摘要：本文根据对大唐王滩电厂600MW机组SCR脱硝装置现场测试和基于TDLAS在线监测数据，对SCR脱硝装置喷氨进行在线优化，优化后反应器出口烟道氨逃逸均值由9.8ppm降至2.6ppm，降幅达73.5%，A侧纵向8个测孔浓度最大均值偏差降至9.5mg/Nm3，降幅达81.8%。B侧纵向8个测孔浓度最大均值偏差降至7.6mg/Nm3，降幅达85.4%。这表明：TDLAS系统对于相应侧反应器运行优化具有重要的指导意义，可有效提高机组的安全经济性。
关键词：SCR；TDLAS；氨逃逸；优化
1 引言
燃煤电厂氨逃逸监测装置大都安装在SCR出口与空预器入口烟道之间，由于烟气中粉尘含量高达30-50mg/m3，烟气温度高达350-400℃，同时锅炉负荷变化会导致烟气温度、压力和流量的变化，烟气流场复杂，导致较难准确测量氨逃逸值。氨逃逸最大的危害在于逃逸氨与烟气中的SO3反应生成NH4HSO4，液态的NH4HSO4附着在空预器的表面，并吸附烟气中的粉尘，造成空预器的前后压差增大，严重时导致空预器堵塞，危害锅炉的安全运行。因此，实时检测逃逸氨的浓度对燃煤电厂机组的安全经济性起着至关重要的作用。
本文根据对大唐王滩电厂600MW机组SCR脱硝装置现场测试和应用TDLAS在线监测数据，对SCR脱硝装置喷氨进行在线优化，调整氨喷射系统各支管的喷氨流量，消除局部过大的氨逃逸区域，改善入口喷氨均匀性，最大限度减少氨逃逸对空预器的影响，提出有效的喷氨格栅优化与均匀混合实施方案。
2 试验装置、测试仪器及方法
2.1 试验装置
烟气脱硝装置采用选择性催化还原脱硝工艺（SCR），尿素热解法制备脱硝还原剂，SCR出口烟道截面尺寸为3300×11000mm。
2.2 测试仪器
NH3逃逸率采用加拿大优胜TDLAS多点氨逃逸采样系统测量，精度0.01ppm，可同时测量4个点氨逃逸。进出口烟道NO、O2浓度采用德国德图公司Testo350型烟气分析仪测量，NO量程0-500μL/L，精度0.1μL/L，O2量程0-25%，精度0.01%，烟气取样枪长度为3.5m。
2.3 测试方法
在SCR反应器的A侧、B侧出口烟道，分别采用等截面网格法布置烟气取样点。按照宽度方向从东至西布置16个测孔，其中A、B侧沿长度方向分别布置8个测孔，编号依次为A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8，每个测孔测试5组数据，具体位置及编号见图1。在每台反应器进出口各布置一套Testo350型烟气分析仪，通过分析烟气中的NO与O2含量，可获得烟道截面的NOx浓度分布（干基、标态、6%O2）
3 SCR脱硝系统优化前
3.1 出口烟道NOx浓度场分布
从图2和图3可以看出，SCR反应器出口烟道A、B侧出口NOx浓度场呈现不同的分布规律，NOx浓度分布A侧呈现东侧低西侧高，而B侧呈现东侧高西侧低的趋势。从图2可知，A侧纵向（从东往西）8组测点出口NOx浓度均值为19.06mg/Nm3，分别为4.1、4.8、5.5、6.5、15.2、50.4、56.3、9.7mg/Nm3，1、2、3、4、8共5组测点浓度很低，6、7共2组测点浓度很高，8组测点浓度相对平均偏差为90.0%。
从图3可知，B侧纵向（从东往西）8组测点出口NOx浓度均值为20.7mg/Nm3，分别为37.7、57.3、33.9、11.6、7.4、6.6、5.9、5.4mg/Nm3，4、5、6、7、8共5组测点浓度很低，1、2、3共3组测点浓度很高，8组测点浓度相对平均偏差为80.6%。
3.2 出口NH3浓度场分布
