熊天科
（山西大唐国际运城发电有限责任公司 山西运城 044602）
摘要：本文以某火力发电厂600MW火电机组SCR喷氨优化调整试验为研究对象，结合现场实际，通过对#1机组脱硝系统进、出口烟气NOx浓度场测试；#1机组脱硝系统进、出口烟气氧含量分布测试；从而实现#1机组脱硝系统喷氨优化调整。确定试验方案，通过多频次的试验，进行脱硝系统的喷氨优化调整。
关键词：燃煤锅炉；SCR脱硝；超低排放；喷氨
1、电厂基本情况简介
某火力发电厂装备两台机组规模为2×600MW国产亚临界燃煤直接空冷发电机组，三大主机由哈尔滨三大动力设备总厂供货，锅炉四角切圆燃烧，一次中间再热，固态排渣炉。机组采用复合滑压运行，经过烟气旁路改造，低氮燃烧技术改造现具有30%-100%额定负荷调峰运行的能力。分别于2012-2013年、2015-2016年完成了两台机组脱硝改造工程和超低排放改造工程，现烟气排放指标为烟尘浓度不高于5mg/Nm³。
1、2号机组脱硝装置采用选择性催化还原（SCR）工艺，脱硝反应器布置在省煤器与空气预热器之间的高含尘区域，还原剂为液氨，现安装催化剂3层。脱硝喷氨喷枪布置方式为：沿单侧反应器入口烟道均匀布置有88根分支管[4]，对应8只手动门，进入烟道后控制对应区域深、浅两个不同深度覆盖区域的喷氨量。
2、高负荷下喷氨优化调整试验
在1号机组负荷稳定工况下，根据脱硝系统出口NOx的分布规律，优化调整脱硝系统各支管喷氨量，使脱硝系统出口烟气中NOx分布均匀，获得最佳的NOx脱除效果。
#1机组脱硝系统进、出口烟气NOx浓度场测试；
#1机组脱硝系统进、出口烟气氧含量分布测试。
#1机组脱硝系统喷氨优化调整。
2.1试验测点布置
SCR反应器布置在锅炉省煤器出口和空气预热器之间，反应器设计成烟气竖直向下流动，反应器入口设气流均布装置（也叫“整流板”或“整流器”），反应器入口及出口段设导流板，对于反应器内部易于磨损的部位设计必要的防磨措施。反应器内部各类加强板、支架设计成不易积灰的型式，同时考虑热膨胀的补偿措施。运城发电公司采用蜂窝式催化剂，保证其在任何工况条件下将氨的逃逸率控制在3ppm以内，SO2氧化生成SO3的转化率控制在1%以内。
脱硝系统简图及出、入口具体测点布置见图2-1。
图2-1 脱硝系统简图及出、入口具体测点布置
2.2.1脱硝系统入口测点
布置在脱硝系统入口的竖直烟道上，分为A/B两个烟道。每个烟道上测试7个测孔，测孔按照从西侧到东侧的顺序编号为A侧西A1、西A2、西A3、西A4、西A5、西A6、西A7；B侧西B1、西B2、西B3、西B4、西B5、西B6、西B7，每个测孔布置三个测点，分别是浅、中、深对应烟道测孔深度分别约3m、2m、1m，具体见图2-2。
图2-2 脱硝系统A侧/B侧入口测点布置图（以A侧为例）
2.1.2脱硝系统出口测点
布置在脱硝系统出口、空预器入口的水平烟道上，分为A/B两个烟道。每个烟道上测试8个测孔，测孔按照从西侧到东侧的顺序编号为A侧西A1、西A2、西A3、西A4、西A5、西A6、西A7、西A8；B侧西B1、西B2、西B3、西B4、西B5、西B6、西B7、西B8，每个测孔布置两个测点，分别是深、浅对应烟道测孔深度分别约2.3m、1.5m，具体见图2-3。
图2-3 脱硝系统A侧/B侧出口测点布置图（以A侧为例）
2.2测试方法
3.2.2.1 NO和O2的测试方法
在SCR反应器的进出口，同时采用网格法逐点烟气取样，用青岛崂应多功能烟气分析仪逐点分析NO和O2（此处测量值为设备的实测值，不需折算）。用加权平均法计算SCR反应器进出口的NO浓度（干基、6%O2），并据此掌握出口烟道断面NOx浓度分布情况。
2.3 喷氨优化调整方法
喷氨格栅手动蝶阀初始开度是系统调试验收时确定，本试验的优化调整是根据出口nox分面的测试结果对喷氨格栅开度进行手动微调。具体调节如下：喷氨优化调整主要根据现场实测的SCR出口NOx分布情况，调整入口烟道每一路供氨支管上的手动调节阀开度，控制各喷氨支管控制区域合理的氨氮比。根据实验数据，对出口氮氧化物偏大的测点相应将喷氨格栅开大，同时关小出口氮氧化物比较小的测点，保证开大、关小一致，保证稀释风量无大变化。调整过程中随时观察稀释风量变化与主机运行人员保持沟通联系，防止稀释风机跳停造成供氨中断。
2.4数据处理与计算
试验数据的处理采用算术平均值方法处理。试验数据的计算：
对脱硝出口NOx分布情况进行相对标准偏差计算，公式如下：
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3脱硝喷氨优化调整试验(本文将以A侧出口调整来进行介绍)
3.1 第一阶段A侧脱硝喷氨优化调整试验的过程
在机组正常运行过程中，进行了第一阶段A侧出口脱硝喷氨优化调整的试验。为了比较调整前后的效果，首先进行了一次摸底试验，具体数据见表3-1；
表3-1A侧出口摸底试验详细数据
本次试验主要是进行摸底试验，通过试验明确脱硝A侧各个喷氨格栅手动门在目前开度下，脱硝A侧出口各个测孔NOx的分布情况，为之后的调整试验提供依据。
表3-2A侧出口第1次调整试验详细数据
