SCR脱硝系统喷氨隔栅优化调整试验研究

曾国兵， 牛宗伟， 刘 聪

(1.安徽电气工程职业技术学院，安徽 合肥 230051；2.江西赣能股份有限公司丰城二期发电厂,江西 丰城 331100)

自2015年十二届全国人大三次会议《政府工作报告》明确要求推动燃煤电厂超低排放改造以来，电力行业已全面推行燃煤机组超低排放改造。机组针对NOx超低排放进行了以下改造：①新增SCR备用层催化剂；②在尾部烟道省煤器出口侧增设烟气挡板，改变受热面的有效吸热量，满足低负荷SCR进口烟气温度的要求。改造完成后，机组运行中发现炉膛可能存在结焦、高温腐蚀及空预器烟气侧阻力的持续上升的现象，需通过喷氨格栅(AIG)调整，使得SCR出口NOx分布相对均匀，有效降低SCR出口氨逃逸率，从而遏制空预器烟气侧阻力的持续上升。

1 设备

锅炉为上海锅炉厂制造的超临界参数变压运行直流炉，一次中间再热，四角切圆燃烧方式，单炉膛，固态排渣，平衡通风，Π型锅炉，设计煤种、校核煤种均为淮南煤。锅炉采用SCR装置进行脱硝处理，SCR装置为双SCR结构、高尘布置方式，布置如图1所示。

图1 SCR反应区及进出口烟道区结构简图(mm)

在A、B侧烟道各设置10组喷氨调节装置，每组在深度方向上布置3个调节支管，每侧分别有30个调节阀进行喷氨调节。A侧4组喷氨调节装置如图2所示，B侧为对称部分。氨气的注入采用格栅式，在管道上布置很多喷嘴，以保证喷入烟道内的氨与烟气均匀分配和混合，在喷射格栅的入口每一区域分配管道上设有手动流量调节阀，以调节各个区域氨气的分配。

图2 烟道喷氨管的布置图

2 试验过程

本次试验共分4个不同阶段，分别为常用负荷性能摸底测试、脱硝装置调整及性能测试(常用负荷)、脱硝装置调整及性能测试(高负荷)、脱硝装置调整及性能测试(低负荷)，工况序号分别为工况1～工况4。

2.1 常用负荷性能摸底试验

试验保持在550MW负荷、5磨(停F磨)运行状况下进行，试验期间机组负荷投自动，运行参数较为稳定。试验内容包括SCR进口烟气成分(NOx、O2)、烟温；SCR出口烟气成分(NOx、O2、CO)、烟温及氨逃逸等。通过测试，在550MW负荷摸底工况下(工况1)，实测SCR进/出口NOx浓度分布状况如图3所示。

图3 SCR进/出口NOx浓度趋势图

对A侧进行了的氨逃逸测试，测试位置为图1中的测试截面2，相关数据见表1。

表1 SCR出口氨逃逸及NOx数据汇总(工况1)

通过摸底试验得知，550MW负荷摸底工况中，SCR出口氨逃逸高于设计值且分布不均匀，空预器存在大面积硫酸氢铵沉积的隐患，需进行喷氨格栅(AIG)的优化调整。

2.2 脱硝装置调整及性能测试(常用负荷)

整个试验期间对喷氨格栅(AIG)进行了调整，原始、最终各喷氨格栅组的平均开度为41°、66°，最终开度明显高于原始开度，原始及最终各喷氨格栅组平均开度如图4所示。

图4 原始及最终各喷氨格栅组平均开度

优化调整后，在常用负荷下进行了脱硝装置性能测试，通过测试，在550MW常用负荷工况下(工况2)，实测SCR进/出口NOx浓度分布状况如图5所示。

图5 SCR进/出口NOx浓度趋势图

对两侧SCR出口进行氨逃逸进行了测试，氨逃逸相关数据如表2所列，常用负荷下喷氨优化调整期间总尿素溶液量等相关参数如表3所列。

表2 SCR出口氨逃逸及NOx数据汇总(工况2-10)

表3 喷氨优化调整期间总尿素溶液量等相关参数汇总(工况2)

通过试验可知，通过喷氨优化调整后，SCR装置的总尿素溶液用量约下降1/3，最终使得SCR出口氨逃逸水平显著下降，其平均降幅约20ppm。

2.3 脱硝装置调整及性能测试(高负荷)

试验在600MW负荷下进行、5磨运行进行，期间对AIG(喷氨格栅)进行少许调整，并对脱硝装置性能进行了测试。通过试验，在600MW高负荷工况下(工况3)，实测SCR进/出口NOx浓度分布状况如图6所示。

图6 SCR进/出口NOx浓度趋势图

对两侧SCR出口进行氨逃逸进行了测试，氨逃逸相关数据见表4。

表4 SCR出口氨逃逸及NOx数据汇总(工况3)

通过试验可知，通过喷氨优化调整后，SCR所用总尿素溶液量大幅下降，600MW时平均氨逃逸保持在6ppm左右。

2.4 脱硝装置调整及性能测试(低负荷)

试验在330MW负荷下进行、4磨运行进行，试验工况序号为工况4-1～工况4-3，试验内容包括：不同省煤器出口烟气挡板开度下(100%、30%、5%)，SCR进口烟气成分(NOx、O2)、烟温等测试；SCR出口烟气成分(NOx、O2、CO)、烟温等测试等。

通过试验，330MW负荷省煤器出口烟气挡板调整工况(工况4-1～工况4-3)，实测烟温分布状况如图7所示，SCR进口NOx浓度分布状况如图8所示。

图7 SCR进口烟温趋势图

图8 SCR进口NOx浓度趋势图

通过试验可知：由于省煤器出口烟气挡板是针对低负荷烟温过低导致SCR退停专门设置，不同省煤器出口烟气挡板开度下(100%、30%、5%)，烟温提升的幅度较为有限，省煤器出口烟气挡板仅在很小开度下(5%左右)才有一定的提高SCR进口烟温效果(约6～10℃)；SCR进口烟道NOx分布状况并无明显差异，烟气挡板的调整对SCR进口烟道NOx的分布影响较小。

3 结论

通过脱硝系统喷氨格栅(AIG)优化调整后，SCR装置的总尿素溶液用量约下降1/3，SCR出口氨逃逸水平显著下降，平均氨逃逸保持在6ppm左右，有效遏制了空预器烟气侧阻力的持续上升情况。并对机组运行提出以下建议： ①由于SCR出口NOx排放水平与氨逃逸有非常大的关联性，建议运行中在满足排放要求的前提下应尽量保持烟囱出口NOx排放在较高水平，这将对预防空预器硫酸氢铵沉积非常有利。②当喷氨格栅调节阀开度较小时，调节相对灵敏，喷氨量容易过量，因此调整中喷氨格栅维持在较大开度下更容易对喷氨量进行细化调整。③省煤器出口烟气挡板仅在很小开度下(5%左右)才有一定的提高SCR进口烟温效果(约6～10℃)，建议在机组低负荷时，如无其他限制，省煤器出口烟气挡板宜采用小开度运行。