火电厂SCR脱硝系统喷氨优化调整及烟气取样方法改进

笔者联合设计院相关人员,按照文献[6]中关于矩形烟道取样的要求,并结合建筑物通风管道均匀抽送风设计计算的思路,设计出实现脱硝系统出口NOx均匀取样的装置（见图7）。该取样装置是将电除尘器入口烟道与脱硝系统出口烟道压力差作为取样动力,通过各支管测孔将烟气均匀抽取并汇流至总管,进行充分混合;将CEMS取样探头安装在混合箱内对混合气体进行取样测量,实现脱硝系统出口NOx的均匀取样。其设计细节主要考虑如下几点：

（1）依据GB/T16157—1996,烟道面积大于9m2的测点总数需小于或等于20个,因而将烟道等分成18个小区,在每个小区中心设定1个取样口。

（2）通过管道压力损失的计算,估算取样管道烟气流速在10m/s时压力损失在350Pa左右,小于机组全负荷段空气预热器（空预器）差压（见表2）,可知取样装置可以在全负荷段保证10m/s的流速,也即保证了取样管道烟气的充分流动。

表2全负荷段空气预热器差压

（3）脱硝系统出口烟道处于高粉尘区域,需要考虑烟气冲刷的影响,因而取样管管材选用耐磨高锰钢。为防止风管堵塞,按照除尘风管的选型要求,排送细小粉尘最小管径不应小于80mm。同时考虑取样装置对烟道阻力的影响,取样管径选取为80mm。为减少粉尘堆积,汇流管设置了0.05的坡度,并引入杂用空气作为定期吹扫用气。

（4）通过管道均匀抽风计算,在抽风管断面面积及孔口流量系数不变的前提下,依据管内静压变化,采用变孔口面积方式实现均匀抽风,即孔口从下至上、从远端至近端依次减小。

图7取样装置示意

对金湾电厂4号机组完成改造后,选取2016年1月1日00:00至2016年1月31日00:00时间段,测试反应器A、B出口及烟气排放口NOx浓度,每5min取值1次,统计与分析结果如表3所示。由表3可见,4号机组SCR脱硝系统出口NOx浓度与4号机组排放口NOx浓度均值基本一致,已无明显偏差,完全达到改造的预期效果。

表3 4号机组排放口NOx浓度与SCR反应器出口NOx浓度对比（改造后）

3结语

本文研究结果表明,利用脱硝系统出口NOx分布情况进行喷氨优化调整,可改善氨气在SCR反应区的分布,提高催化剂的利用率,因而可减少脱硝系统逃逸氨浓度。结合气态污染物采样方法及均匀抽风设计方法所改进的脱硝系统出口NOx取样方式,实现了NOx的均匀取样,消除了脱硝系统出口与烟气排放口NOx测量结果偏差,有利于降低逃逸氨浓度,保证NOx达标排放。本文方法为火电厂脱硝系统普遍存在的喷氨不均以及出口取样不准确问题提供了完整的解决方案,可供相关电厂借鉴。

《中国电力》作者：毛奕升,吴智鹏,张孝天

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