本次试验为脱硝A侧各个喷氨格栅手动门的第1次调整试验，主要调整了上3、下6、下7喷氨格栅的开度，具体过程为：上次试验中上3测孔出口偏低，所以本次试验关小了喷氨格栅开度；上次试验中下6、下7测孔出口偏高，所以本次试验开大了喷氨格栅开度。重复表3-2试验4次，在四次脱硝喷氨优化调整试验后，A侧出口氮氧化物的分布情况分别见图3-3
图3-3 调整后A侧出口NOx浓度分布图
在脱硝喷氨优化调整试验后，A侧出口氮氧化物明显的分布均匀，A1、A2、A3、A4测孔出口为30mg/Nm³左右，而A5、A6、A7测孔出口为70mg/Nm³左右。
经过喷氨优化调整试验，脱硝出口的氮氧化物分布更加均匀，更加合理。喷氨优化调整主要根据现场实测的SCR出口NOx分布情况，调整入口烟道每一路供氨支管上的手动调节阀开度，控制各喷氨支管控制区域合理的氨氮比。根据实验数据，对出口氮氧化物偏大的测点相应将喷氨格栅开大，同时关小出口氮氧化物比较小的测点，保证开大、关小一致，保证稀释风量无大变化。通过试验我们可以看出口NOx浓度分布场均匀性得到了显著提高，氮氧化物的的反应得到明显的提高。在现有催化剂不变的情况下，尽可能多的让氮氧化物与氨气进行反应，降低氨逃逸量。
4结论与展望
通过试验得出的主要结论如下：
（1）满足环保要求
此种试验方法，可以完全满足不同负荷工况下脱硝排放要求，特别是在电厂深度掺配煤，入口氮氧化物偏离设计值的情况下，也能满足排放要求。即使脱硝催化剂部分失效后不停机的情况下，通过此试验方法也可满足排放要求。
（2）提高设备的安全性
这种试验方法比较繁琐，然而一旦调匀后将降低氨逃逸，降低空预器部分生成的硫酸氢铵，从而减少空预器堵塞的可能，保证空预器安全运行。
（3）运行经济性提高
在不同负荷工况下，在保证脱硝排放合格的前提下，采取此种试验方法，可以最大限度的提高设备的利用率。
实际工作中，电厂SCR喷氨优化调整试验方法很多，很多都比文中的方法更优秀，但在电厂深度掺配煤，勒紧裤腰带过紧日子的情况下，此种方法应该是最经济实在的方法。但脱硝系统经济安全运行还需在广度和深度上做进一步的研究，更多领域还有待进一步深入研究。
参考文献：
[1]吴凤玲.浅谈低氮燃烧技术及其改造方法[J].科技创新与应用, 2014(23):11-12
[2]GB/T 13223—2011火电厂大气污染物排放标准[S].北京:中国环境科学出版社, 2012
[3]孙雅丽,郑骥,姜冰. 300MW四角切圆锅炉低氮改造关键技术研究与工程实践[J].环境科学与技术,2011,34(6):174-178
[4]邓均慈,李德波,邓剑华.燃煤电厂烟气氮氧化物排放控制技术发展现状[J]. 热能动力工程,2014,06(16):33-37
[5]Chenghang Zheng, Changri Xu, Yongxin Zhang, Jun Zhang, Xiang Gao, Zhongyang Luo, Kefa Cen. Nitrogen oxide absorption and nitrite/nitrate formation in limestone slurry for WFGD system. Applied Energy[J]2014, Vol.129：22-25
[6]Se Hyun Baek, Ho Young Park, Sung Ho Ko. The effect of the coal blending method in a coal fired boiler on carbon in ash and NOx emission. Fuel[J]2014, Vol.128：55-62
[7]Davidson R M. Nitrogen in Coal. IEACR 08. London: IEA Coal Research, 1994
[8]沈鲁锋,薛建明,刘涛,等.燃煤电厂应对新标准的氮氧化物控制策略研究[J].电力科技与环保,2012,28(1):15-18
[9]史洛建.燃煤电厂300MW机组低氮燃烧改造及效果浅析[J].北京国际环境技术研讨会,2013:107-110
[10]Rob Beelen, Gerard Hoek, Danielle Vienneau, Marloes Eeftens, Konstantina Dimakopoulou. Development of NO 2 and NO x land use regression models for estimating air pollution exposure in 36 study areas in Europe – The ESCAPE project. Atmospheric Environment[Z]2013, Vol.72:99-110
[11]王圣,朱法华.燃煤电厂氮氧化物产生浓度影响因素的敏感性和相关性研究[J].环境科学学报,2012,09 (3): 19-21
论文作者:熊天科
论文发表刊物:《论证与研究》2019年11期
论文发表时间:2020/4/29
标签：氧化物论文; 机组论文; 反应器论文; 系统论文; 烟气论文; 格栅论文; 烟道论文; 《论证与研究》2019年11期论文;