目前，一發(fā)電集團(tuán)旗下13家燃煤電廠基本已完成超低排放改造，大部分機(jī)組SCR改造都采用了在原備用層增加一層催化劑的改造方式，此種方式具有在不改變現(xiàn)有反應(yīng)器的基礎(chǔ)上提高脫硝效率的優(yōu)勢。本文通過對上述機(jī)組的跟蹤研究，總結(jié)了SCR改造后出現(xiàn)的幾個威脅機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的共性問題，并提出了解決建議.

1存在的問題

1.1氨逃逸大

1.1.1噴氨過量

機(jī)組超低排放改造后，SCR系統(tǒng)入口條件可能已發(fā)生變化，特別是機(jī)組負(fù)荷變動較大時，噴氨格柵噴出的NH3與煙氣中的NOx可能存在比例分布不均勻的問題，引起局部噴氨過量。另外，由于對出口NOx排放濃度的嚴(yán)格控制，在實際運(yùn)行過程中部分電廠采用了過量噴氨的方式。上述2種情況在長期運(yùn)行過程中都會造成氨逃逸增大，形成硫酸氫銨（以下簡稱“ABS”）。ABS在特定溫度范圍內(nèi)呈液態(tài)黏稠狀，黏附煙氣中的飛灰后附著在設(shè)備上，造成SCR下游設(shè)備（比如空預(yù)器、除塵器等）的堵塞，嚴(yán)重時必須停爐清理，對機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成極大的威脅。

1.1.2供氨閥門自動控制缺陷

SCR系統(tǒng)噴氨閥門的典型控制過程為：SCR系統(tǒng)采用串級PID加前饋的控制策略，用原煙氣中NOx的體積分?jǐn)?shù)乘以NO2和NO的摩爾比計算出NO2含量作為串級PID控制前饋；為了防止氨逃逸對控制造成影響，將SCR煙氣脫硝系統(tǒng)出口煙氣中NO2的含量（計算方法同前饋部分NO2的含量）作為主調(diào)PID的測量值，目標(biāo)NOx體積分?jǐn)?shù)作為設(shè)定值，前饋和主調(diào)PID共同疊加后生成NO2的體積分?jǐn)?shù)，NO2體積分?jǐn)?shù)乘以煙氣流量得到NO2的流量信號，該信號乘以所需氨氮摩爾比就是基本氨氣流量信號，此信號作為給定值送入副調(diào)PID控制器與實測的氨氣流量信號比較，由PID控制器經(jīng)運(yùn)算后發(fā)出調(diào)節(jié)信號控制SCR入口氨氣流量調(diào)節(jié)閥的開度以調(diào)節(jié)氨氣流量。圖1為供氨自動控制流程。

圖1供氨自動控制流程簡圖

由于SCR系統(tǒng)存在明顯的NOx反應(yīng)器催化劑反饋滯后和NOx分析儀響應(yīng)滯后的問題，系統(tǒng)采用實際機(jī)組負(fù)荷來預(yù)測煙氣流量。

在實際運(yùn)行過程中，當(dāng)機(jī)組入口NOx波動較大或機(jī)組負(fù)荷低時，噴氨自動控制會出現(xiàn)調(diào)節(jié)不及時的情況，容易造成噴氨過量，長期運(yùn)行會給后續(xù)設(shè)備帶來安全隱患，因此大部分電廠運(yùn)行人員都以手動調(diào)節(jié)代替閥門自動調(diào)節(jié)。

1.2催化劑堵塞

部分系統(tǒng)催化劑蒸汽吹灰器設(shè)計為單一氣源，取自鍋爐蒸汽吹灰母管減壓閥后，在調(diào)試過程中經(jīng)常出現(xiàn)點火后蒸汽壓力未達(dá)到鍋爐本體吹灰壓力要求而脫硝系統(tǒng)無法吹灰的情況，吹灰器無法正常吹灰就會引起催化劑積灰，若初次點火到整套啟動間隔較長（比如2個～3個月），積灰可能會在催化劑的表面和孔道中板結(jié)，再次啟動吹灰器也無法有效去除，嚴(yán)重影響催化劑使用壽命和脫硝效率。

另外，在實際運(yùn)行過程中還存在運(yùn)行人員對催化劑差壓重視度不足，僅啟動超聲波吹灰器而長期不啟動蒸汽吹灰器的情況，無法及時有效去除催化劑中的積灰，這也是造成催化劑壽命縮短和脫硝效率降低的重要原因之一。

2解決建議

2.1噴氨優(yōu)化調(diào)整試驗

噴氨優(yōu)化調(diào)整試驗是在機(jī)組常規(guī)高負(fù)荷下進(jìn)行的一項試驗。通過測試及計算結(jié)果對SCR裝置中的噴氨格柵手動噴氨閥門進(jìn)行調(diào)整，試驗可以在滿足NOx濃度控制要求的前提下，減少還原劑用量，降低氨逃逸率，減輕ABS對下游設(shè)備的危害，提升系統(tǒng)運(yùn)行安全性。

試驗采用網(wǎng)格法進(jìn)行測量，測點布置如圖2所示，截面選取要有代表性。圖中標(biāo)注的SCR入口測點是在省煤器后、催化劑前，SCR出口測點是在催化劑后、空預(yù)器之前。

