化與節(jié)能技術(shù)研討會(huì),2014.

[3]李延臣,于銀成,于海國,等.350MW超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組SCR脫硝系統(tǒng)故障分析和關(guān)鍵運(yùn)行技術(shù)[C]//中國電機(jī)工程學(xué)會(huì)年會(huì),2013.

[4]邵劍.王灘電廠脫硝系統(tǒng)常見故障分析及處理對(duì)策[J].華北電力技術(shù),2014(4):57-59.

[5]劉麗梅,韓斌橋,韓正華.燃煤鍋爐SNCR脫硝系統(tǒng)常見問題及對(duì)策[J].熱力發(fā)電,2010,39(6):65-67.

[6]李超,于麗新,韓鐘國,等.200MW燃煤機(jī)組SCR脫硝改造關(guān)鍵技術(shù)問題解析[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2012(s2):298-301.

曲立濤（1982—），黑龍江伊春人，工程碩士，工程師，從事火力發(fā)電廠技術(shù)服務(wù)、調(diào)試與試驗(yàn)研究工作。