火电厂SCR脱硝系统喷氨优化调整及烟气取样方法改进

1.2 SCR脱硝系统出口NOx测点代表性不强

由于SCR反应区后烟道长度空间有限,烟气整体混合较差,而目前多采用单点或3点取样,取样不具备代表性,导致测量结果不能反映真实情况[5]。以金湾电厂4号机组脱硝系统为例,脱硝系统出口烟道成水平37°角布置,矩形烟道边长分别为3.5m和11.4m,其当量直径D=2AB/（A+B）（式中A、B为烟道边长）,即D=5.36m,而水平烟道全长11.61m,满足不了GB/T16157—1996《固定污染源排气中颗粒物和气态污染物采样方法》[6]中对于采样位置直管段下游不小于6倍直径及上游不小于3倍直径的要求。

金湾电厂4号机组烟气排放口测点在烟囱70m处,有足够长的烟道,因而满足采样位置要求,取样具有代表性。鉴于4号机组烟气排放口与脱硝系统出口之间存在1~2min的测量延时,因而选取较长时间段数据进行统计,即选取2015年5月10日00:00至2015年6月11日00:00时间段,对4号机组反应器A、B出口及4号机组烟气排放口NOx浓度3个点进行监测,每5min取样1次,得出4号机组烟气排放口NOx浓度值与4号机组SCR脱硝系统出口NOx浓度值之比,为1.42（见表1）,表明二者偏差太大。

表1 4号机组烟气排放口NOx浓度与SCR反应器出口NOx浓度对比（改造前）

1.3 NOx浓度分布不均的危害

NOx浓度分布不均,会导致催化剂寿命损耗不一,同时增加逃逸氨浓度。反应器出口逃逸氨量越大,所生成的硫酸氢铵（NH4HSO4）就越多。硫酸氢铵粘性较高,易粘附甚至堵塞空气预热器,危害机组安全稳定运行[7]。

对喷氨装置进行控制,一般基于脱硝系统NOx浓度测量值,SCR反应器出口NOx取样代表性不强,直接影响喷氨量的控制,造成过量喷氨或喷氨不足,增加逃逸氨浓度或脱硝效率下降,并加剧NOx排放波动,导致NOx短时超过50mg/m3的排放限值;同时还会导致SCR脱硝装置出口NOx浓度与排放口NOx示值不一致,容易引起社会对企业环保数据的质疑,造成不良社会影响。

2解决方法及效果

2.1喷氨优化调整

依据SCR反应器出口NOx分布情况,通过调整每侧喷氨格栅横纵6×3共18个阀门的开度,调整喷氨流量,之后再依据脱硝系统出口NOx浓度分布情况进行反复调整。

图4优化调整后A反应器出口NOx平均浓度及Cv值

最终使SCR脱硝系统出口截面NOx浓度分布得到明显改善。优化调整过程中反应器出口NOx浓度平均值及CV值如图4、5所示, 优化调整后反应器出口逃逸氨浓度分布如图6所示, 其中T-01~T-07指不同时间段。

图5 优化调整后B反应器出口NOx平均浓度及Cv值

随喷氨优化调整过程的深入,2台反应器出口NOx浓度分布相对标准偏差均呈递减趋势。调整结束,机组600MW负荷下SCR脱硝系统出口NOx质量浓度控制在30mg/m3左右时,A、B反应器出口CV值分别从调整前的34.47%、35.12%降低至16.67%、20.10%,脱硝系统反应区域催化反应均匀性得到较大的改善。脱硝系统出口逃逸氨体积分数平均为1.77×10-6,与优化调整前相比整体降低了约0.3×10-6,局部较高的逃逸氨浓度峰值明显降低。

图6优化调整后A、B反应器出口逃逸氨浓度分布

喷氨优化调整后,4号机组SCR脱硝系统出口NOx浓度值与4号机组烟气排放口NOx浓度值之比,已由原先的1.42倍减少到了1.31倍,虽有一定改善,差距仍然较大。为此,进行了烟气取样方式的改进。

2.2烟气取样方式改进

喷氨调整相当于粗调,将CV值降低,以利于氨气与烟气中NOx反应,但烟气中NOx浓度不均还是存在。目前烟气在线监测系统（以下简称CEMS）为探头取样,采用单测点或多测点取样,不易取到均值点;3点取样由于使用1台抽气泵,没有考虑均匀抽气问题,即使在喷氨优化调整后也不能彻底解决取样均匀性问题。

延伸阅读：

670MW机组SCR脱硝系统喷氨优化试验研究

基于氨逃逸的SCR系统喷氨优化设计

1000MW超超临界塔式炉脱硝系统超净改造及喷氨优化

SCR脱硝喷氨优化靶向控制解决方案