降低机组液氨消耗量的措施

2016-12-06王雷范燕

综合智慧能源 2016年8期

关键词：喷氨吹灰液氨

王雷，范燕

（华电内蒙古能源有限公司包头分公司，内蒙古包头　014013）

降低机组液氨消耗量的措施

王雷，范燕

（华电内蒙古能源有限公司包头分公司，内蒙古包头014013）

2013年华电蒙能包头发电有限公司对2台机组进行了脱硝技术改造，取得了良好的环保效益，但液氨消耗量一直偏高。通过设备优化、改进调整方法和加强指标管理，降低了机组液氨消耗量，取得了环保、节能、安全三重效益。

脱硝；催化剂；液氨消耗量；环保；安全

0　引言

华电蒙能包头发电有限公司（以下简称包头发电公司）2×600 MW机组为亚临界、中间一次再热、强制循环、单炉膛平衡通风、四角切圆燃烧、固态排渣、紧身封闭、全钢构架∏型燃煤汽包炉。锅炉额定蒸发量为2023 t/h，额定主蒸汽压力为17.5 MPa，额定主、再热蒸汽温度为541℃。2台锅炉自2013年开始分别进行脱硝系统改造，采用高含尘方案选择性催化还原（SCR）脱硝技术，使用蜂窝式催化剂，初期安装2层，同时改造低氮燃烧器，增加2层分离式燃尽风（SOFA）风门。采用蒸汽吹灰器与声波吹灰器联用的方式以满足脱硝系统安全、稳定的运行要求。每层交错布置5台声波吹灰器与4台半伸缩式耙式蒸汽吹灰器，吹灰器的进程按炉深方向布置，与催化剂安装相适应，每台反应器总计设15台声波吹灰器，12台耙式蒸汽吹灰器，分别初装10台与8台，并为预留层预留吹灰器布置位置和接口。

1　脱硝改造后存在的问题

（1）液氨消耗量过大，每年液氨消耗量在1400 t左右，液氨市场价格大约2 500元/t，大量的液氨消耗降低了机组的经济性。若能节约10%，将是一笔非常可观的费用。

（2）催化剂、空气预热器（以下简称空预器）堵塞。脱硝催化剂中的V等多种金属会对SO2向SO3转化起到催化作用。如果转化率较高，并且运行温度低于催化剂的最低温度限值时，容易生成NH4HSO4，附着在催化剂表面，堵塞催化剂孔隙，导致催化剂活性降低，影响脱硝效率，并影响下游锅炉空预器的安全，造成空预器堵塞。

（3）液氨泄露。NH3喷射过多，NH3逃逸量过大，造成环境污染。NH3在局部聚集，容易引起爆炸。在投运初期，锅炉吸风机房、脱硝平台区域NH3味道重，威胁生产人员身体健康。

2　采取的控制措施

（1）投入喷氨量自动控制系统，加强运行监视调整。通过开展技术培训、召开专题会议的方式提高运行人员对脱硝系统的重视。根据包头发电公司设备特点，优化、调整喷氨调门动作曲线，提高喷氨调门出口质量浓度设定值，在保证脱硝出口排放不超标的情况下，将脱硝出口质量浓度控制设定值提高至70～80 mg/m3。增加炉膛出口NOx质量浓度高报警条件，报警值为340 mg/m3。当机组出现大幅度负荷变动或煤种变化时，提醒值班人员提前手动控制。

（2）将液氨消耗量加入值班班组指标竞赛。各运行班组液氨消耗量与发电量作比较，得出每亿千瓦时液氨消耗量，在小指标竞赛中占5%权重（发生环保参数超限，此项计0分），督促各班组重视机组液氨消耗量。在保证环保参数的条件下，控制液氨消耗量。

（3）降低运行氧量。减少NOx的生成是降低液氨消耗量的关键。在燃烧过程中，各种化合物中N+遇到O2-时就会与之结合，形成NOx，因此，控制住氧量，可从源头上控制燃料型、热力型及快速型NOx的生成。总结运行经验及试验数据，在保证燃烧稳定的情况下，氧量可以由2.5%～4.0%降低至2.2%～3.2%。降低锅炉氧量还可以减少烟气生成量，降低烟气流速，增加烟气与催化剂的反应时间，减少催化剂磨损。

（4）调整配风方式。随着负荷的变化及时调整二次风门、2层SOFA风门的开度，改变炉内的二次风分配。在维持炉膛压差在0.4～0.9 kPa的前提下，随着炉膛出口NOx生成量的变化，450 MW负荷以下时逐步开启下层SOFA风门，450 MW负荷以上时继续开启上层SOFA风门，并保持所有SOFA风门开度均不大于50%。在主燃烧区域保持较低的过量空气系数，降低燃烧速度及炉膛核心温度，减少NOx的生成。再燃段燃料富余，NOx被还原成N2。在燃尽段通过SOFA风门送风，保证空气供给，确保燃料燃尽，保证燃烧效率，从而实现了空气分级的控制手段，其过程如图1所示。

图1　调整后的配风方式

（5）调整吹灰方式，确保吹灰效果。用于脱硝装置的吹灰器有声波吹灰和蒸汽吹灰2种方式，声波吹灰器在灰量较小时效果较为明显，能彻底清除边角的积灰；耙式蒸汽吹灰器在灰量较大时能起到良好作用。在投入耙式蒸汽吹灰器时，一定要充分疏水，否则会造成灰尘结块，堵塞催化剂或对催化剂造成水蚀，影响催化剂的使用寿命。合理安排催化剂区域吹灰，可有效减少催化剂表面积灰、堵塞，减小烟气流动阻力，保持流场均匀通畅，提高反应效率。根据催化剂压差变化趋势，调整声波吹灰器的吹灰频次，适时投入蒸汽吹灰器，避免催化剂表面积灰、堵塞，减小脱硝烟气阻力，提高反应效率。包头发电公司对脱硝吹灰器的投运要求如下。

1）耙式蒸汽吹灰器每月单数日上午投运1次，连续大负荷运行时，增加吹灰次数。

2）催化剂压差大于100 Pa时，增加耙式蒸汽吹灰器频次，并汇报专工。

3）声波吹灰器连续运行，每班检查其运行情况，发现问题及时登录缺陷，联系检修处理。

4）投运吹灰器时，运行人员如实记录吹灰部位及检查情况。

（6）调整喷氨格栅。烟气脱硝装置中，喷氨格栅是NH3扩散及与烟气混合的装置。设计上，烟气经烟道内扰流板均匀后通过脱硝装置，与NH3充分发生还原反应。但经过一段时间的实际运行后，烟气流场、扰流板、喷氨喷嘴、催化剂的通流部分均发生磨损、堵塞等问题，造成烟气气流分布及喷氨流量不均，NOx和NH3的混合及反应不均匀，脱硝效率降低，且极易造成局部喷氨过量。包头发电公司锅炉左、右侧各有26组喷氨调门，机组投运后一直保持所有调门全开。经现场测试发现，现场12个测点得到的数据偏差很大，分散控制系统（DCS）显示的数值是这些数据的算术平均值，这就造成脱硫塔出口NH3排放值看似达标，但部分测点已经严重偏低，部分测点超排，造成大量的氨逃逸。根据试验数据，将中间部分喷氨调门（10组）保持全开，西侧（8组）保持75%开度，东侧（8组）关至50%开度。通过调整喷氨调门，改变NH3分配，保证催化剂区域氨气与烟气充分混合。烟气流量大的位置多喷氨，烟气流量小的位置少喷氨，使各NH3喷嘴流量与烟气中需还原的NOx含量相匹配，充分反应又避免局部喷氨过量。