脫硝系統(tǒng)倒掛的原因分析脫硝系統(tǒng)自超低排放改造后，出口由200mg/Nm3調(diào)整為50mg/Nm3，脫硝出口NOx出現(xiàn)嚴(yán)重倒掛，脫硝噴氨自動(dòng)調(diào)節(jié)閥無(wú)法投入自動(dòng)，運(yùn)行人員手動(dòng)調(diào)節(jié)難度大，造成還原劑浪費(fèi)，氨逃逸加大，空預(yù)器堵塞嚴(yán)重，針對(duì)目前現(xiàn)有情況，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行分析探討，解決出口倒掛問(wèn)題。

1.前言

NOx是主要大氣污染物之一，對(duì)環(huán)境危害非常嚴(yán)重，而火力發(fā)電是NOx的主要排放源。近年來(lái)，我國(guó)氮氧化物排放量隨著能源消費(fèi)的快速增長(zhǎng)而迅速上升，為了改善日益惡化的生態(tài)環(huán)境，2015年環(huán)保部等三部委發(fā)布《全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》，進(jìn)一步明確要求：東、中、西部地區(qū)分別于2017年、2018年、2020年前實(shí)現(xiàn)超低排放，其中NOx排放標(biāo)準(zhǔn)為不高于50mg/m3（在基準(zhǔn)氧含量6%條件下）。

目前選擇性催化還原（SCR）煙氣脫硝技術(shù)作為一種主要的高效NOx控制技術(shù)在燃煤發(fā)電機(jī)組中得到廣泛應(yīng)用。在超低排放背景下，要求進(jìn)一步提高SCR脫硝效率，為了獲得理想的NOx去除率和低NH3逃逸量，更需要對(duì)煙氣中的NOx進(jìn)行精準(zhǔn)在線監(jiān)測(cè)與優(yōu)化噴氨控制。

但由于SCR裝置進(jìn)出口煙道截面比較大，且直管段比較短，同一截面煙氣流場(chǎng)分布存在著較大的差異，導(dǎo)致NOx濃度場(chǎng)分布不均，從而造成脫硝催化還原反應(yīng)所需的氨氮摩爾比分布不均，因此實(shí)際運(yùn)行中普遍存在NOx倒掛、局部區(qū)域的過(guò)量噴氨，直接導(dǎo)致大量的氨逃逸，并生成硫酸氫銨造成空預(yù)器的堵塞，嚴(yán)重影響了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。而傳統(tǒng)的單點(diǎn)抽樣測(cè)量或原位測(cè)量法，不能準(zhǔn)確的反映煙道內(nèi)的NOx濃度分布。

此外，由于反應(yīng)器入口NOx濃度較高且波動(dòng)幅度大以及負(fù)荷波動(dòng)頻繁，脫硝系統(tǒng)普遍存在噴氨自動(dòng)無(wú)法正常投入的問(wèn)題，同樣造成排放超標(biāo)，氨耗量偏高，氨逃逸偏大，在空預(yù)器及冷段設(shè)備形成硫酸氫銨造成堵塞問(wèn)題，影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.倒掛概念：

NOX濃度倒掛是指SCR出口NOX濃度小于煙囪入口NOX濃度；

3.倒掛的現(xiàn)象：

3.1脫硝出口NOx濃度低于脫硫出口NOx濃度，例如脫硝兩側(cè)出口NOx濃度維持在10mg/Nm3左右波動(dòng)，脫硫出口NOx濃度則在35mg/Nm3左右波動(dòng)。

3.2根據(jù)脫硝出口NOx濃度調(diào)整噴氨量，脫硝出口NOx濃度不超排，脫硫出口NOx濃度可能超排。

3.3脫硝單側(cè)出口NOx濃度過(guò)高或過(guò)低對(duì)脫硫出口數(shù)據(jù)無(wú)影響。

3.4 脫硝噴氨調(diào)節(jié)閥參照脫硝出口NOx數(shù)據(jù)無(wú)法投入自動(dòng)運(yùn)行。

4.淺析產(chǎn)生NOx倒掛的原因：

4.1 NOx在煙道里分布不均，有些鍋爐燃燒不穩(wěn)定，NOx濃度排放不均勻，隨著煙氣流場(chǎng)發(fā)生變化，NOx在煙道內(nèi)呈現(xiàn)無(wú)規(guī)律分布，譬如煙道中間NOx比兩邊高出許多，或者是偏少很多。

