摘要：我公司现有#13、14机组脱硝系统目前因为脱硝入口烟气流场分布不均，同时SCR入口喷氨不均，造成尾部氨逃逸量较大，致使未反应完全的NH3与SO3发生反应产生的物质对下部空预器造成严重堵塞，对机组的稳定运行造成较大影响，故需要对#13、14机组喷氨系统进行优化调整试验，调整SCR两侧入口喷氨分布。本文主要从脱硝系统存在的问题分析入手，具体介绍如何进行脱硝系统喷氨优化调整试验以及最终调整后的效果和建议。
关键词：脱硝；喷氨；流场分布；优化；均匀性
一、引言
我公司#13、#14机组（2×350MW）脱硝装置采用选择性催化还原法（SCR）脱硝装置，分别于2011年8月和11月建成投产。在燃用设计煤种BMCR工况下，脱硝装置的脱硝效率不低于80%，在催化剂质量保证期（24,000小时）期满之前，脱硝效率不低于80%。
二、现有脱硝系统简介
机组SCR装置包括两个装有催化剂的反应器、两个水解反应器及一套尿素溶解系统系统。两个SCR反应器内部装有两层催化剂，采取2+1层布置方案。在每个SCR反应器的入口烟道安装了一套静态混合器，在烟道内拐弯处还安装了导流板和整流装置。锅炉燃用烟煤，SCR进口NOx浓度为550mg/Nm3，设计脱硝率为80%。
本工程氨喷射系统采用涡流混合系统，水解反应器制备氨气经厂区供氨管道，在SCR反应区与稀释风机出口的空气混合，空气/氨气混合物经母管送入各分支管（A/B侧各5支管），在各分支管设手动调节阀，启动时调整各调节阀开度，使各分支流量均衡。分支管的混合气体喷入位于烟道内的涡流混合器处。该系统能确保氨与空气混合物喷入烟道后与烟气充分混合，达到烟气中的NH3/NO均匀分布的最佳混合效果，同时还能最大限度地适应锅炉负荷的变化。
三、现有脱硝系统存在的问题及优化必要性
尽管SCR装置在设计阶段通常会通过冷态流动模型试验并结合三维两相流动数值模拟计算对烟道的流场进行优化设计。但往往由于设计水平或现场空间的限制等各种因素的影响，SCR催化剂入口的烟气流速场是不均匀的。这样会导致催化剂出口NOx和NH3的浓度场很不均匀。出现部分区域NOx含量很低而NH3逃逸量很大或部分区域NH3逃逸较少但NOx含量较高的情况。这会影响系统总体的脱硝效果并给系统的经济稳定运行带来很大的危害。我公司#13、14机组脱硝系统目前就是因为脱硝入口烟气流场分布不均，造成尾部氨逃逸量较大，致使下部空预器堵塞严重，对机组的稳定运行造成较大影响。
四、脱硝喷氨系统优化试验
通过对喷氨系统进行优化调整以改善催化剂出口NOx和NH3的浓度分布。即首先测量SCR装置运行时反应器出口的NOx分布，在此基础上，对喷氨隔栅各阀门进行调整以改变不同位置的喷氨量，从而实现反应器出口均匀的NOx和NH3的分布。
4.1试验内容
#13、#14机组脱硝装置系统优化调整试验工作主要包括以下两项内容：
1、优化脱硝装置氨喷射系统混合风量配比，使之达到或接近设计模型要求，脱硝装置能够在最优工况运行，出口NOx分均匀，即满足环保要求，又可实现经济运行。
2、使用便携式烟气分析仪，对#13、#14机组脱硝装置出口不同位置进行实际比对测量，通过数据采样，为设计选择最优CEMS取样位置提供可靠依据。
4.2试验前应具备的条件
1、氨喷射系统混合风量配比试验：
（1）试验前，首先应当对下列手动阀门位置进行检查、调整，确保各手动阀门正常。
（2）各分支管手动阀转动灵活，转动方向正确。
（3）A/B侧稀释风流量表工作正常。
（4）试验现场应有充足照明，试验所需工具及仪器、通讯设备准备就绪。
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2、#13、#14机组脱硝装置A侧出口CEMS取样位置比对选择试验：
