摘要：目前，我国经济建设极快发展，人们环境保护的意识在不断增强。在燃煤电厂600MW机组中，加强对SCR脱硝系统的优化研究，符合节能减排的相关要求，也是燃煤电厂可持续发展的要求，应予以重视，本文就此展开了探讨。
关键词：燃煤电厂；600MW机组；SCR脱硝系统
1 前言
随着环保部门对 NO x 排放限制水平的日益严格,烟气脱硝技术被普遍应用于燃煤电站.选择性催化还原(SCR )技术由于脱硝效率高且技术成熟,已成为国内燃煤电站应用最为广泛的烟气脱硝技术。
2 项目介绍
脱硝采用选择性催化还原法（SCR）脱硝装置，在设计煤种及校核煤种、锅炉最大连续出力工况（BMCR）、处理100%烟气量时保证条件下脱硝效率按80%设计，催化剂按照“2+1”布置模式设计，现役催化剂采用蜂窝式催化剂，分别于2013年7月、2013年12月投运。目前，1、2号炉已完成超低排放改造，NOx排放浓度满足小于50mg/Nm3的要求。
根据1号炉引风机2016年更换滑块后运行两年再次损坏，原因与叶片积垢有关，另外发现超低排放改造后锅炉尾部烟道硫酸氢氨含量较多，且电厂NOx含量以及氨逃逸热工测点代表性不足，长期运行对空预器、引风机等造成不利影响，严重时引起堵塞，叶片卡涩风机轮毂损坏等，影响设备的安全运行。故需要进行喷氨格栅优化调整试验。合理分配各格栅喷氨量，保证供氨均匀，在保证脱硝效率的同时，降低脱硝装置的运行成本，提高氨的使用率，避免反应器出口截面局部区域氨逃逸浓度过高，减轻对下游设备的腐蚀堵塞，保证脱硝装置及机组的安全稳定运行。
3 试验内容及测点布置
3.1 试验内容
SCR脱硝装置的喷氨优化调整试验主要在机组常规高负荷进行，并在高、中、低负荷下进行验证和微调。试验过程如下：
1)预备试验：实测反应器进出口NOX浓度，氨逃逸等，为正式试验做准备。机组运行人员稳定锅炉运行氧量、磨投运组合方式等，减少脱硝装置入口NOX的波动。
2)摸底测试：调节喷氨流量，使脱硝装置出口NOX浓度达到保持稳定浓度，测量反应器出口的NOX浓度分布和氨逃逸分布，初步评估脱硝装置的脱硝效率和氨喷射流量分配状况。摸底试验和预备试验合并进行。
3)喷氨优化调整：在负荷稳定时，根据SCR反应器出口截面的NOX浓度分布，对反应器入口竖直烟道上的AIG喷氨格栅的手动阀门开度进行调节，最大限度提高反应器出口的NOX分布均匀性，使脱硝反应器出口的NOx分布相对标准偏差CV值小于30%。
4)AIG优化校核试验：在机组高、中、低负荷下，测量反应器进出口的NOX浓度分布和氨逃逸，评估优化结果，并根据结果对AIG手动调阀进行微调。
4 试验结果及分析
4.2 摸底测试
第一次AIG优化调整前，在机组550MW负荷下进行摸底测试。实测SCR反应器A、B侧入口NOx浓度分布均匀性相对较好（见图9-1），相对标准偏差分别为4.7%和2.4%，此时测得A、B侧出口NOx浓度分布相对标准偏差CV值分别为40.0%、49.4%，见表9-3。
反应器出口NOx浓度分布不均，主要是经过喷氨格栅支管喷入反应器内的氨与烟气中的NOx混合后，在顶层催化剂入口处的氨氮摩尔比分布不均以及反应器内烟气流场的变化等因素引起，由此也导致反应器出口截面上局部区域氨逃逸浓度过大，如机组550MW负荷时，B侧出口局部区域氨逃逸浓度已达到6.32µL/L。局部区域存在较高的氨逃逸浓度时，不利于提高脱硝性能，且高的氨逃逸浓度会增大空预器冷端发生硫酸氢铵堵塞的风险。为消除局部氨逃逸峰值，有必要通过分析反应器出口的NOx浓度对AIG各支管的喷氨流量进行优化调整，优化反应器入口氨氮摩尔比分布均匀性。
4.3 AIG优化调整
4.3.1 AIG优化调整结果
根据摸底测试测得SCR出口NOx浓度分布结果，对AIG喷氨格栅不同支管的手动阀门开度进行有针对性的调节。经多轮喷氨调整后，根据校核测试工况（ST-01~ST-03）可知：机组550MW负荷下，A、B侧出口NOx浓度分布相对标准偏差CV值分别为19.7%、19.3%；机组450MW负荷下，A、B侧出口NOx浓度分布相对标准偏差CV值分别为19.9%、20.0%；机组380MW负荷下，A、B侧出口NOx浓度分布相对标准偏差CV值分别为18.1%、12.0%。优化调整后试验结果见表9-4~9-6。
4.3.2 优化调整后脱硝性能评估及分析
对照SCR反应器出口NOx浓度分布图（见图9-4至图9-6），两个反应器出口截面NOx分布均匀性得到明显改善，并趋于稳定。反应器各侧出口NOx浓度分布CV值均小于30%，达到预期目标。
各工况下对应的出口NOx浓度分布CV值与平均NOx浓度的过程曲线如图8-7、8-8。
对比分析以上数据，AIG优化调整后：
