（內(nèi)蒙古大唐國際托克托發(fā)電有限責任公司，內(nèi)蒙古 托克托 010206）

引言

隨著環(huán)保要求的不斷提高及脫硝催化劑性能的下降，脫硝技術(shù)、脫硝運行調(diào)節(jié)、脫硝系統(tǒng)運行優(yōu)化等需要不斷的深入分析和研究，為滿足國家環(huán)保要求在2017年年底實現(xiàn)近零排放做好基礎(chǔ)工作。

國內(nèi)部分較早投入煙氣脫硝裝置的燃煤電廠，通過多年的脫硝運行經(jīng)驗，研究出許多可行的脫硝優(yōu)化運行技術(shù)，包括鍋爐燃燒調(diào)整優(yōu)化、脫硝反應(yīng)區(qū)噴氨優(yōu)化、脫硝控制系統(tǒng)優(yōu)化等，我廠10臺機組煙氣脫硝系統(tǒng)均采用SCR煙氣脫硝技術(shù)，目前已全部投入運行，脫硝系統(tǒng)的CEMS數(shù)值與實際濃度有一定偏差，并且氨逃逸對空預器造成較大影響，通過對脫硝系統(tǒng)運行進行優(yōu)化，降低液氨使用量，同時對噴氨分支進行運行調(diào)整，使得煙氣與氨氣充分混合，并盡可能接近理論氨氮摩爾比，從而保證NOX污染物排放標準的基礎(chǔ)上降低噴氨量，使CEMS顯示數(shù)據(jù)與實際NOX的排放濃度基本一致。

脫硝系統(tǒng)投入后受氨逃逸影響空預器差壓增長明顯，主要原因為硫酸氫銨生成量大，附在空預器蓄熱元件上粘結(jié)飛灰，堵塞空預器。在空預器煙氣環(huán)境下，SO3和NH3會反應(yīng)生成硫酸氫銨，硫酸氫銨

反應(yīng)式：NH3+SO3+H2O→NH4HSO4

在一定的溫度區(qū)間呈現(xiàn)液態(tài)，會捕捉煙氣中的飛灰，附著在空預器的換熱面上，從而造成空預器的阻力增加甚至堵塞，容易造成空預器阻力增加。我廠5號爐投運脫硝后空預器差壓上升速度很快，運行不到3個月時間空預器差壓由1.5kPa上升至2.2kPa，空預器差壓變化曲線如圖1所示：

圖1 空預器堵塞前后煙氣差壓的變化

空預器差壓最高達3.8kPa，不僅影響機組正常帶負荷，同時影響風機耗電率，機組綜合廠用電率上升明顯。

2014年8月利用停機機會對我廠5號爐空預器進行檢查，檢查發(fā)現(xiàn)空預器堵塞嚴重，且堵塞部位在空預器下段（共分2段）蓄熱元件的中下部位，對堵塞成分進行化驗分析，結(jié)果顯示含有較多硫酸氫銨，硫酸氫銨導致空預器內(nèi)部堵塞。

一、降低脫硝系統(tǒng)氨逃逸的方法

煙氣中NOx主要是NO和NO2，其中NO約占92%～95%，按照NO、NO2的比例，根據(jù)氧化-還原反應(yīng)式，完全去除煙氣中的NOx，NH3與NOx的摩爾比為1.05～1.08。

隨著現(xiàn)代消費社會的發(fā)展，文化展示與旅游經(jīng)濟的關(guān)系愈發(fā)緊密。20世紀50年代以來，世界大眾旅游格局逐漸形成，全球范圍的旅游產(chǎn)業(yè)鏈隨之發(fā)展起來。隨著旅游客源市場的日漸細分，針對“文化旅游”市場需求而進行的旅游開發(fā)受到了人們的重視。古老的禮儀、民俗等被作為了旅游吸引物，被裝幀起來，被搬進景區(qū)，被植入到旅游產(chǎn)品的環(huán)節(jié)中?！?〕古老的傳統(tǒng)文化越來越成為文化旅游產(chǎn)業(yè)新的增長點，成為當代“可參觀性“的生產(chǎn)和消費的文化資源。文化展示，特別是地方傳統(tǒng)文化和遺產(chǎn)文化的展示，借助博物館、民族園、旅游景區(qū)、甚至互聯(lián)網(wǎng)等，成為一地區(qū)別于另一地區(qū)從而展示其獨特身份的文化和經(jīng)濟策略。

實際運行中，為將NH3與NOx的摩爾比應(yīng)控制在一個合理的范圍內(nèi)，既能保證脫硝效率在一個較高的范圍，又能使脫硝裝置出口氨逃逸控制在較低的范圍，為降低氨逃逸我廠主要采取以下方法：

