河源电厂SCR脱硝系统在低负荷工况下的运行与调整

2016-09-07 07:10董强强深能合和电力河源有限公司广东河源517000
山东工业技术 2016年14期
关键词:制粉河源风量

董强强(深能合和电力(河源)有限公司,广东 河源 517000)

河源电厂SCR脱硝系统在低负荷工况下的运行与调整

董强强
(深能合和电力(河源)有限公司,广东 河源 517000)

河源电厂SCR烟气脱硝系统自投运以来,出现了NOx浓度高、逃逸率超标、能耗增加等诸多问题。本文立足河源电厂2台600MW机组脱硝系统的工艺及原理,分析了锅炉烟气NOx含量的影响因素以及低负荷运行调整对NOx含量的影响。

脱硝;低负荷;运行;调整

1 前言

氮氧化物是主要的大气污染物之一,近年来新出台的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)的执行对燃煤电厂氮氧化物的排放提出了更加严格的限值。选择性催化还原(SCR)以其高效、可靠、结构简单等优点成为燃煤电厂控制氮氧化物的必然选择,是目前应用最为广泛的脱硝技术。其原理是在钒基催化剂的作用下,以NH3作为还原剂,将烟气中的NOx还原成N2和H2O,反应方程式如下,当烟气中含有氧时,上式中的(1)反应优先进行。

河源电厂2台锅炉的SCR脱硝采用高尘布置,每台锅炉设AB侧反应器,2+1层催化剂,设有声波吹灰和蒸汽吹灰装置。还原剂采用液氨,经蒸发槽加热蒸发后气化为压力0.25Mpa的氨气,再输送至锅炉脱硝反应区。在反应区,氨气与稀释风机所输送的空气在氨/空混合器内均匀混合后,通过喷氨格栅均匀喷射在烟气流道中,在流经催化剂表面时发生还原反应,完成NOx的脱除过程。

2 低负荷工况下SCR运行存在的问题

河源电厂SCR烟气脱硝系统目前投运3年有余,催化剂作为脱硝系统中最昂贵的耗材,其性能和使用寿命很大程度上受运行调整方式的影响。河源电厂2台锅炉的SCR脱硝装置采用的催化剂是V2O5,当温度超过约300℃时,氨的催化剂对脱硝才有显著的影响。

河源电厂两台机同时运行时,在40%-50%负荷段运行时间较长,SCR系统各参数见表1。

表1 低负荷下SCR脱硝参数

从上述数据中可以看出:

(1)在负荷180-250 MW区间,SCR系统烟温在288℃-314℃之间,而SCR系统运行最低温度控制在295℃;低负荷运行导致烟温偏低;

(2)在负荷180-250 MW区间,氨逃逸率高于3ppm,这是因为:①负荷越低SCR系统入口NOx浓度就越大,若维持脱硝效率则势必要增加喷氨量,易导致逃逸率超限。②低负荷运行时,入口烟气温度低,催化剂反应效率也降低,导致逃逸率升高。

3 SCR系统在锅炉低负荷运行中的调整策略

(1)在合适的烟温条件下投入SCR系统:河源电厂催化剂运行最低温度控制在295℃,低于295℃则烟气中形成硫酸氢铵会阻塞催化剂的微孔,性能下降。不能长时间停留在低温运行,否则催化剂活性失效并难以恢复,会大大缩短其使用寿命;

(2)针对不同问题采取不同手段控制氨逃逸率:①可依据不同负荷,适当调整AA风摆角。在主、再热汽温可控前提下,适当开大顶部风,降低炉膛出口温度型NOx生成量。②低负荷时段,控制SCR出口NOx排放小于100ppm前提下,适当提高喷氨调节阀设定值。③锅炉在低负荷时段,炉膛出口氧量偏大,及时调整氧量设定值,匹配氧量与负荷对应关系。综合3种方法,氨逃逸率大多数情况可降至3ppm安全线以下;

(3)对出口NOx与脱硝效率的控制:河源电厂要求烟囱出口NOx控制在100mg/Nm³,运行中当脱硝效率稳定在80%以上,出口NOx浓度在40-60mg/Nm³,明显优于控制指标。因此在保证环保指标要求的同时,可以适当提高出口NOx排放浓度,减少喷氨量;

(4)监视和控制SCR的反应器压差:催化剂层间压差超过最大值时,应进行吹扫,防止催化剂堵灰;

(5)锅炉总风量的控制:锅炉总风量的增加,会引起:①燃烧区域NOx的生成几率,使脱硝入口的NOx浓度增加;②加快了SCR反应区的烟气流速,缩短了烟气与催化剂的接触时间,不利于反应气体在催化剂的作用下相互反应。所以在保证氧量的前提下,应适当的减小锅炉总风量;

(6)过量空气系数的控制:过高的烟气含氧量导致SCR进口NOx含量偏高,因此在运行中可参照风量、脱硝率等参数调节省煤器出口烟气含氧量;

(7)制粉系统启停过程中SCR的调整: 制粉系统启停过程中应严密监视NOx的浓度变化,防止因制粉系统的启停造成NOx的超标。在上层制粉系统投运过程中,开启磨煤机的冷风调门,会致使上层无燃料区域风量增加,SCR进口NOx含量将下降;相反,最下层制粉系统启动时,开启磨煤机的冷风调门,SCR进口NOx含量将上升。因此在制粉系统投运过程中要给予关注。

4 结论

通过对SCR脱硝在低负荷工况下运行参数的分析,总结出一套运行中的控制方式,低负荷下可以通过控制锅炉总风量、合理的过量空气系数、二次配风的方式以及制粉系统的组合运行方式等调节手段,有效的控制SCR出口的NOx的浓度并提高机组运行的经济性。

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.002

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