(京能集團山西漳山發(fā)電有限責任公司，長治 046021)

0 引 言

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和對生存環(huán)境保護的要求，國家對火電機組的污染物中NOx的排放要求越來越嚴格，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)必須面臨的問題就是將氨氣均勻的噴入反應器，而經(jīng)過超低排放改造的火電機組，由于鍋爐煙氣流場的改變，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、噴氨浪費的問題，同時氨氣的逃逸也會造成鍋爐運行中空氣預熱器差壓上升，影響鍋爐的安全穩(wěn)定運行。因此提高噴氨均勻性，降低氨氣逃逸，是我們所面臨的新問題。

1 鍋爐及脫硝系統(tǒng)概況

某電廠600 MW機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)，擺動式燃燒器調(diào)溫，平衡通風、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)用罐裝卡車運輸，以液體形態(tài)儲存于氨罐中；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；氣化的氨和稀釋風機提供的稀釋空氣混合，通過噴氨格柵噴入SCR反應器上游的煙氣中；經(jīng)過充分混合后，氨氣和煙氣中NOx在SCR反應器中催化劑的作用下發(fā)生反應，生成水和氮氣從而達到除去煙氣中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)計參數(shù)

續(xù)表1

4氨加入系統(tǒng)-型式網(wǎng)格式-噴嘴數(shù)量537/反應器-管道材質(zhì)20G5催化劑-型式板式-層數(shù)2+1-活性溫度范圍300～450-孔徑(pitch)6-基材不銹鋼催化劑單元尺寸(L?W?H)mm464×464×618催化劑模塊尺寸(L?W?H)mm1881×948×1440活性物質(zhì)TiO2,V2O5等催化劑化學壽命小時24000催化劑機械壽命小時48000-煙氣流速m/s5.8

脫硝技術(shù)的化學反應原理如下：

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

6NO2+8NH3→7N2+12H2O

NO+NO2+2NH3=2N2+3H2O

圖2 脫硝反應器示意圖

2 存在問題

為了響應國家環(huán)境保護的號召，機組于2016年9月進行了超低排放改造，改造后，機組的污染物排放按國家超低排放標準執(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，但是對比相鄰單元機組發(fā)現(xiàn)本機組噴氨較同樣經(jīng)過超低排放改造的相鄰機組噴氨量增加較多。

表2 本機組與相鄰機組月均噴氨用量統(tǒng)計表

通過兩臺機組脫硝系統(tǒng)出入口NOx濃度的對比和噴氨用量的對比，懷疑造成噴氨用量大幅度增加的原因為氨氣逃逸率高。為了進一步確認造成改造機組噴氨量較大的原因，我們組織人員對改造機組脫硝系統(tǒng)出口截面各個區(qū)域的NOx濃度進行測量，通過下表中的測量數(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)出口截面各個區(qū)域劃分圖

表3 數(shù)據(jù)參數(shù)

3 改造方案

根據(jù)機組改造后存在的問題，可以確定機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。為此確定對機組的噴氨系統(tǒng)進行改造，提高反應器的噴氨均勻性。

圖4 脫硝系統(tǒng)煙氣流特點圖

(1)根據(jù)圖4中機組煙氣流場的特點將機組脫硝系統(tǒng)出口劃分成六個區(qū)域。

(2)根據(jù)鍋爐煙氣流的特點(如圖4中脫硝系統(tǒng)煙氣流特點圖所示)每組噴氨格柵所對應的區(qū)域不同，所劃分的六個區(qū)域設(shè)置對應的NOx測量探頭，同時在所對應的脫硝系統(tǒng)入口噴氨格柵組設(shè)置噴氨調(diào)整電動門。在線運行時，通過調(diào)整噴氨調(diào)整電動門的開度，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1的控制策略為例。首先判定當前是不是穩(wěn)態(tài)工況(負荷和總噴氨量不變化)，非穩(wěn)態(tài)工況分調(diào)門不動作；穩(wěn)態(tài)工況下各個調(diào)門進行加權(quán)平均后與經(jīng)負荷得到的基準開度相乘進行PID計算，最后對得到的偏置與基準開度加權(quán)得到分調(diào)門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

機組完成改造后，在保證機組環(huán)保參數(shù)部超標的前提下，再次按照之前的方法對機組脫硝系統(tǒng)出口截面各區(qū)域進行NOx濃度測量發(fā)現(xiàn)NOx濃度的均勻性大幅度的提高(見表4)，同時通過加裝的NH3逃逸率測點測量，機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)出口截面各個區(qū)域NOx濃度測量值

5 結(jié)束語

通過本次對機組的改造，不僅解決了機組脫硝系統(tǒng)噴氨不均勻，逃逸率較大的問題，還實現(xiàn)了噴氨的在線調(diào)整，這對機組的安全穩(wěn)定運行很重要，因為降低氨氣逃逸率可以有效的防止機組長期運行空預差壓增加的問題。