摘 要: 隨著國家對火電廠污染物排放的要求越來越嚴(yán)格，火電廠不斷通過改造來降低排放物中的 NOx 含量，這就對火電廠脫硝工藝提出了更高的要求。傳統(tǒng)的 SCR脫硝技術(shù)采用的噴氨方法已經(jīng)不能適應(yīng)經(jīng)過超低排放改造的火電機組的需要。文中通過對 SCR傳統(tǒng)噴氨技術(shù)的改造，提高?SCR脫硝系統(tǒng)的噴氨均勻性，以達到降低噴氨量的目的。

關(guān)鍵詞：火電廠；減排；脫硝

0 引 言

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和對生存環(huán)境保護的要求，國家對火電機組的污染物中 NOx 的排放要求越來越嚴(yán)格，火電廠主要采取 SCR脫硝技術(shù)控制NOx 的排放量。采用 SCR脫硝技術(shù)必須面臨的問題就是將氨氣均勻的噴入反應(yīng)器，而經(jīng)過超低排放改造的火電機組，由于鍋爐煙氣流場的改變，傳統(tǒng)的噴氨技術(shù)已經(jīng)很難滿足其需要。超低排放改造后的鍋爐一般都存在氨氣逃逸率高、噴氨浪費的問題，同時氨氣的逃逸也會造成鍋爐運行中空氣預(yù)熱器差壓上升，影響鍋爐的安全穩(wěn)定運行。因此提高噴氨均勻性，降低氨氣逃逸，是我們所面臨的新問題。

1 鍋爐及脫硝系統(tǒng)概況

某電廠 600 MW 機組采用上海鍋爐股份有限公司生產(chǎn)的 SG2093 /17.5 - M919 鍋爐，亞臨界一次中間再熱強制循環(huán)汽包爐，采用單爐膛、倒 U型布置、四角切圓燃燒、正壓直吹式制粉系統(tǒng)，擺動式燃燒器調(diào)溫，平衡通風(fēng)、全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)、半露天布置、固態(tài)排渣、燃用貧煤。脫硝裝置采用“高含塵布置方式”的選擇性催化還原法( SCR) 脫硝裝置。還原劑( 氨) 用罐裝卡車運輸，以液體形態(tài)儲存于氨罐中; 液態(tài)氨在注入 SCR系統(tǒng)煙氣之前經(jīng)由蒸發(fā)器蒸發(fā)氣化; 氣化的氨和稀釋風(fēng)機提供的稀釋空氣混合，通過噴氨格柵噴入 SCR反應(yīng)器上游的煙氣中; 經(jīng)過充分混合后，氨氣和煙氣中 NOx 在 SCR反應(yīng)器中催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng)，生成水和氮氣從而達到除去煙氣中 NOx 的效果。

圖 1 火電廠脫硝系統(tǒng)流程圖

表 1 脫硝系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)

脫硝技術(shù)的化學(xué)反應(yīng)原理如下:

2 存在問題

為了響應(yīng)國家環(huán)境保護的號召，機組于 2016年 9 月進行了超低排放改造，改造后，機組的污染物排放按國家超低排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，NOx 排放由100 mg / Nm3降低為 50 mg /Nm3。由于污染物控制較低，造成噴氨量有所增加，但是對比相鄰單元機組發(fā)現(xiàn)本機組噴氨較同樣經(jīng)過超低排放改造的相鄰機組噴氨量增加較多。

圖 2 脫硝反應(yīng)器示意圖

表 2 本機組與相鄰機組月均噴氨用量統(tǒng)計表

通過兩臺機組脫硝系統(tǒng)出入口 NOx 濃度的對比和噴氨用量的對比，懷疑造成噴氨用量大幅度增加的原因為氨氣逃逸率高。為了進一步確認(rèn)造成改造機組噴氨量較大的原因，我們組織人員對改造機組脫硝系統(tǒng)出口截面各個區(qū)域的 NOx濃度進行測量，通過下表中的測量數(shù)據(jù)，可以清楚的發(fā)現(xiàn)脫硝系統(tǒng)出口截面各個區(qū)域 NOx 濃度偏差非常大，從而反推出脫硝系統(tǒng)某些區(qū)域氨氣逃逸率一定很大。

圖 3 脫硝系統(tǒng)出口截面各個區(qū)域劃分圖

表 3 數(shù)據(jù)參數(shù)

3 改造方案

根據(jù)機組改造后存在的問題，可以確定機組噴氨量較大的主要原因是氨氣逃逸率較大，而造成氨氣逃逸率較大的主要原因則是噴氨不均勻所致。為此確定對機組的噴氨系統(tǒng)進行改造，提高反應(yīng)器的噴氨均勻性。

圖 4 脫硝系統(tǒng)煙氣流特點圖

( 1) 根據(jù)圖 4 中機組煙氣流場的特點將機組脫硝系統(tǒng)出口劃分成六個區(qū)域。

( 2) 根據(jù)鍋爐煙氣流的特點( 如圖 4 中脫硝系統(tǒng)煙氣流特點圖所示) 每組噴氨格柵所對應(yīng)的區(qū)域不同，所劃分的六個區(qū)域設(shè)置對應(yīng)的 NOx 測量探頭，同時在所對應(yīng)的脫硝系統(tǒng)入口噴氨格柵組設(shè)置噴氨調(diào)整電動門。在線運行時，通過調(diào)整噴氨調(diào)整電動門的開度，控制脫硝出口 NOx 的均勻性。

( 3) 加裝分區(qū)均衡控制模塊

以分調(diào)門 1 的控制策略為例。首先判定當(dāng)前是不是穩(wěn)態(tài)工況( 負(fù)荷和總噴氨量不變化) ，非穩(wěn)態(tài)工況分調(diào)門不動作; 穩(wěn)態(tài)工況下各個調(diào)門進行加權(quán)平均后與經(jīng)負(fù)荷得到的基準(zhǔn)開度相乘進行PID 計算，最后對得到的偏置與基準(zhǔn)開度加權(quán)得到分調(diào)門 1( 調(diào)整邏輯如圖 5 所示)

圖 5 脫硝系統(tǒng)噴氨分區(qū)控制邏輯圖

4 改造效果

機組完成改造后，在保證機組環(huán)保參數(shù)部超標(biāo)的前提下，再次按照之前的方法對機組脫硝系

統(tǒng)出口截面各區(qū)域進行 NOx 濃度測量發(fā)現(xiàn) NOx濃度的均勻性大幅度的提高( 見表 4) ，同時通過加裝的 NH3逃逸率測點測量，機組的氨氣逃逸率一直處于較低水平。

表 4 改造后脫硝系統(tǒng)出口截面各個區(qū)域 NOx 濃度測量值

5 結(jié)束語

通過本次對機組的改造，不僅解決了機組脫硝系統(tǒng)噴氨不均勻，逃逸率較大的問題，還實現(xiàn)了噴氨的在線調(diào)整，這對機組的安全穩(wěn)定運行很重要，因為降低氨氣逃逸率可以有效的防止機組長期運行空預(yù)差壓增加的問題。