超低排放电站锅炉SCR脱硝装置的故障诊断及运行优化研究

北极星环保网讯:随着环保标准的进一步提高,火电厂现有环保装置的超低排放改造也在全国范围内迅速展开,目前国内已有大量机组通过了超低排放改造的环保验收,并取得了相应的电价补贴。超低排放改造后,由于NOx排放要求非常严格（≤50mg/m3）,SCR脱硝装置对运行和控制的要求非常高,反应器入口NOx浓度分布、烟气流场分布、喷氨浓度分布等均对整体性能有较大影响,NOx排放难以达到超低要求、逃逸氨超标以及由此引发的空气预热器（简称空预器）堵塞加剧、低温省煤器发生堵塞甚至静电除尘器除尘效率下降等问题时有发生,个别电厂不得不采取降负荷的方式来维持机组正常运行,大大影响了机组运行的经济性和安全性。

一般情况下,采取诊断优化试验可以有效地解决此类问题,通过对脱硝装置氨气喷射系统（AIG）进行精确调整,使脱硝反应器入口NH3/NOx摩尔比分布相匹配,从而消除脱硝装置出口逃逸氨局部超标,减轻并延缓空预器发生硫酸氢铵沉积堵塞,最终实现空预器的长期低阻力运行,减轻或消除脱硝运行对机组的负面影响。

1脱硝诊断优化试验的方法和流程

脱硝诊断优化试验主要包括摸底测试、诊断优化调整和对比测试3个部分。摸底测试的目的是初步评估脱硝装置脱硝性能及喷氨分配状况,诊断优化调整的目的是排查SCR反应器是否存在较大设备缺陷,若没有则在最大限度上提高反应器出口的NOx分布均匀性,并消除局部逃逸氨超标,对比测试的目的是评估诊断优化试验的效果,并推算调整后脱硝装置的最大安全出力。

在此过程中,若发现脱硝系统存在较大缺陷且需停炉处理,则诊断优化试验只能尽可能排查出脱硝设备最有可能的故障原因,便于电厂停炉后进行有针对性的处理。诊断优化试验流程如图1所示。

图1SCR诊断优化试验流程

2诊断优化试验案例

根据现场的具体情况,诊断优化调整试验所取得的效果往往不尽相同,大部分电厂通过试验后能够取得满意效果,SCR反应器出口NOx分布均匀（相对标准偏差RSD≤15%或20%）,逃逸氨消除局部高点且均不超过3×10-6（体积分数,下同）,而个别电厂则试验效果不佳,仅能相对改善原有工况,尽量维持机组的安全运行,NOx分布不均和NH3超标的情况依然存在。以下就几个成功及不成功的案例进行举例说明。

2.1诊断优化成功案例

案例1：某电厂1000MW机组配套塔式锅炉,采用SCR脱硝装置,设一台反应器,催化剂按照“2+1”模式布置。为达到“超低排放”要求,脱硝在备用层加装催化剂,设计脱硝效率为85.7%。投运后供氨量明显上升,且在高负荷下难以维持超低排放,锅炉只能采取低氧燃烧方式以降低脱硝装置入口NOx,大大影响了机组运行的安全性和经济性。

摸底试验表明,SCR反应器出口NOx浓度分布偏差较大、逃逸氨严重超标。NOx浓度分布相对标准偏差达到111.5%,最大值为253.3mg/m3,最小值为7.7mg/m3;平均逃逸氨体积浓度为27.6×10-6,逃逸氨浓度局部最大值为75.4×10-6,最小值为1.5×10-6。

诊断试验后发现局部喷氨格栅支管堵灰,运行状态下在线消缺后,经过一系列的优化调整,脱硝装置出口NOx浓度相对标准偏差降低到16.6%,且消除了逃逸氨超标现象,平均逃逸氨浓度为1.31×10-6,最大逃逸氨浓度为2.64×10-6,诊断优化试验达到了预期的目标。试验前后的NOx和NH3分布对比如图2~5所示。

图2调整前SCR出口NOx分布

图3调整后SCR出口NOx分布

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