超低排放改造后火電廠脫硝SCR現(xiàn)狀

時(shí)間：2023-12-26 10:06

來(lái)源：北極星環(huán)保網(wǎng)

大部分機(jī)組SCR改造都采用了在原備用層增加一層催化劑的改造方式，此種方式具有在不改變現(xiàn)有反應(yīng)器的基礎(chǔ)上提高脫硝效率的優(yōu)勢(shì)。本文總結(jié)了SCR改造后出現(xiàn)的幾個(gè)威脅機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的共性問(wèn)題，并提出了解決建議。

存在的問(wèn)題

氨逃逸大

a)噴氨過(guò)量

機(jī)組超低排放改造后，SCR系統(tǒng)入口條件可能已發(fā)生變化，特別是機(jī)組負(fù)荷變動(dòng)較大時(shí)，噴氨格柵噴出的NH3與煙氣中的NOx可能存在比例分布不均勻的問(wèn)題，引起局部噴氨過(guò)量。另外，由于對(duì)出口NOx排放濃度的嚴(yán)格控制，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中部分電廠采用了過(guò)量噴氨的方式。上述2種情況在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中都會(huì)造成氨逃逸增大，形成硫酸氫銨(以下簡(jiǎn)稱“ABS”)。ABS在特定溫度范圍內(nèi)呈液態(tài)黏稠狀，黏附煙氣中的飛灰后附著在設(shè)備上，造成SCR下游設(shè)備(比如空預(yù)器、除塵器等)的堵塞，嚴(yán)重時(shí)必須停爐清理，對(duì)機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成極大的威脅。

b)供氨閥門自動(dòng)控制缺陷

SCR系統(tǒng)噴氨閥門的典型控制過(guò)程為：SCR系統(tǒng)采用串級(jí)PID加前饋的控制策略，用原煙氣中NOx的體積分?jǐn)?shù)乘以NO2和NO的摩爾比計(jì)算出NO2含量作為串級(jí)PID控制前饋;為了防止氨逃逸對(duì)控制造成影響，將SCR煙氣脫硝系統(tǒng)出口煙氣中NO2的含量(計(jì)算方法同前饋部分NO2的含量)作為主調(diào)PID的測(cè)量值，目標(biāo)NOx體積分?jǐn)?shù)作為設(shè)定值，前饋和主調(diào)PID共同疊加后生成NO2的體積分?jǐn)?shù)，NO2體積分?jǐn)?shù)乘以煙氣流量得到NO2的流量信號(hào)，該信號(hào)乘以所需氨氮摩爾比就是基本氨氣流量信號(hào)，此信號(hào)作為給定值送入副調(diào)PID控制器與實(shí)測(cè)的氨氣流量信號(hào)比較，由PID控制器經(jīng)運(yùn)算后發(fā)出調(diào)節(jié)信號(hào)控制SCR入口氨氣流量調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度以調(diào)節(jié)氨氣流量。下圖為供氨自動(dòng)控制流程。

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由于SCR系統(tǒng)存在明顯的NOx反應(yīng)器催化劑反饋滯后和NOx分析儀響應(yīng)滯后的問(wèn)題，系統(tǒng)采用實(shí)際機(jī)組負(fù)荷來(lái)預(yù)測(cè)煙氣流量。

在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)機(jī)組入口NOx波動(dòng)較大或機(jī)組負(fù)荷低時(shí)，噴氨自動(dòng)控制會(huì)出現(xiàn)調(diào)節(jié)不及時(shí)的情況，容易造成噴氨過(guò)量，長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)給后續(xù)設(shè)備帶來(lái)安全隱患，因此大部分電廠運(yùn)行人員都以手動(dòng)調(diào)節(jié)代替閥門自動(dòng)調(diào)節(jié)。

催化劑堵塞

部分系統(tǒng)催化劑蒸汽吹灰器設(shè)計(jì)為單一氣源，取自鍋爐蒸汽吹灰母管減壓閥后，在調(diào)試過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)點(diǎn)火后蒸汽壓力未達(dá)到鍋爐本體吹灰壓力要求而脫硝系統(tǒng)無(wú)法吹灰的情況，吹灰器無(wú)法正常吹灰就會(huì)引起催化劑積灰，若初次點(diǎn)火到整套啟動(dòng)間隔較長(zhǎng)(比如2個(gè)～3個(gè)月)，積灰可能會(huì)在催化劑的表面和孔道中板結(jié)，再次啟動(dòng)吹灰器也無(wú)法有效去除，嚴(yán)重影響催化劑使用壽命和脫硝效率。