图4为优化前反应器出口NH3浓度分布，从图可知，安装TDLAS多点氨逃逸系统之后，优化前对应8个测点NH3逃逸测量值分别为29.1、13.6、3.5、2.9、3.4、4.1、9.5、12.6ppm。NH3逃逸分布为外侧高、内侧低，与喷氨优化前出口烟道NOx浓度对比数据表明：NH3与NOx彼此之间有互为相反的逻辑关系。
4 SCR脱硝优化策略及调整后状态
大唐王滩电厂每个反应器入口烟道均布置区域型喷氨格栅1套，具备宽度方向及深度方向调节功能。每侧喷氨格栅对应24根喷氨支管，每3根喷氨支管一组，测孔与喷氨支管对应关系为：A1或B1（支管1-3）、A2或B2（支管4-6）、A3或B3（支管7-9）、A4或B4（支管10-12）、A5或B5（支管13-15）、A6或B6（支管16-18）、A7或B7（支管19-21）、A8或B8（支管22-24）。每路支管控制8个喷嘴，支管的开度范围为0-90，每根喷氨分配管上均设有手动调阀可以调节各支管的氨喷流量，具体结构见图5
本次喷氨格栅优化调整原则如下：反应器出口截面NOx及NH3分别相对偏差为优化调整最终指标；综合考虑锅炉负荷、速度场、浓度场等多种因素，按照NH3/NOx等摩尔比理念进行调节。
4.1 调整后出口烟道NOx浓度场分布
通过对关键区域逃逸氨的实时精确检测，及时调整相应区域的喷氨格栅阀门开度，实现反应器截面NOx/NH3摩尔比的均匀分布，降低各区域NH3峰值浓度。并将测量值传输给电厂，对SCR的喷氨量进行优化。
图6为优化后A侧反应器出口NOx浓度分布，从图可知：经过采用TDLAS多点氨逃逸测量系统及Testo350烟气分析现场实测后，SCR反应器出口烟道A、B侧出口NOx浓度场均匀性有了大幅改善。从图6可知，A侧纵向（从东往西）8组测点出口NOx浓度均值为20.7mg/Nm3，分别为24.2、20.6、17.4、19.4、23.6、23.5、22.3、14.6mg/Nm3，各测孔浓度最大偏差降至9.6mg/Nm3。从图7可知，B侧纵向（从东往西）8组测点出口NOx浓度均值为21.8mg/Nm3，分别为26.6、22.9、20.7、20.9、21.8、22.2、20.5、19.0mg/Nm3，各测孔浓度最大偏差降至7.6mg/Nm3。
4.2 出口NH3浓度场分布
图8为优化后反应器出口NH3浓度分布，从图可知，应用TDLAS多点在线氨逃逸测量及喷氨格栅优化调整后，优化后对应8个测点NH3逃逸测量值分别为2.1、4.1、1.6、2.0、2.7、2.9、2.6、2.9ppm，8个测点的平均值2.6ppm，较调整前9.8ppm的均值水平下降了71%。6
5 结语
在满负荷下，优化调整前，A、B侧纵向8个测孔浓度最大均值偏差分别为52.2mg/m3、51.9mg/m3，TDLAS多点测量系统NH3逃逸率最高达29.1ppm，最低为3.4ppm，差距极大。优化调整后，A侧纵向8个测孔浓度最大均值偏差降至9.5mg/Nm3，降幅达81.8%；B侧纵向8个测孔浓度最大均值偏差降至7.6mg/Nm3，降幅达85.4%，反应器侧性能大幅提升。
TDLAS多点氨逃逸系统安装后，A、B侧反应器出口烟道氨逃逸均值由9.8ppm降至2.6ppm，降幅达73.5%，将显著提高机组运行的安全经济性。
参考文献：
[1]西安热工研究院.火电厂SCR烟气脱硝技术[M].中国电力出版社，2013.01
[2]陈海杰.火电厂脱硝技术培训[M].大唐科技产业集团有限公司出版
论文作者:王大钊
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第5期
论文发表时间:2019/7/22
标签：浓度论文; 反应器论文; 烟气论文; 多点论文; 偏差论文; 纵向论文; 烟道论文; 《当代电力文化》2019年第5期论文;