噴氨優(yōu)化調(diào)整程序如圖3所示。通過多次調(diào)節(jié)格柵上的支管手動噴氨閥門開度，調(diào)整各支管噴氨流量，使SCR反應(yīng)器截面內(nèi)NOx與氨比例分布更加均勻，直到SCR反應(yīng)器出口截面的NOx分布均勻性得到明顯改善，從而有效降低反應(yīng)器出口NOx濃度分布的不均勻度。

圖2噴氨優(yōu)化調(diào)整試驗測點布置示意圖

圖3噴氨優(yōu)化調(diào)整程序圖

2.2自動控制策略建議

a)因為主汽流量信號變化超前于實際機(jī)組負(fù)荷信號變化，所以可以采用主汽流量信號代替實際機(jī)組負(fù)荷信號來預(yù)測NOx的變化，減少控制響應(yīng)時間；

b)根據(jù)氨流量采取變PID參數(shù)調(diào)節(jié)；

c)前饋部分加入NOx濃度變化的微分作用。

2.3吹灰器運(yùn)行建議

a)建議采用雙路氣源（輔汽或啟動爐氣源）或在停爐期間設(shè)置臨時氣源吹灰（如壓縮空氣）的方式解決這一問題。同時要注意采用蒸汽作為氣源吹灰時，要保證蒸汽的壓力和溫度及煙氣的溫度達(dá)到系統(tǒng)要求，杜絕催化劑受潮；

b)加強(qiáng)對運(yùn)行人員的教育，明確定期啟動蒸汽吹灰器的時間或差壓報警值。在啟動蒸汽吹灰器前要保證足夠的疏水時間。原煙氣凈煙氣氨注射柵格SCR氨流量測量氨蒸氣氨流量調(diào)節(jié)閥稀釋空氣噴入氨測點1測點2SCR反應(yīng)器省煤器旁路鍋爐空氣預(yù)熱器煙氣二次風(fēng)測量反應(yīng)器入口的NOx、O2、流速等參數(shù)及分布計算反應(yīng)器出口NOx分布的不均勻度測量反應(yīng)器出口的NOx、O2、氨逃逸等參數(shù)不均勻度小于等于某一數(shù)值根據(jù)反應(yīng)器出口的NOx濃度，調(diào)整噴氨支管的手動閥門開度優(yōu)化完成是否工程啟動鍋爐推薦使用燃油快裝鍋爐。

3啟動鍋爐容量及參數(shù)選擇

3.1機(jī)組啟動初期耗汽用戶分析

為較為準(zhǔn)確地計算啟動鍋爐容量，需要對機(jī)組啟動前和啟動期間的蒸汽用戶進(jìn)行分析和計算，并考慮各用汽工況可能出現(xiàn)的疊加情況，進(jìn)而得出機(jī)組啟動期間必需的用汽量，并以此作為確定啟動鍋爐容量的基礎(chǔ)。根據(jù)超超臨界機(jī)組啟動特點，機(jī)組啟動過程可分為以下3種工況，即機(jī)組啟動前鍋爐冷態(tài)清洗工況、鍋爐熱態(tài)清洗工況和鍋爐啟動工況。必須考慮的蒸汽量有：

a)除氧器加熱用汽。根據(jù)鍋爐廠的冷熱態(tài)清洗資料計算；

b)空預(yù)器啟動吹灰用汽。根據(jù)鍋爐廠以及空預(yù)器廠家資料確定；

c)磨煤機(jī)消防惰化用汽；

d)油罐區(qū)燃油加熱用汽，包括油罐加熱、燃油管道伴熱和吹掃用汽；

e)鍋爐點火時冷爐制粉暖風(fēng)器用汽；

f)小汽機(jī)調(diào)試啟動用汽。根據(jù)小汽機(jī)廠資料確定；

g)汽機(jī)軸封用汽。鍋爐點火前此用汽需投入使用。鍋爐熱態(tài)沖洗完后進(jìn)入升溫升壓階段。汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)前，除氧器隨負(fù)荷加熱的用汽量不會大于鍋爐熱態(tài)清洗階段的用汽量。另外，此工況也需考慮汽機(jī)軸封用汽。

3.2啟動鍋爐容量計算及選取

啟動鍋爐容量計算及選取見表1。

表1啟動鍋爐容量計算及選取

4結(jié)語

工程推薦使用燃油快裝啟動鍋爐，每臺機(jī)組配置1臺100%BMCR容量的汽動給水泵，前置泵與主泵同軸，設(shè)置啟動電動給水泵，在引風(fēng)機(jī)電動驅(qū)動的情況下，啟動鍋爐容量取決于鍋爐冷態(tài)清洗工況的用汽量。根據(jù)“大火規(guī)”要求和最大用汽量統(tǒng)計，宜裝設(shè)2×35t/h燃油啟動鍋爐。但鑒于機(jī)組啟動時可以適當(dāng)調(diào)整除氧器出口水溫以及50t/h燃油鍋爐的最大蒸發(fā)量通常能夠達(dá)到55t/h等因素，該工程推薦配置1×50t/h燃油快裝啟動鍋爐（1.27MPa（a），350℃），從而優(yōu)化了啟動鍋爐臺數(shù)和容量，降低了工程造價和能源消耗。