燃煤机组SCR脱硝系统常见问题分析

曲立涛

（华电电力科学研究院东北分院辽宁沈阳110000)

燃煤机组SCR脱硝系统常见问题分析

曲立涛

（华电电力科学研究院东北分院辽宁沈阳110000)

燃煤机组SCR脱硝系统自2010年大规模改造，到目前为止大部分电厂已经进入第一次脱硝催化剂更换周期。SCR脱硝系统经过长期运行后，运行管理人员积累了丰富经验，但由于设计缺陷、运行方式不当、催化剂活性下降、设备老化磨损等因素，SCR脱硝系统长期运行后也暴露出诸多问题。本文总结分析了SCR脱硝系统部分常见的共性问题。

燃煤机组；SCR；常见问题；分析

随着国家环保政策日趋严格，特别是在“十二五”期间针对氮氧化物排放标准趋严，从2010年后（即“十二五”开始）燃煤机组烟气脱硝设施建设进入高峰期。统计显示，2015年上半年，全国新增火电脱硝机组5980×104kW，脱硝装机容量累计达7.5×108kW，占火电总装机容量87%。根据中电联的数据，2020年我国燃煤发电机组容量预计达到11×108kW，其中大部分机组采用选择性催化还原(SCR)脱硝技术。因此，SCR脱硝系统运行状态的优良与否直接影响到氮氧化物的达标排放。

1　概述

脱硝系统改造在最近几年陆续开展，而且短时间内大批项目投运。尤其是在三部委提出加快推进全国超低排放和节能改造后，按《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）》的要求，燃煤机组氮氧化物排放标准应达到50mg/Nm3以下。随着脱硝系统运行时间的增加以及氮氧化物排放标准的提高，脱硝系统在运行管理、优化调整、检修维护等各个方面的要求越来越高，各方面的问题也逐渐暴露出来。笔者利用工作机会对所辖区域内电厂SCR脱硝系统进行了调研，期间发现诸多共性问题，现将其总结如下，希望与电厂脱硝运行管理人员共同探讨。

2　脱硝系统常见问题

选择性催化还原(SCR)脱硝技术是目前最成熟、脱硝效率最高、应用最为广泛的脱硝技术[1]。但由于设计缺陷、运行方式不当、催化剂活性下降、设备老化磨损等因素，长期运行后暴露出诸多问题。

2.1氨逃逸表计可靠性差

氨逃逸是反应脱硝系统性能的重要指标之一，氨逃逸量的监测也是脱硝系统监测的重点和难点工作。各电厂脱硝系统氨逃逸在线测量装置都存在不同程度问题，主要表现在测量示值长期无示值或示值无变化、测量示值与供氨流量及反应器出口NOX浓度的线性关系不明确等。由于烟气中氨逃逸量本身浓度相对较低，加之测试环境较为恶劣，给测试工作带来较大难度。目前各厂选用的氨逃逸测量装置大部分为管线抽取测量及原位对穿测量。管线抽取测量受到水汽及测量温度的影响较大。而原位对穿测量受到振动、高含尘、激光透过率低的影响较大，同时受到位置及烟气均匀性限制，其测量值往往不具有代表性。

2.2脱硝反应器出口NOX浓度与烟囱入口NOX浓度偏差较大

脱硝反应器出口NOX浓度与烟囱入口NOX浓度偏差较大的情况在区域内电厂中普遍存在，也是长期困扰电厂生产人员的顽固问题。引起此类问题的因素较为复杂，但主要集中在以下几个方面：（1）脱硝反应器入口NOX浓度及流速场均匀性较差；（2）脱硝反应器入口氨氮摩尔比相对偏差较大；（3）催化剂层存在堵塞、积灰、失活、坍塌等情况；（4）脱硝反应器出口NOX浓度CEMS测点位置代表性差；（5）脱硝反应器出口CEMS与烟囱入口CEMS量程不一致。

针对以上原因，建议各厂结合自身实际情况，开展脱硝系统状态诊断与优化调整工作，改善脱硝系统运行状态。同时加强运行人员岗位技能培训，提高超低排放过程中的节能运行意识。

2.3供氨调节门控制策略欠佳

根据目前国内脱硝系统的运行情况，对脱硝氨气流量控制一般采用基本控制方式Constant Mole Ratio Control(固定摩尔比控制方式)。该控制方式是基于脱硝效率和催化剂脱硝能力的控制方式，在该控制方式下系统按照固定的氨氮摩尔比脱除烟气中NOX，这种控制方式是设定值可调的单回路控制系统，控制回路简单易于调试和整定，这是这种控制方式的优点，其缺点是会过度脱氮，增加运行成本[2]。

