某电厂选择性催化还原脱硝系统运行案例分析.pdf

第 3 8 卷 第 8 期 2016年 8 月 华 电 技 术 Huadian Technology Vol. 38 No. 8 Aug. 2016 某电厂选择性催化还原脱硝系统运行案例分析 霍 小 华 1 胡 志 健 2 任 翠 涛 3 (1.山西大学动力工程系，太 原030013; 2.杭州明锐环保技术有限公司，杭 州310012; 3.北京华电光大环保技术有限公司， 北 京102206) 摘 要 :以某200 M W超高压中间再热供热式汽轮发电机组选择性催化还原(SCR)脱硝系统为例,结合运行中出现的脱 硝效率不达标、 氨逃逸率不稳定、 空气预热器堵塞等突出问题， 分析其原因为脱硝系统长期脱离设计值运行、 部分空气预 热器堵塞等。提出了解决措施， 设计脱硝系统最低安全运行温度， 确保实际运行时反应器内催化剂人口烟气分布均匀， 定期检测催化剂物性指标， 为电站锅炉SCR脱硝系统安全、 高效、 稳定运行提供指导。 关键词:选择性催化还原;脱硝系统;氮氧化物;排放;氨逃逸 中图分类号:X701 文献标志码： B 文章编号： 1674 -1951(2016)08 -0075 -02 引言 目前， 选择性催化还原技术（SCR)因其高效性、 选择性和经济性而被电厂广泛应用。对 于S C R脱 硝系统而言， 催化剂在其中起着至关重要的作用， 但 投资成本高， 且使用寿命受限， 安装或更换新的催化 剂需进一步增加投资成本。如何保证催化剂在寿命 周期内发挥良好的脱硝性能， 延长其使用寿命， 对脱 硝系统及整个机组意义重大1， 需要电厂在脱硝 系统实际运行中严格按照催化剂运行规范进行操 作 ， 保证S C R脱硝系统安全、 高效、 稳定运行。 本文以某电厂S C R装置为例， 对催化剂运行过 程中出现的问题进行分析， 提 出S C R脱硝系统在运 行及管理方面的建议。 1设备概况 某电厂2台机组为220 M W超高压中间再热供 热式汽轮发电机组， 于 2006年 9 月和2006年 11月 相继投入运行。烟气脱硝装置须满足机组正常运行 负荷要求， 能适应锅炉40% 100% 锅炉最大连续 蒸发量（B M C R)运行。在当前燃煤条件下， 已进行 了低氮燃烧改造， 烟气脱硝S C R系统设计条件如 下:入口 N O i质量浓度为350mg/m3 (标态， 下同） ， 入口温度为361.7 C， 设计脱硝效率不低于8 0 % ， 催 化剂为2 + 1模式， 脱硝反应器初装2层板式催化 剂 ， 布置在锅炉省煤器和空气预热器（ 以下简称空 预器)之间， 每台锅炉配置2 台S C R反应器， 烟气从 上往下垂直流过反应器。 2运行中出现的问题 目前其中1 台机组已于2014年 10月投入运 收稿日期:2016 - 03 - 11;修回日期:2016 - 08 - 01收稿日期:2016 - 03 - 11;修回日期:2016 - 08 - 01 行 ， 通 过 168 h试运行， 主要参数运行良好， 经过几 个月的运行， 目前主要出现以下问题： （1)脱硝系统 长期偏离设计工况运行； （2)氨逃逸率不稳定， 经常 出现超标情况， 运行中氨逃逸率检测仪表数值不稳 定 ； （） 部分空预器堵塞， 由于燃煤灰分较高， 对催 化剂磨损严重， 当电厂运行温度较低时， 过量的N H 与SO3反应生成N H 4HS4，N H 4HS4低温时具有很 强的黏结性， 容易黏在空预器的冷段蓄热片上， 造成 空预器堵塞， 严重时会影响锅炉的安全运行。 3原因分析 3 . 1 脱硝系统长期偏离设计工况运行 3.1.1处理量偏离设计工况 锅炉设计脱硝系统入口 N O. 质量浓度为350 mg/rn3， 入口温度为361.7 C， 但据现场实际运行数 据分析， #1机组实际运行时入口 N O. 质量浓度在 400mg/m3 以上， 有时甚至达到600 mg/m3;入口烟 温长期维持在300. 0 C左右， 且从未达到过设计温 度 361.7 C。实际运行情况严重偏离设计值， 如果 按照实际运行情况核算， 催化剂体积偏小， 存在催化 剂过载的现象， 因此脱硝效率可能偏低。 3 . 1 . 2 脱硝温度偏离设计工况 由于催化剂只在特定的温度范围内才起作用， 因此S C R系统运行时设置有最低和最高喷氨保护 温度值， 低于和高于该温度时， 脱硝装置均应停止喷 氨。如果催化剂长期高于最高喷氨温度， 容易使催 化剂比表面积减小， 造成催化剂烧结而永久性失效。 但目前该机组脱硝系统在300. 