燃煤机组超低排放改造后SCR喷氨优化调整试验研究

于洪海 谭 袖 李 超 曲立涛 佟 颖

（1华电电力科学研究院东北分院 辽宁沈阳 110180 2辽宁宇洁环保咨询有限公司 辽宁沈阳 110000）

燃煤机组超低排放改造后SCR喷氨优化调整试验研究

于洪海1谭 袖1李 超1曲立涛1佟 颖2

（1华电电力科学研究院东北分院 辽宁沈阳 110180 2辽宁宇洁环保咨询有限公司 辽宁沈阳 110000）

以某燃煤电厂300MW机组超低排放改造后的脱硝系统研究对象，开展喷氨优化调整试验，在确保NOX达标排放和脱硝效率满足设计值的前提下，出口NOX浓度分布得到了改善，氨逃逸浓度明显降低，液氨消耗量也有所减少，为脱硝装置的高效、安全运行提供保障。

SCR；超低排放；优化调整

引言

在《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223-2011）发布实施后，为了满足NOX达标排放，大多数燃煤电厂在炉后增设SCR脱硝系统[1]。随着近几年全国范围雾霾不断加重，国家对燃煤电厂大气污染物排放浓度限值有了更加严格的要求。2015年12月11日，环保部、发改委和能源局三部委联合发布《关于印发＜全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案＞的通知》（环发〔2015〕164号），通知中明确指出，到2020年，全国所有具备改造条件的燃煤电厂力争实现超低排放（即在基准氧含量6%条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50毫克/立方米）。为了满足国家政策的要求，实现大气污染物超低排放，各燃煤电厂对现有的脱硝系统等环保设施开展了超低排放改造。超低排放改造后，脱硝系统的喷氨量、进出口NOX浓度分布均匀性、氨逃逸浓度等参数均较改造之前有了很大的变化。因此，SCR脱硝系统有必要在超低排放改造后开展喷氨优化调整试验，通过试验调整氨喷射系统各支管的气氨流量，消除局部过大的氨逃逸峰值，改善反应器入口氨氮摩尔比的分布偏差，提高SCR装置出口NOX浓度分布的均匀性，降低反应器出口氨逃逸量，减少氨消耗量，避免由于过量喷氨使氨逃逸浓度偏高，生产硫酸氢铵等造成空预器堵塞和冷端腐蚀[2]，为脱硝装置的高效、安全运行提供保障。

1 设备概况

以某燃煤电厂300MW机组为例，该燃煤电厂锅炉为HG-1025/17.5-YM36型亚临界参数、一次中间再热、自然循环汽包炉；脱硝系统采用SCR脱硝工艺，改造前催化剂为2+1布置，改造后仅增加备用层催化剂及其吹灰器，同时替换一层原初装催化剂（最上层），达到脱硝出口NOX浓度小于50mg/m3（文中NOX浓度均为标态，干基，6%O2）的排放限值要求，实现NOX浓度满足超低排放限值要求，改造后脱硝效率不低于85.70%。

2 优化调整试验

2.1 试验方法

选择电厂常规工况下进行预备性试验，初步评估脱硝装置的效率和氨喷射流量分配状况；根据预备性试验的结果调节喷氨量，使脱硝效率达到系统设计值，依据反应器出口截面的NOX浓度分布情况及NH3分布情况，反复对脱硝入口喷氨格栅的开度进行有针对性的调节，逐一调整喷氨格栅各喷口流量，使NH3与NOX充分混合，最大限度地提高反应器出口NOX浓度分布均匀性、提高脱硝系统效率、减少脱硝出口氨逃逸量及氨耗量；优化调整完成后，抽检2个工况分别进行NOX分布均匀性测试，验证出口NOX浓度分布均匀性，并根据测试情况进行微调。

2.2 试验测点

试验采用网格法进行测试，试验测点位置见图1。

图1 SCR脱硝装置NOX浓度测试位置简图

3 优化调整试验结果与分析

3.1 预备性试验

根据电厂的常规工况，选择主汽流量737t/h做为预备性试验的主要工况（工况一），在该工况下，采用网格法对脱硝系统入口流场、NOX浓度分布进行了测试，主要测试结果见表1。

