提高烟气脱硝效率的运行实践

曾小敏

(广东粤电集团有限公司沙角A电厂，广东东莞 523936）

提高烟气脱硝效率的运行实践

Operation practice of improving efficiency of flue gas denitrification

曾小敏

(广东粤电集团有限公司沙角A电厂，广东东莞 523936）

某电厂4，5号机组实施降氮脱硝工程后，NOX的排放浓度降至100 mg/Nm3以下。文中介绍机组低氮燃烧系统、SCR脱硝改造后运行过程中存在的问题及解决措施。

低氮;SCR;优化

对燃烧过程中生成的NOx实施控制是一项较复杂的技术。由于NOx的生成机理不同，影响其生成量的因素也各不相同，同一控制因素对它们的影响程度也各有差异，甚至一项控制因素对一类型NOx可以实施有效控制，而对另一类型NOx的控制则完全无效。此外，在采用NOx控制措施时，还要考虑该项措施不影响燃烧设备的能力和效率、不增加能耗、不产生新污染物及经济因素等条件。国内较常用低NOx燃烧器技术、SCR技术、SNCR技术和流化床等技术。某电厂4，5号机组脱硝采用低NOx燃烧器+SCR技术，该厂进行低氮燃烧器改造和SCR脱硝改造后，仍然面临诸多运行方面的问题。

1 运行工况的影响

1.1 运行工况对NOx生成量的影响

1)燃烧氧量的影响。燃料中的N在还原性气氛中转化成NOx的量随着氧量的变化而变化，在燃料燃烧过程中，燃料内的N的各阶离子当遇到氧离子时会与之结合而形成NOx，因此应尽可能控制好炉膛氧量。

2)燃料的影响。煤在燃烧过程中生成的NOx主要有3个来源:即热力型NOx，燃料型NOx和快速型NOx，煤粉燃烧过程中生成的NOx大部分是燃料型NOx。不同的煤种，其N的含量略有差别，对NOx生成量的影响主要是挥发分、煤粉细度和给煤量等。相关研究表明，随着挥发分含量的增加，煤所释放出来的N的百分数增大，因此，应适当选挥发分略低的煤种;另外，控制好煤粉量和煤粉细度对降低NOx生成和确保锅炉效率不降低也很关键。

1.2 运行工况对SCR的影响

除去锅炉炉膛燃烧过程中产生的SO3之外，在SCR催化反应过程中，部分SO2也会转化成为SO3，粗略估计，约1%～2%的SO2会转化成为SO3;脱硝过程中，由于氨逃逸因素的影响，一定数量的没有参与催化反应的氨也会随着烟气的流动到达空预器。

当烟气组分中SO3含量比较多时，脱硝系统众多的化学反应过程中对于空预器影响最大的是基于以下的化学反应过程，它会产生硫酸氢氨:

硫酸氢氨会产生粘性的沉降物附着在空预器的表面，这些粘性的物质会吸附飞灰，还会和换热表面的炭钢会发生化学反应，生成一种白色的粘膜，其主要的组成成分为NH4Fe(SO4)2。这些附着在换热表面的结垢层阻塞流动通道，导致系统压力损失上升，换热效率下降。

当烟气含量中NH3和SO3成分摩尔比超过2时(NH3过量)，会发生化学反应过程，产生硫酸氨。

在空预器运行的温度范围内，所生成的硫酸氨为干燥的粉状物质，不会产生结垢的问题。但使用高硫煤的煤种时，主要生成硫酸氢氨。在这种情况下，SCR过程中氨逃逸率的控制就成为控制结垢产生的决定性因素。但是，即使系统设计的是较低水平的氨逃逸率，实际运行过程中，氨逃逸率也很可能会因为以下的原因而增加，由此增加结垢的危险:瞬时氨负荷的波动;氨和NOx的分布不均匀;控制系统控制上的偏差;催化反应层催化剂活性的变化。

2 运行中提高脱硝率的调整办法

2.1 低氮燃烧器的运行调整

1)考虑煤质及机组负荷的变化对锅炉飞灰可燃物和NOx排放的影响，将NOx排放维持在300～350 mg/Nm3。可通过调节燃尽风 (SOFA风)挡板开度来实现，如图1(试验得到)。

图1 SOFA风挡板开度与负荷关系曲线

2)由于改造后整个燃烧工况发生了变化，氧量的控制值也发生了改变，可通过试验得到的如图2所示的优化氧量控制对应曲线进行控制。

图2 氧量与负荷关系曲线

3)锅炉风箱—炉膛差压的控制随机组负荷变化进行优化调节，见图3。

图3 风箱—炉膛差压与负荷关系曲线

2.2 SCR的运行调整

1)工况变化时的调整。由于SCR系统布置的特性，其测量仪表会存在一定的滞后性，因此应准确把握喷氨调整时间。供氨调节阀在变工况调节过程中，从供氨调节阀变开度开始，到出口氮氧化物浓度在线测量值开始有变化时，A侧46 s，B侧需38 s，两者相差不大。但从开始变化到完全稳定的时间相差很大，A侧超过25 min，B侧7 min。经调整后，A侧出口在线系统测量滞后量减小。

2)氨和NOx的分布不均匀的调整。由于烟道布置的原因，烟道内的流场难以均匀，烟道截面上各位置流速不同，通过的烟气量也各不相同。因此，要保证脱硝后的出口烟气中的氮氧化物分布均匀，需对出口烟道所有试验孔的每一个测点进行测量，了解出口烟气流场中的氮氧化物分布情况，并根据实际测量结果来调整对应的喷氨管道手动阀。

3)控制系统控制偏差的调整。CEMS氮氧化物测量自检和吹扫期间 (反应器入口或出口CEMS系统反吹时)，屏蔽喷氨调节PID调节器，喷氨调节阀输出保持当前位置不变，待SCR出口烟气氮氧化物浓度开始变化时，恢复喷氨调节系统PID调节器运行。

反应器入口或出口CEMS故障时，切除喷氨调节系统自动，阀门保持当前位置，由运行人员根据实际情况手动操作。反应器出口氨逃逸信号高二值时，喷氨调节系统PID调节器闭锁增，严禁喷氨调节阀开度增大，待反应器出口氨逃逸信号恢复正常时，氨调节系统PID调节器恢复正常运行。

4)催化反应层催化剂活性变化时的调整。利用机组停机时对催化剂进行取样分析，详细了解催化剂的活性，据此进行喷氨量的调节。

3 结束语

某电厂4，5号机组降氮脱硝工程改造后，运行情况基本良好，没有出现危及运行稳定的现象，满足机组正常运行的需要，对后续运行过程中出现的问题进行优化后，脱硝装置的性能及可靠性得到进一步的提升。由于采用了低氮燃烧器+SCR复合降氮改造，改造后NOx排放浓度由改造前600 mg/Nm3左右降低至50 mg/Nm3以下，低氮燃烧器+SCR复合脱氮率达91%，烟气NOx排放完全达到广东省珠三角区环保控制标准。

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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