4.2 煙氣和氨氣混合不均勻，反應(yīng)不充分，造成局部區(qū)域氣氨噴入量過(guò)多或過(guò)少，氨逃逸量增大。就目前國(guó)內(nèi)大多脫硝系統(tǒng)噴氨格柵閥門為手動(dòng)閥門，熱太調(diào)試過(guò)后一般不做大的調(diào)整，也就是說(shuō)每個(gè)煙道固定區(qū)域噴入的氨量是不變的，或者根據(jù)壓力變化而產(chǎn)生很小的變化。但煙道內(nèi)NOx分布是不固定的，在升降負(fù)荷、磨煤機(jī)啟停的情況均會(huì)出現(xiàn)NOx分布發(fā)生變化或劇烈波動(dòng)。

4.3.氮氧化物測(cè)點(diǎn)位置在煙道兩側(cè)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)偏差，脫硝系統(tǒng)新建時(shí)脫硝入口及出口NOx數(shù)據(jù)測(cè)量采用單點(diǎn)或3點(diǎn)測(cè)量的方式，設(shè)置的位置不一，針對(duì)W爐型，省煤器出口NOx分布情況一般為中間高兩側(cè)低，如果再將出口測(cè)點(diǎn)設(shè)置在煙道兩側(cè)，則測(cè)量出NOx濃度更加不能反映出煙道內(nèi)部NOx實(shí)際分布情況，導(dǎo)致氨氣過(guò)噴情況時(shí)有發(fā)生。

5.NOX倒掛的影響：

5.1液氨的耗量增加，不滿足節(jié)能降耗的要求；目前環(huán)保形勢(shì)嚴(yán)峻，首各地地方政策影響，環(huán)?？刂埔蟛灰唬琋Ox壓降程度不同，各脫硝設(shè)施為保證出口達(dá)標(biāo)排放，通常通過(guò)加大噴氨量已達(dá)降低出口的目的，勢(shì)必會(huì)造成氨逃逸。

5.2為滿足煙囪出口NOX濃度滿足要求，增大噴氨量會(huì)造成氨逃逸升高，進(jìn)而影響下有設(shè)備的運(yùn)行。

5.3脫硝運(yùn)行無(wú)法穩(wěn)定的控制，對(duì)運(yùn)行調(diào)整帶來(lái)阻力，對(duì)達(dá)標(biāo)排放帶來(lái)影響。

5.4噴氨自動(dòng)調(diào)節(jié)閥無(wú)法投入自動(dòng)，對(duì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、達(dá)標(biāo)排放有一定影響。

6. NOX濃度倒掛的解決措施

6.1脫硝系統(tǒng)不進(jìn)行改造：

脫硝系統(tǒng)不進(jìn)行噴氨優(yōu)化改造，可以采取以下措施緩解NOx倒掛程度，優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約投資成本，施工難度不大，但無(wú)法徹底解決NOx倒掛問(wèn)題。

6.1.1對(duì)SCR出口進(jìn)行整體比對(duì)測(cè)試，尋找更接近脫硫出口NOx濃度的位置，將NOx測(cè)量裝置更換到此位置。

6.1.2增加出口NOx測(cè)點(diǎn)數(shù)量，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)煙道內(nèi)NOx分布情況，以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

6.1.3定期對(duì)CEMS裝置進(jìn)行試驗(yàn)，以保證測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

6.1.4修改現(xiàn)有的噴氨自動(dòng)邏輯，在控制上參考煙囪入口NOX濃度，對(duì)SCR出口NOX濃度值進(jìn)行修正，優(yōu)化噴氨量。