表1 脱硝系统入口测试结果

根据表1中的结果可知，该燃煤电厂脱硝系统入口流场分布不均匀，A/B侧相对标准偏差较大。在工况一的条件下，对反应器出口NOX分布情况进行了测试，A侧出口NOX浓度平均值为19mg/m3，相对标准偏差为110.63%；B侧出口NOX浓度平均值为20mg/m3，相对标准偏差为62.74%，出口NOX浓度分布情况见图2。

图2 预备性试验脱硝装置出口NOX浓度分布情况

根据出口NOX浓度场的测试结果和图2中柱状分布图可知，脱硝装置出口NOX浓度场分布不均匀，局部区域NOX浓度过低，喷氨量过大。

3.2 喷氨优化调整

保持工况一运行方式不变，预备性试验对脱硝装置出口NOX浓度场的测试结果，对各喷氨调节阀进行针对性地进行调整，调整后重新对出口NOX浓度分布进行测试，A侧出口NOX浓度平均值为25mg/m3，相对标准偏差为12.88%；B侧出口NOX浓度平均值为32 mg/m3，相对标准偏差为10.27%，优化调整后出口NOX浓度分布情况见图3。

图3 优化调整后脱硝装置出口NOX浓度分布情况

根据图3可以明显看出，经过优化调整后，出口截面的NOX浓度分布情况有明显的改善，相对标准偏差小于试验要求值15%。

3.3 检验性试验

为了检验喷氨优化调整试验的效果，分别在主汽流量890t/h（工况二）、522t/h（工况三）时进行了出口NOX浓度分布测试，出口NOX浓度分布情况见图4和图5。

图4 工况二脱硝装置出口NOX浓度分布情况

图5 工况三脱硝装置出口NOX浓度分布测试

根据图4和图5可知，在验证工况下，SCR系统出口截面NOX浓度分布均匀性良好，相对标准偏差均小于要求15%。

3.4 优化调整后主要运行指标测试结果

优化调整期间，分别在主汽流量737t/h（工况一）、890t/h（工况二）、522t/h（工况三）下，对 SCR 脱硝系统的效率、氨逃逸浓度和液氨消耗量等主要运行指标进行了测试，测试结果见表2。

表2 优化调整后主要指标测试结果

通过查阅该燃煤电厂脱硝系统超低排放技术协议可知，脱硝效率的保证值为不小于85.70%、氨逃逸浓度不大于3ppm，液氨消耗量不大于126.3kg/h。根据表2中的测试结果可知，优化调整后，脱硝效率、氨逃逸浓度、液氨消耗量均满足相应保证值的要求。并且在优化调整后，氨逃逸浓度明显降低，尤其在常规工况（工况一）运行条件时，氨逃逸浓度减少量尤为明显，减缓了对下游空预器等设备的影响；同时液氨消耗量也有所减少，提高了脱硝系统的经济性。结语

综上可知，进行完超低排放改造后的SCR脱硝系统，经喷氨优化调整试验后，在确保NOX达标排放和脱硝效率满足设计值的前提下，出口NOX浓度分布得到了改善，氨逃逸浓度明显降低，液氨消耗量也有所减少，尤其是氨逃逸浓度，在主要工况下，A/B侧调整后的氨逃逸浓度均降低了50%以上。脱硝系统在进行了喷氨优化调整后，建议燃煤电厂在日常运行过程中，将喷氨格栅每根支管的调节阀开度固定，做好标记，日常运行期间无需进行调整，同时避免追求过高的脱硝效率而造成整体过量喷氨，危及下游设备的安全稳定运行[3]。机组长周期运行后，由于煤种变化、燃烧工况改变等原因引起烟气流场变化，需要再次进行喷氨优化调整，必要时可利用数值模拟技术进行优化模拟，开展更深层次的优化调整。

[1]周新刚，林晓，赵晴川，等.某电厂300MW燃煤机组SCR喷氨优化调整试验研究[J].电站系统工程，2016,32(2)：43-46.

[2]赵宇，那钦.SCR烟气脱硝系统喷氨优化实例分析[J].内蒙古电力技术.2016,34（4）：78-85.

[3]方朝君，余美玲，郭常青.燃煤电站脱硝喷氨优化研究[J].工业安全与环保.2014,40（2）：25-27。

于洪海（1982-），男，辽宁沈阳人，硕士，高级工程师，目前主要从事电厂环境技术监督和污染治理研究工作。