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另外，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中還存在運(yùn)行人員對(duì)催化劑差壓重視度不足，僅啟動(dòng)超聲波吹灰器而長(zhǎng)期不啟動(dòng)蒸汽吹灰器的情況，無(wú)法及時(shí)有效去除催化劑中的積灰，這也是造成催化劑壽命縮短和脫硝效率降低的重要原因之一。

優(yōu)化意見(jiàn)

噴氨優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)

噴氨優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)是在機(jī)組常規(guī)高負(fù)荷下進(jìn)行的一項(xiàng)試驗(yàn)。通過(guò)測(cè)試及計(jì)算結(jié)果對(duì)SCR裝置中的噴氨格柵手動(dòng)噴氨閥門進(jìn)行調(diào)整，試驗(yàn)可以在滿足NOx濃度控制要求的前提下，減少還原劑用量，降低氨逃逸率，減輕ABS對(duì)下游設(shè)備的危害，提升系統(tǒng)運(yùn)行安全性。

試驗(yàn)采用網(wǎng)格法進(jìn)行測(cè)量，測(cè)點(diǎn)布置如圖所示，截面選取要有代表性。圖中標(biāo)注的SCR入口測(cè)點(diǎn)是在省煤器后、催化劑前，SCR出口測(cè)點(diǎn)是在催化劑后、空預(yù)器之前。

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噴氨優(yōu)化調(diào)整程序如圖所示。通過(guò)多次調(diào)節(jié)格柵上的支管手動(dòng)噴氨閥門開(kāi)度，調(diào)整各支管噴氨流量，使SCR反應(yīng)器截面內(nèi)NOx與氨比例分布更加均勻，直到SCR反應(yīng)器出口截面的NOx分布均勻性得到明顯改善，從而有效降低反應(yīng)器出口NOx濃度分布的不均勻度。

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自動(dòng)控制策略建議

a)因?yàn)橹髌髁啃盘?hào)變化超前于實(shí)際機(jī)組負(fù)荷信號(hào)變化，所以可以采用主汽流量信號(hào)代替實(shí)際機(jī)組負(fù)荷信號(hào)來(lái)預(yù)測(cè)NOx的變化，減少控制響應(yīng)時(shí)間;

b)根據(jù)氨流量采取變PID參數(shù)調(diào)節(jié);

c)前饋部分加入NOx濃度變化的微分作用。

吹灰器運(yùn)行建議

a)建議采用雙路氣源(輔汽或啟動(dòng)爐氣源)或在停爐期間設(shè)置臨時(shí)氣源吹灰(如壓縮空氣)的方式解決這一問(wèn)題。同時(shí)要注意采用蒸汽作為氣源吹灰時(shí)，要保證蒸汽的壓力和溫度及煙氣的溫度達(dá)到系統(tǒng)要求，杜絕催化劑受潮;

b)加強(qiáng)對(duì)運(yùn)行人員的教育，明確定期啟動(dòng)蒸汽吹灰器的時(shí)間或差壓報(bào)警值。在啟動(dòng)蒸汽吹灰器前要保證足夠的疏水時(shí)間。原煙氣凈煙氣氨注射柵格SCR氨流量測(cè)量氨蒸氣氨流量調(diào)節(jié)閥稀釋空氣噴入氨測(cè)點(diǎn)1測(cè)點(diǎn)2SCR反應(yīng)器省煤器旁路鍋爐空氣預(yù)熱器煙氣二次風(fēng)測(cè)量反應(yīng)器入口的NOx、O2、流速等參數(shù)及分布計(jì)算反應(yīng)器出口NOx分布的不均勻度測(cè)量反應(yīng)器出口的NOx、O2、氨逃逸等參數(shù)不均勻度小于等于某一數(shù)值根據(jù)反應(yīng)器出口的NOx濃度，調(diào)整噴氨支管的手動(dòng)閥門開(kāi)度。

編輯：李丹

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