6.1.5調(diào)整噴氨格柵手動(dòng)蝶閥，使NOX與氨氣混合更為均勻。

6.1.6檢修期間，檢查煙道導(dǎo)流板，調(diào)整至合適位置，以保證煙氣更為均勻。

6.1.7利用檢修期間，檢查催化劑的活性，對(duì)失效催化劑進(jìn)行更換或再生。

6.2 脫硝系統(tǒng)進(jìn)行改造，引進(jìn)成熟的技改技術(shù)路線。

6.2.1 NOx矩陣式測(cè)量系統(tǒng)

目前脫硝系統(tǒng)NOx煙氣分析儀通常采用單點(diǎn)或三點(diǎn)測(cè)量的方式，由于流場(chǎng)紊亂、噴氨不均等因素，單點(diǎn)或三點(diǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)不具有代表性，不能保證脫硝系統(tǒng)進(jìn)出口NOx和氨逃逸濃度測(cè)試的準(zhǔn)確性。

NOx矩陣式測(cè)量系統(tǒng)可以通過(guò)網(wǎng)格法在每側(cè)煙道布置6-8個(gè)測(cè)點(diǎn)，采用煙氣抽取稀釋法與化學(xué)發(fā)光法相結(jié)合的方法，實(shí)現(xiàn)同時(shí)采樣、分時(shí)輪測(cè)，在線監(jiān)測(cè)出口NOx排放的均勻性。

矩陣式測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)點(diǎn)分區(qū)根據(jù)脫硝系統(tǒng)流場(chǎng)測(cè)試、流場(chǎng)模擬和噴氨格柵布置方式來(lái)確定。建議300MW機(jī)組脫硝系統(tǒng)A/B側(cè)分別布置6組噴氨格柵，每組3根支管，結(jié)合流場(chǎng)測(cè)試結(jié)果形成的分析報(bào)告，單側(cè)煙道被劃分為6個(gè)網(wǎng)格區(qū)域，每個(gè)網(wǎng)格區(qū)域設(shè)一個(gè)取樣探頭，兩側(cè)一共12個(gè)網(wǎng)格區(qū)域抽取的煙氣經(jīng)預(yù)處理和輪測(cè)切換裝置，送入測(cè)量?jī)x表，左右兩側(cè)共同配置一套測(cè)量?jī)x表系統(tǒng)。

在目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中，NOx的測(cè)量基于三種原理：化學(xué)發(fā)光法、非分散紅外法、紫外差分法。化學(xué)發(fā)光法的儀器檢出限最低，在測(cè)定低濃度時(shí)準(zhǔn)確性最好。

稀釋法的煙氣抽取法與化學(xué)發(fā)光法相結(jié)合，具有不用除水，系統(tǒng)簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)，大大降低了故障停運(yùn)概率和維護(hù)成本。尤其適合超低排放后的NOx測(cè)量。通過(guò)對(duì)比分析，采用稀釋法與化學(xué)發(fā)光法相結(jié)合的NOx分析儀是比較理想的選擇。

6.2.2 噴氨分區(qū)控制系統(tǒng)

建議300MW機(jī)組脫硝系統(tǒng)將噴氨格柵每側(cè)分為6個(gè)區(qū)，共12個(gè)區(qū)。每個(gè)區(qū)域的噴氨支管由一個(gè)噴氨調(diào)節(jié)閥控制，共計(jì)12個(gè)噴氨調(diào)節(jié)支閥，噴氨調(diào)節(jié)支閥信號(hào)直接接入PLC系統(tǒng)，根據(jù)多點(diǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行調(diào)節(jié)閥開(kāi)度調(diào)整。

此外，采用基于歷史數(shù)據(jù)分析的智能噴氨格柵均衡控制算法。噴氨格柵均衡控制算法不但要考慮到出口NOx的實(shí)時(shí)測(cè)量值，還要結(jié)合出口NOx的歷史數(shù)據(jù)。

7.結(jié)論

脫硝系統(tǒng)超低排放改造后NOx倒掛、無(wú)法投入自動(dòng)運(yùn)行、氨逃逸過(guò)大，空預(yù)器堵塞嚴(yán)重等是目前所有脫硝系統(tǒng)正面臨的普遍問(wèn)題，各公司皆在探索解決方案，但還沒(méi)有哪個(gè)公司能夠真正的解決，均在探索實(shí)驗(yàn)階段，NOx矩陣式測(cè)量+噴氨分區(qū)控制這條技術(shù)路線個(gè)人認(rèn)為相對(duì)比較成熟，可以較好的解決NOx倒掛問(wèn)題。