0 C左右长期运行， 反应器内温度长时间低于最低喷氨温度， 易造成逃 逸 的N H与SO3生 成N H 4HS4，N H H S4在低温 时具有黏结性， 堵塞催化剂通道和微孔， 使反应活性 76 华 电 技 术第 3 8 卷 位减少， 造成催化剂脱硝效率下降。若按照催化剂 运行管理要求， 脱硝系统低于310 C运行时间超过4 h， 系统必须要在高于340 C的条件下运行5 h， 此时 催化剂表面黏着的铵盐发生分解， 恢复催化剂的活 性。若脱硝系统长期低于310 C运行， 而后即使再升 高温度， 催化剂活性也难以恢复， 致使脱硝效率下降。 3.1.3设备布置偏离设计工艺 在S C R实际应用中， 反应器进、 出口烟道外形 设计， 尤其是反应器进口段的设计， 往往决定了反应 器内部烟气流场的分布、N H 3与烟气混合的均匀性 等重要反应参数。由于烟气、 飞灰及N H 3在反应器 进、 出口的分布直接影响着脱硝效率， 因此，S C R反 应器及其连接烟道、N H/空气混合器（AIG)的布置 及设计在整个S C R系统中起着与催化剂同等重要 的作用。 本项目省煤器出口至反应器烟道设计较复杂， 常规烟道设计是从省煤器出口设置一段垂直烟道后 直接进入反应器入口， 而本项目从省煤器出口至反 应器出口烟道有多个转向点和变径， 需要采用导流 装置进行流场调整， 保证入口烟气速度、 烟温和烟气 成分分布偏差满足要求， 否则易发生烟气速度不均 和N H分布不均现象， 导致脱硝系统入口烟气流量 和烟气成分偏差过大， 脱硝性能偏低。根据现场实 际勘察， 烟道中导流板未完全按照计算流体动力学 (C F D)模拟设计图纸中位置进行布置， 因此初步判 断该项目流场设计存在较大偏差是造成脱硝效率不 达标的又一因素。 3.2氨逃逸率不稳定问题 氨逃逸率不稳定与催化剂脱硝效率下降有直接 关系， 影响因素基本一致， 如烟气工况不稳定、 烟气 运行参数严重偏离设计值、 烟气流场分布不匀等， 本 项目氨逃逸率检测仪表读数不稳定也容易造成氨逃 逸率不稳定。 3.3部分空预器堵塞 空预器堵塞主要是由于冷段蓄热片黏结硫铵 盐 ， 硫铵盐具有黏结性， 容易吸附飞灰， 堵塞换热元 件孔洞， 造成空预器热差压异常3。该项目脱硝系 统喷氨量设计值为80 kg/h左右，但现场运行数据 显 示 #1机组运行过程中出现较长时间的过量喷氨 现象，有时喷氨量能达到100 k/h以上，过量喷氨使 氨逃逸率增加， 加剧尾部空预器堵塞。 4解决措施 (1)设置脱硝最低安全运行温度， 避免催化剂 长期在最低安全运行温度以下运行， 避免由于低温 运行而使催化剂活性下降， 导致过量喷氨， 造成铵盐 沉积。 该措施可提高催化剂的效率和稳定性。 ()应高度重视烟道导流装置的设计和施工， 增加流场测试口，避免由于流场不均导致气流偏斜 和组分分布不均， 及由此引发的烟气流场不匀、 氨喷 射系统设计不当、 组分不均造成反应器出口局部区 域氨逃逸过量。该措施可延长催化剂寿命，提高设 备的安全性。 (3)对煤质分析做出正确评估， 避免实际燃烧 煤质与脱硝工程设计煤质偏离太大， 确定灰分、 硫分 及烟气成分， 确保脱硝催化剂用量在合理范围内， 既 满足节能减排的发展要求， 又提高了催化剂和反应 器的利用效率， 确保脱硝系统的高效运转， 合理控制 SCR系统的投资和运行成本，提高电厂经济效益。 5结论 本文以现场实际情况为切入点，为电站锅炉 SCR脱硝系统安全、 高效、 稳定运行提供指导。通过 分析某电厂SCR脱硝系统主要问题，得出如下结 论： （ 1)避免将SCR脱硝装置进、 出口烟气参数作为 脱硝喷氨量控制的唯一依据， 消除还原剂浪费、 氨逃 逸超标和空预器堵塞隐患。（ 2)在SCR技术实施过 程中， 利用尽可能多的设计手段， 保证实际运行时反 应器内催化剂入口烟气分布均匀。（ 3)严格控制脱 硝系统运行温度，避免长期在安全运行温度以下运 行。（） 定期检测催化剂活性，对催化剂的寿命进 行预估，掌握催化剂活性变化情况及实际运行中催 化剂失效、 烧结、 自然失活的程度， 提供解决方案及 运行建议， 制订合适的运行维护计划， 控制SCR系 统的投资和运行成本，提高电厂经济效益。 参考文献： 1 张洁，张杨.燃煤电站SCR烟气脱硝工程技术关键问题 研究J.电力科技与环保,2011,27(2) ： 8 -41. 2 张莉，朱跃，何胜，等.某火电厂选择性催化还原脱硝催 化剂运行前后检测及数据分析 .华电技术,2014,36 (10)59 -62. 3 罗江勇， 吕新乐.锅炉低负荷工况下脱硝系统投运率提 高的改造技术J.中国电力,2015,48(11) :138 -