（1）A、B侧出口性能试验测孔盲板打开。
（2）A、B侧出口CEMS测点比对孔盲板打开。
（3）试验现场应有充足照明，试验所需工具及仪器、通讯设备准备就绪。
3、对试验用仪器德国TESTO350便携式烟气分析仪通标气检测，确保测试仪表测量准确。
4、对#13、14炉脱硝装置出入口、烟囱入口等处在线分析仪表进行标定、校准，确保各项参数测量、显示准确。
4.3试验内容及步骤
试验将在250MW工况下同时进行，试验期间，机组负荷相应负荷需稳定时间8小时，负荷最大波动幅度不超过±5%,尽可能把原烟气NOx质量浓度、原烟气温度、原烟气烟尘质量浓度和NH3/NOx摩尔比调整到设计值范围内；燃烧煤种、煤质基本不变、燃料配比不变、给煤/粉系统运行方式不变；要求锅炉不投油枪助燃、不吹灰和不打焦。如试验条件发生变化，应停止试验，在试验条件恢复正常后方可继续进行。
试验步骤如下：
1、稀释风量标定：稀释风A、B侧风量测量正常；
2、对不满足要求的A、B侧分支，进行相应手动阀门调整，使A、B侧分支管流量满足要求；
3、使用德国TESTO350便携式烟气分析仪，分别测量A、B侧出口性能测试孔处及CEMS测点比对孔处NOx处数值，验证出口NOx分布是否均匀，CEMS测点比对孔处数值是否具备代表性；
4、根据A、B侧出口NOx分布测量结果，对A、B侧各分支管手动门进行调整，使A、B侧出口NOx分布均匀，记录A、B侧分支管手动门后数值；
5、通过250MW负荷下相同试验步骤，验证机组满负荷下试验结果；
6、通过试验，确保A、B侧出口NOx分布均匀。
4.4试验情况及数据
1、A1测孔为每侧烟道最外侧测孔，A8测孔为每侧烟道最内侧测孔，依次排列：
2、测量数值为机组负荷250MW、#13稀释风机运行工况下测得：#1侧稀释风量2350m3/h，#2侧稀释风量3200m3/h。
3、测量数值为机组负荷250MW、#14稀释风机运行工况下测得：#1侧稀释风量3200m3/h，#2侧稀释风量2860m3/h。
4、德国TESTO350便携式烟气分析仪取样枪长度700mm，取样时，进入烟道内约300-350mm。
五、结论
通过对#13、14炉氨喷射系统各分支管开度进行调整和对现场测量数据的比对分析，脱硝系统正常投运机组负荷250MW时，
（1）#14炉出口NOx分布比较均匀，脱硝出口与脱硫出口NOx数值基本一致，相差在10mg/m3以内，氨与空气混合物的混合均匀效果基本达到调整目的：
（2）#13炉出口NOx分布在调整过程中遇到机组负荷稳定、喷氨量固定的情况下波动比较大的情况，调整后均匀性较调整前有明显的好转但仍存在一定偏差，导致此种情况的原因初步分析为#13炉空预器为进行清理，导致烟道内烟气流动不稳定。因此，建议#13炉在清理空预器后，电厂对氨与空气混合物的混合均匀效果即出口NOx均匀性进行进一步调整。
（3）经过此次调整后，#13、14炉出口NOx均匀性均有不同程度好转，尤其是#14炉，我公司应对喷氨手动门开度进行标记，可作为日后一段时间内检查、调整依据。
（4）机组正常运行中，应定期对喷氨手动门开度进行检查并按照标记开度进行调整；当环境温度发生较大变化、燃煤煤质发生较大变化或燃烧配风发生较大变化时对喷氨均匀性重新进行测量调整。
参考文献
[1]SCR脱硝系统喷氨优化
论文作者:刘彬,徐正,陈玥,廖萍
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/3/12
标签：机组论文; 均匀论文; 系统论文; 烟气论文; 风量论文; 装置论文; 测量论文; 《基层建设》2019年第29期论文;