机组550MW负荷下，A、B侧反应器出口截面NOx浓度分布相对标准偏差分别由调整前的40.0%、49.4%降低到调整后的20.0%、19.8%，相应工况下的氨逃逸浓度由调整前2.60µL/L降低到调整后1.55µL/L。
机组450MW负荷下，A、B侧反应器出口截面NOx浓度分布相对标准偏差分别为17.6%、15.5%，氨逃逸平均浓度为1.55µL/L。
机组380MW负荷下，A、B侧反应器出口截面NOx浓度分布相对标准偏差分别为20.9%、19.3%，氨逃逸平均浓度为2.01µL/L。调平后反应器出口NOx及NH3浓度分布如图9-9至图9-11。
5 结论及建议
5.1 试验结论
根据现场的CEMS校准、AIG喷氨优化调整以及脱硝校核试验测试结果，得出如下主要结论：
（1）AIG喷氨优化调整
喷氨优化调整后，机组550MW负荷下，A、B侧反应器出口截面NOx浓度分布相对标准偏差分别由调整前的40.0%、49.4%降低到调整后的20.0%、19.8%。
机组450MW负荷下，A、B侧反应器出口截面NOx浓度分布相对标准偏差分别为17.6%、15.5%。
机组380MW负荷下，A、B侧反应器出口截面NOx浓度分布相对标准偏差分别为20.9%、19.3%。
脱硝反应器各侧出口NOx浓度分布CV值均小于30%，达到预期目标。
（2）CEMS标定
A、B侧反应器进口NOx浓度的修正系数分别为1.01、1.05，喷氨优化调整后，出口NOx浓度的修正系数分别为0.83、0.82，出口O2浓度的修正系数分别为0.87、0.80。
（3）脱硝效率与氨逃逸
机组550MW负荷下，SCR脱硝装置脱硝效率为90.1%时，出口氨逃逸浓度为1.55μL/L，出口NOx浓度为31mg/m3。
机组450MW负荷下，SCR脱硝装置脱硝效率为88.7%时，出口氨逃逸浓度为1.55μL/L，出口NOx浓度为28mg/m3。
机组380MW负荷下，SCR脱硝装置脱硝效率为88.1%时，出口氨逃逸浓度为2.01μL/L，出口NOx浓度为29mg/m3。
脱硝反应器出口氨逃逸浓度均小于1.55μL/L，并且消除氨逃逸局部过高的现象。
（4）氨氮摩尔比及最大安全脱硝效率
脱硝系统的氨氮摩尔比较调整前下降，达到试验预期效果。综合喷氨优化调整后550MW负荷工况测试结果，计算SCR脱硝反应器潜能P约为3.41。机组在满负荷工况下SCR入口NOx浓度设计值为400mg/m3，在保证出口氨逃逸浓度不超过3µL/L条件下，预测SCR装置当前最大安全脱硝效率约为93.3%。
（5）脱硝反应器出口NOx平均值与脱硫出口NOx数值比较
A、B侧反应器出口NOx平均值与脱硫出口NOx数值偏差＜10mg/m3。满足试验要求。
（6）烟气流场分布
工况1(负荷为550MW)下SCR反应器进口A侧烟道平均流速为14.99 m/s，相对标准偏差为12.2%，B侧烟道平均流速为14.42m/s，相对标准偏差为15.7%。由结果可知，烟气流速场的偏差不算大；并且测孔位于喷氨格栅之前，而并非催化剂进口的上方，因此该流场测量结果仅供参考。
5.2 问题及建议
优化调整后，机组550MW负荷下，SCR脱硝装置脱硝效率约90.1%，机组在满负荷工况下SCR入口NOx浓度设计值为400mg/m3，在保证出口氨逃逸浓度不超过3µL/L条件下，预测SCR装置当前最大安全脱硝效率约为93.3%。建议机组实际运行时以烟囱出口NOx排放不超标为控制依据，脱硝效率不宜控制过高。各负荷工况下，SCR出口NOx浓度宜控制于30~40mg/m3。
仪表偏差：SCR入口B侧NOx浓度DCS显示值较实测值偏低，SCR入口A侧NOx浓度DCS显示值较实测值基本一致；SCR入口和出口氧量偏差较大，建议加强SCR反应器进口在线仪表及取样装置的日常维护工作，提高其测量准确性。
试验期间，脱硝装置入口NOx浓度为250~350mg/m3，建议机组平时运行时在保证锅炉效率的前提下，优先通过燃烧调整控制炉内NOx生成，并合理控制喷氨量及烟囱出口NOx浓度，确保SCR脱硝系统安全、经济运行，并密切关注空预器阻力变化。
1号机组SCR出口B5-2测点和B6-2测点NOx浓度普遍处于高值，其对应的喷氨格栅B14和B17均已处于全开状态仍无法使其降低。建议停机时对相应位置的喷氨格栅、导流板及催化剂进行检查，排除故障。
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论文作者:冯加星
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第08期
论文发表时间:2019/9/2
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