由于脱硝喷氨自动系统具有较大的延迟性，目前用常规控制策略，容易导致脱硝喷氨控制系统不稳定，在主机负荷、磨煤机运行数量与组合方式、进口NOX浓度等工况条件发生变化时，自动调整的跟踪情况较差，往往出现调整滞后、调整过度等情况，造成出口NOX浓度超标及氨逃逸超标。致使运行人员不得不退出自动运行，改为手动调整。增加了工作量，并降低了系统自动化程度。

脱硝系统的关键参数为喷氨量，因此采用良好的控制措施对供氨调门进行控制是脱硝自动的重点[2]。建议电厂针对系统自身特点，摸清供氨调门特性，在系统优化的基础上，尝试优化供氨调门控制策略，提高自动投入率。

2.4氨泄露报警器未定期检定

氨泄露报警器主要布置在氨区及SCR氨/空气混合区，氨泄露报警器检测到环境中的浓度含量达到预先设定的报警值时，氨泄露报警器立即进行声光报警，以提醒我们及时采取安全措施，同时将驱动喷淋系统以切断气流防止发生中毒、爆炸事故。其检测系统的准确性与可靠性至关重要。根据相关规定，氨泄露报警器应每年进行一次定期检定，以保证报警灵敏有效。目前，绝大部分电厂已按相关要求进行了定期检定，仅有个别电厂氨泄露报警器超期未检。建议尽快安排超期未检报警器送检工作。对不合格氨泄露报警器及时更换。

2.5喷氨格栅堵塞

喷氨格栅处管路容易发生堵塞。由于喷氨装置管路所处环境恶劣，烟气中灰分含量高，长时间运行，喷氨管路处容易发生堵塞，造成喷氨调门针对性下降，从而降低脱硝系统效率，增加氨逃逸浓度。为防止管路堵塞，喷氨格栅处加装流量计和压缩空气吹扫管路，发现流量明显降低时，及时投运吹扫管路进行疏通，保证管路畅通[3]。

2.6缺少必要参数测点

必要测点缺失的主要原因为设计缺失，主要集中在反应器处理烟气流量、反应器层间压力等测点位置。这些测点虽然不直接参与运行调整，但对于系统而言起着至关重要的监视作用，可以详细了解系统的运行状态。建议利用系统升级改造的机会增加此类测点。

2.7测量表计坏点

调研中发现系统中个别测试数据失真或为坏点，主要为压力、温度测点。如压力测点显示为“0kPa”，同一位置压力测点测试数据相差较大。温度测点数据反应器前后温差过大，部分系统中反应器温降大于20℃。建议对数据异常的测点及时查明原因，妥善解决。

2.8测量表计外观损坏

测量表计的外观检查中主要发现以下几点共性问题：（1）仪表信号线连接处保护套松动、脱落；（2）部分仪表无现场标识牌；（3）部分就地仪表表面污垢较为严重，影响读数。外观检查时还发现部分表计就地量程设置偏大，就地示值显示为“0”或显示数值不精确，影响运行人员就地巡检时对设备状态的判断。建议更改仪表量程，以就地示值简洁明了为准。

3　结语

脱硝系统的运行管理与检修维护是电厂环保工作的重中之重，掌握脱硝系统的运行状态、尽早发现各类故障和缺陷及时有效解决，并且进行分析和总结是十分必要的。这也必将大大提高脱硝系统运行的稳定性，提高脱硝系统出口氮氧化物浓度的准确性与达标率。

[1]吕宏俊,任庚坡.SCR脱硝技术在600MW燃煤机组上应用的工艺设计[J].上海节能,2013(6):31-36.

[2]马瑞.脱硝喷氨自动控制在大型火电厂中应用案例分析[C]// 2014火电厂污染物净化与节能技术研讨会,2014.

[3]李延臣,于银成,于海国,等.350MW超临界燃煤发电机组SCR脱硝系统故障分析和关键运行技术[C]//中国电机工程学会年会,2013.

[4]邵剑.王滩电厂脱硝系统常见故障分析及处理对策[J].华北电力技术,2014(4):57-59.

[5]刘丽梅,韩斌桥,韩正华.燃煤锅炉SNCR脱硝系统常见问题及对策[J].热力发电,2010,39(6):65-67.

[6]李超,于丽新,韩钟国,等.200MW燃煤机组SCR脱硝改造关键技术问题解析[J].环境科学与技术,2012(s2):298-301.

曲立涛（1982—），黑龙江伊春人，工程硕士，工程师，从事火力发电厂技术服务、调试与试验研究工作。