1.降低脫硝系統(tǒng)入口NOx濃度

為降低脫硝入口氮氧化合物，近年來各電廠均采用了新型的低氮燃燒器，原因是通過降低脫硝入口NOx可以直接降低氨氣使用量，減低脫硝運行成本，另外氨氣在煙氣中含量相對減小，氨逃逸的相對幾率也會減小，因此通過鍋爐的燃燒調(diào)整降低脫硝入口NOx可達到減小氨逃逸的目的，在出口氮氧化合物一定的前提下，盡量通過燃燒調(diào)整降低入口氮氧化合物，實際運行證明氨在出口氮氧化合物一定的前提下逃逸隨入口氮氧化合物增大而增大，變化曲線如下圖所示：

圖2 SCR入口NOx濃度對氨逃逸濃度的影響

圖2為脫硝系統(tǒng)運行時通過實際試驗得出的變化曲線，隨著脫硝系統(tǒng)入口氮氧化合物升高氨逃逸明顯增大。通過燃燒調(diào)整試驗結(jié)合空氣分級燃燒的理念，制定鍋爐燃燒調(diào)整措施，控制脫硝系統(tǒng)入口氮氧化合物在350mg/Nm3可將氨逃逸控制在1ppm以下。

2.避免脫硝系統(tǒng)出口NOx數(shù)值過低

在出口氮氧化合物盡量不超標的前提下，控制合適的脫硝出口氮氧化合物數(shù)值，避免因脫硝出口NOx數(shù)值控制太低導致脫硝系統(tǒng)因局部過量噴氨造成氨逃逸明顯增加，實際運行試驗數(shù)據(jù)證明，在入口氮氧化合物一定的前提下，氨逃逸隨出口氮氧化合物的降低而增大，變化曲線如下圖所示。

圖3 SCR出口NOx濃度對氨逃逸濃度的影響

由圖3可見脫硝系統(tǒng)出口NOx控制越低氨逃逸越大，脫硝系統(tǒng)出口NOx低于60mg/Nm3氨逃逸會明顯增大。

3.控制脫硝系統(tǒng)入口煙氣溫度

SCR脫硝技術(shù)是建立在催化劑效率基礎(chǔ)上的化學還原反應(yīng)，因此催化劑的使用條件至關(guān)重要，脫硝反應(yīng)要求催化劑在310℃-400℃之間的溫度區(qū)間運行，只有在該區(qū)間范圍內(nèi)才能保證較高的催化反應(yīng)效率，其中在350℃-370℃之間催化劑的性能最高，因此要盡可能控制在該范圍內(nèi)運行，避免催化劑在低溫度區(qū)間運行，特別是在310℃以下溫度運行。因為催化劑性能的下降必然導致脫硝反應(yīng)效率，效率下降必然導致氨逃逸相對上升，目前各火電企業(yè)為提高脫硝入口溫度大多分級省煤器或煙氣旁路來提高脫硝系統(tǒng)入口溫度，我廠1、2號機組采用煙氣旁路擋板，為確保脫硝系統(tǒng)入口溫度在310℃以上，采用煙氣旁路擋板調(diào)節(jié)煙氣溫度的機組在調(diào)節(jié)煙氣旁路擋板時防止因煙氣旁路接口位置對測溫元件的影響，導致脫硝系統(tǒng)入口溫度虛高或虛低，溫度虛高影響脫硝效率，溫度虛低影響鍋爐排煙溫度。

4.檢修維護中及時消除脫硝系統(tǒng)設(shè)備缺陷

4.1 催化劑有無積灰磨損問題，發(fā)現(xiàn)局部積灰應(yīng)檢查吹灰器有無缺陷，并及時消除，發(fā)現(xiàn)催化劑有破損或缺失嚴重應(yīng)及時更換，避免催化劑局部缺失導致氨逃逸增大，另外如果不及時跟換會導致缺失部位煙氣流量增大，進一步擴大催化劑損壞范圍，缺失嚴重會導致脫硝系統(tǒng)無法正常投運，甚至被迫停機。因此催化劑的運行檢查和維護至關(guān)重要。

