燃煤机组SCR装置运行现状调查及存在问题分析

尤良洲

(华电电力科学研究院，浙江杭州310030)

燃煤机组SCR装置运行现状调查及存在问题分析

尤良洲

(华电电力科学研究院，浙江杭州310030)

对多台燃煤机组已投运的SCR烟气脱硝装置运行现状进行调查分析，结果表明，目前在接近设计条件的情况下，能够实现脱硝效率及出口NOx达到设计保证值要求，但无法有效保证氨耗量和氨逃逸维持在设计值以下，长久运行将对锅炉安全运行产生不利影响。

燃煤机组;烟气脱硝;SCR;运行现状

0 引言

随着国家经济的高速发展，环境污染问题日益突出。自国家环境保护部颁布《火电厂污染物排放标准》(GB 13223－2011)以来，对燃煤机组NOx排放值做了严格的规定。根据《中电联发布的2013年度火电厂脱硫、脱硝、除尘产业信息》，截止2013年底，已投运的火电厂烟气脱硝机组容量约为4.3亿kW，占全国现役火电机组容量的50%［1］，其中采用SCR烟气脱硝技术的机组占绝大部分。SCR脱硝技术在国内发展迅速，但也出现了一些问题，如空预器堵塞、引风机效率影响等［2－4］，本文对近39台机组已投运的SCR烟气脱硝装置运行现状进行调查分析，总结SCR装置存在的主要问题，为将来设计及现场运行提供参考依据。

1 设备概况

39台机组SCR装置全部都为后期技改加装设备，布置于省煤器与空预器之间，采用高灰型单炉双反应器形式，按初装2层，预留1层，不设SCR旁路，设省煤器灰斗及输灰系统，采用液氨为还原剂，催化剂以蜂窝式为主，少数因烟尘含量过高采用板式催化剂。各机组装机容量比例如下:200MW机组比例为10%，300MW机组比例为44%，600MW机组比例为38%，1000MW机组比例为8%。

按催化剂类型不同划分，对采用相同类型催化剂的机组做横向比较发现，大多数采用蜂窝式催化剂的机组催化剂使用量在0.9～1.2m3/MW之间，而采用平板式催化剂的机组，大多数催化剂使用量在1.1～1.4m3/MW之间。

2 运行现状

2.1 入口烟气量

从图1可知，目前SCR入口实际烟气量(标干态，6%O2)均接近设计烟气量，约半数SCR装置实际入口烟气量超过其设计烟气量，其原因为锅炉燃烧煤质波动较大，煤质恶化，使得入口烟气量增大。

图1 机组入口设计烟气量及实际烟气量

2.2 SCR装置进出口NOx浓度及脱硝效率

各机组脱硝效率及进出口NOx浓度见图2。

图2 各机组脱硝效率及进出口NOx浓度

按照《燃煤电厂烟气脱硝装置性能验收试验规范》(DL/T 260－2012)要求，SCR入口烟气参数应满足设计要求。因此，通过对燃烧工况的调整，SCR入口NOx浓度能接近设计值，控制喷氨量，保证出口NOx浓度。从图2可知，经过相应调整，入口NOx浓度基本能够达到或相近于设计值，出口NOx浓度及脱硝效率亦能达到设计保证值要求。

2.3 氨逃逸

各机组氨逃逸情况如图3所示。从图3可知，约30%的机组氨逃逸实测值超过设计值，个别机组为使出口NOx浓度及脱硝效率达到设计值要求，增大喷氨量，造成出口氨逃逸大大增加。

图3 各机组氨逃逸情况

2.4 氨耗量

从图4可知，约40%机组氨耗量实测值已超过设计值研究表明，通过增加喷氨量提升脱硝效率的同时，将大大增加氨逃逸的产生，多锅炉下游设备将产生严重的影响。

图4 各机组氨耗量

2.5 SO2/SO3转换率

各机组SO2/SO3转换率如图5所示。约90%机组SO2/SO3转换率低于设计值，属正常水平。

图5 各机组SO2/SO3转换率

3 存在问题及建议

3.1 入口烟气流速不均

脱硝装置入口烟气流速不均，造成脱硝装置入口烟气量不均，相同入口NOx浓度的前提下，反应效率将差别较大，长久运行将不利于出口NOx稳定控制，可能由于烟气从省煤器出口分流进入脱硝反应器时，导流叶片布置位置偏差或存在积灰、磨损严重等现象，通过对导流板优化调整，能够有效改善流场均匀性［5－6］。

3.2 喷氨量不均

由于脱硝装置大多数为技改项目，为后期新增设备，往往布置方式紧凑，烟道内流场不均匀，因此需根据入口各区域NOx值，调整各区喷氨量。建议加强脱硝装置检修维护，定期开展脱硝优化调整试验，尽可能消除喷氨或烟气流场不均，能够有效提升脱销效率［7］，进而确保脱硝装置能够运行在高效稳定状态。

3.3 催化剂堵塞、磨损

脱硝装置一般采用高灰型布置，即使最初设计中考虑了高浓度飞灰对催化剂的影响，但实际运行中锅炉特性及燃煤的差异，还是会或多或少的堵塞催化剂微孔［8］，从而降低了比表面积，增大了局部烟气流速，加剧了催化剂磨损，影响催化活性。建议对采用高效吹灰器［9］，优化吹灰方式，减少催化剂堵塞机率，对于飞灰磨损系数等级较高的，建议在催化剂入口断面新增防磨金属盖板，减少催化剂整体磨损机率。

3.4 在线仪表偏差

在线监测仪表进出口NOx浓度与实测值偏差较大，脱硝装置进出口采样点偏少，一侧反应器仅布置一个采样点，采样代表性不佳，因此，建议新增并重新布置在线仪表采样点，引入烟气混样器［10］。日常运行中还需在线仪表进行定期标定和校准［11］，使在线监测数据可靠、准确以有效指导脱硝运行。

3.5 反应温度低

机组低负荷运行状态时，反应器入口温度连续低于脱硝系统最低运行温度，影响催化剂反应活性，有可能造成氨逃逸增大［12］，影响锅炉下游设备安全运行，当低温运行时间过长，脱硝装置将退出运行，从而影响脱硝装置投运率。可通过对省煤器增加小旁路来调节烟气温度以保证脱硝装置在低负荷下正常运行［13］，或可让催化剂适应锅炉烟气温度，采用合适反应温度催化剂替代现有催化剂。

4 结语

对39台机组SCR脱硝装置调查分析来看，SCR装置能够在接近设计条件下，能够达到出口NOx设计保证值，SO2/SO3转换率基本正常，但存在氨耗量超标、氨逃逸无法稳定有效控制，在日常运行中，应优调整脱硝装置入口烟气导流板，调整吹灰器投运方式，优化喷氨系统，加强在线仪表的维护力度，从而保证脱硝装高效、稳定、安全运行。

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Survey on operation condition and in existing problems of SCR facilities in coal－fired units

It surveyed the operation condition of SCR facilities in coal－fired units which has been running.The results show that under design conditions，the denitrification efficiency and concentration of nitrogen oxides of outlet can satisfied the requirement of guarantee value，but ammonia consumption and ammonia escape can not be ensured.It is harmful to safety of boiler operation in the long－time running.

coal－fired units;flue gas denitration;SCR;operation condition

X701.7

B

1674－8069(2015)06－036－03

2015-06-16;

:2015-08-22

尤良洲(1987-)，男，浙江苍南人，工程师，主要从事火电厂烟气脱硫、脱硝、除尘等技术工作。E－mail:you_lz009@163.com