1000MW机组SCR脱硝系统优化研究

安子健　蔡丽艳　李明飞

摘 要：在SCR烟气脱硝系统的实际运行中，SCR反应器内不同区域的NOx浓度分布是不均匀的，各点的NH3/NOx摩尔比不一致，部分区域的供氨量相对过多，造成运行成本偏高。另外，SCR反应器逃逸出的未反应的NH3，会和烟气中的SOx作用，生成易腐蚀和堵塞设备的硫酸铵盐，对下游设备造成不利影响。在脱硝系统的设计不能进行更改的前提下，为提高NH3的使用率和避免下游设备的腐蚀堵塞，对脱硝系统的进行优化调整是一种行之有效的办法。通过对绥中发电有限责任公司3号1000MW超超临界机组SCR脱硝系统控制方式及结构研究，对脱硝系统的控制策略加以优化调整，可以有效地提高纯氨的利用率，降低氨逃逸量。

关键词：1000MW；SCR烟气脱硝技术；逻辑优化

1 前言

绥中发电有限责任公司3号机组烟气脱硝系统采用选择性催化还原法（SCR）进行烟气脱硝，吸收剂为液氨经过稀释风机进行稀释后的氨气，脱硝反应器布置在锅炉省煤器和空预器之间。对于已投运的SCR系统，尽管在设计时根据设计工况对各项参数进行了优化，然而在实际运行过程中，锅炉煤种、机组负荷及烟气量、烟气温度、烟尘浓度、吸收剂品质等是经常变化的，若根据原有设计参数运行，可能会对SCR系统运行产生不利的影响。因此应对氨气用量的掌握难以控制，从而导致脱硝效率低或氨逃逸率高等问题。为使SCR系统处于最佳运行状态，提高氨气利用率和安全性，降低运行成本。本次绥中发电有限责任公司3号机组脱硝系统的优化运行研究的主要目的是通过增设导流板平均SCR反应器内NOx流场分布，优化氨气流量调剂系统逻辑控制喷氨量，使SCR反应器内各区域的脱硝效率在达到设计要求的基础上趋于平均，达到节省还原剂耗量，防止局部区域NH3逃逸率偏大。

2 脱硝系统存在问题

绥中发电有限责任公司3号机组脱硝装置采用脱硝效率为定值的控制方式，将SCR反应器入口NOx浓度乘以烟气流量得到入口NOx信号，再将该信号乘以所需的NH3/NOx摩尔比，得到基本的氨气流量信号，采用脱硝出口NOx设定值与实际值比较通过PID输出修正信号，对氨气流量进行调节。由于SCR反应器进、出口烟道截面上NOx分布不均匀，反应器内各区域NH3/NOx摩尔比高低不一，导致SCR反应器内局部区域的脱硝效率有差别。导致部分NOx不能够进行充分反应，或者造成氨气用量的浪费。由于NH3与NOx的不完全反应，会有少量的NH3逃逸出SCR反应器，与烟气中的SOx发生反应形成NH3HSO4，对空预器冷段形成强烈腐蚀，同时造成空预器积灰。随着SCR装置投运的时间的增长，催化剂的活性会逐渐降低，这种情况会更加明显。存在以下问题：

（1） 由于SCR反应器内NOx流场分布不均匀，SCR反应器内局部区域供氨量过少，达不到理想的脱硝效率；供氨量过多，会造成运行成本浪费，并可能导致局部NOx浓度较点氨泄漏量增加。

（2） 供氨母管控制阀监测出口NOx浓度，进行开度调整，具有很强的调节滞后性会造成SCR反应器其它区域供氨量过多或过少，造成氨逃逸率升高。

3 提高脱硝效率优化方案

3.1 烟道增设导流板

通过在烟道内设计圆弧形导流板，进而平衡烟气流速，保证NOx流场分布尽可能保持平均。具体安装导流板机构视图如图1。

导流板安装后，烟气各个测孔脱硝烟气NOx浓度进行在线监测，发现各个测点烟气NOx浓度分布较之前有了很大改善。

3.2 对氨气流量调节阀控制逻辑进行优化

因为氨气流量调节系统在实际运行过程中，锅炉煤种、机组负荷及烟气量、烟气温度、烟尘浓度、吸收剂品质等是经常变化的，加大了氨气用量调节的难度。因SCR出口NOx的浓度变化具有较大的滞后性，因此原有的设计逻辑控制精度较差，经常发生氨气流量低造成脱硝效率下降和氨气流量过多，造成逃逸率升高的现象。

为了能够使控制趋于稳定，减小控制系统延迟，在保证脱硝效率的同时减小氨气逃逸率，增加预置摩尔比回路和出口NOx变量设置回路，通过出口NOx设定值与实际值的偏差，预先修正摩尔比，对氨气流量调节设定值进行修正，提高脱硝氨气流量调节阀的控制精度。具体控制逻辑如图2、图3。

逻辑修改后，通过出口NOx浓度和氨气逃逸率的曲线分析对比，可以发现，在机组负荷变化过程中，氨气流量调节阀控制逻辑的优化，出口氨气浓度的变化趋于平稳，氨气逃逸率较之前，有了明显的改善。

4 结束语

通过调节喷氨格栅，安装导流板，有利于SCR反应器进口烟道截面上NOx浓度均匀的分布，可以有效地提高纯氨的利用率，降低氨逃逸量。同时，在SCR反应器出口建立稳定的NOx分布，使SCR系统各区域的脱硝效率保持了一定程度的均匀性，也使在线仪表数据较调整前更能反应出整个烟道截面的实际情况。

控制方式调整后，虽然SCR反应器出口NOx浓度平均值较调整前略有增加，但脱硝系统各区域脱硝效率平均值趋于稳定，且能满足环保要求。在降低氨气逃逸率的同时，减少了氨气用量，降低了生产成本。氨逃逸总量的降低，对减缓下游设备的腐蚀、堵塞起到了积极地作用。

参考文献

[1]钟秦.燃煤烟气脱硫脱硝技术及工程实例[M].北京：化学工业出版社，2007.

[2]韦正乐，黄碧纯，叶代启，等.烟气NOx低温选择性催化还原催化剂研究进展[J].化工进展，2007.