4.2 檢查噴氨格柵有無磨損及噴頭有無堵塞問題，發(fā)現(xiàn)噴氨格柵管路有磨損減薄或已經(jīng)磨漏應(yīng)及時跟換，有噴頭堵塞要及時跟換或清理，避免因噴氨管泄漏或個別噴頭堵塞導致脫硝系統(tǒng)噴氨分配不均勻，煙氣和氨氣混合不均勻、不充分，氨氣無組織分配，脫硝效率下降，氨逃逸相對上升。我廠利用停機機會做脫硝系統(tǒng)動態(tài)試驗，啟動稀釋風機（不投氨氣）檢查各噴頭配風及噴射強度，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，可確保噴氨系統(tǒng)可靠運行。

5.改善煙氣與氨氣混合的均勻性

通過設(shè)備消缺和噴氨試驗可保證各噴氨格柵噴氨均勻，但是做到煙氣和氨氣混合均勻還需要保證煙氣在煙道內(nèi)分布均勻，然而煙氣從進入脫硝系統(tǒng)到脫硝出口需要通過多個煙道彎頭，另外受到局部阻力的影響，煙氣中NOx濃度分布并不均勻，因此盡管噴氨比較均勻也不可保證氨氣和煙氣可混合均勻，需要通過根據(jù)煙氣分布情況對反應(yīng)器噴氨各個支管的進行調(diào)整，并通過測量確定煙氣分布特點，利用機組檢修對煙道導流板進行調(diào)整，盡量避免煙氣分不均的情況，針對這一情況我廠分為三個負荷100%、75%、50%運行工況對煙道內(nèi)煙氣的分布進行測試，并根據(jù)SCR出口煙道截面上NOx、O2濃度分布情況對各噴氨風門進行調(diào)整，測試數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 優(yōu)化調(diào)整前后SCR出口NOx濃度分布

表1試驗數(shù)據(jù)說明在噴氨手動閥門未調(diào)整前煙道內(nèi)NOx很不均勻，因此必然存在局部噴氨過量的問題，另外通過定期測量分析可發(fā)現(xiàn)脫硝系統(tǒng)內(nèi)催化劑的磨損情況，為機組停機更換催化劑提前做準備工作。

二、取得的經(jīng)濟效果

通過上述調(diào)整試驗，我廠脫硝系統(tǒng)運行得到了進一步優(yōu)化，取得了較大的經(jīng)濟利益，具體參數(shù)變化如下圖所示：

表2 各負荷脫銷系統(tǒng)參數(shù)對比

1.由上表可見優(yōu)化運行后鍋爐出口NOx下降明顯，供氨流量平均下降4.11Nm3/h；一天可節(jié)約氨氣量98.64 Nm3，一年可節(jié)約氨氣量36003.6 Nm3

在標準溫度和壓力下氨氣的密度是0.7604g/L，折算為0.15MPa氨氣的密度為=0.7604/0.101×0.651=4.9 g/L=4.9kg/m3;

一年節(jié)約液氨量63.52噸；

每噸液氨按照3000元計算，一臺機組每年可節(jié)約資金19.1萬元；全廠10臺機組可節(jié)約資金=19.1×10=191萬元。

2.另外優(yōu)化運行后脫硝出口氨逃逸平均下降0.64ppm，有效減小氨逃逸，避免形成大量硫酸氫氨堵塞空預器，有效提高了鍋爐運行的經(jīng)濟性和可靠性。

三、結(jié)論

為了降低SCR系統(tǒng)運行成本，減少SCR出口氨逃逸濃度，在一臺600MW亞臨界燃煤機組上實施了一系列的優(yōu)化實踐，將實踐經(jīng)驗總結(jié)如下：

1.氨逃逸隨SCR入口NOx濃度的升高而增大，控制SCR入口氮氧化合物在350mg/Nm3可將氨逃逸控制在1ppm以下；

2.氨逃逸隨SCR出口NOx濃度的降低而增大，應(yīng)控制SCR出口NOx濃度不低于60mg/Nm3；

3.煙溫在350℃-370℃范圍內(nèi)，催化劑的性能最高，因此要盡可能控制煙溫在該范圍內(nèi)，避免催化劑在低煙溫區(qū)間，特別是在310℃以下運行；

4.脫硝系統(tǒng)本身的缺陷對脫硝效率以及氨逃逸的影響最大，停爐檢查時應(yīng)重點關(guān)注催化劑有無破損或缺失，噴氨格柵有無磨損及噴頭有無堵塞，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時修復；

5.煙氣中NOx濃度分布并不均勻，應(yīng)根據(jù)SCR出口煙氣NOx濃度分布情況對反應(yīng)器各個噴氨支管的風量進行優(yōu)化調(diào)整。

6.實踐數(shù)據(jù)表明優(yōu)化后的機組供氨流量平均下降4.11Nm3/h，機組運行經(jīng)濟性和可靠性得到提升。