SCR烟气脱硝喷氨流量及其自动控制优化

SCR烟气脱硝喷氨流量及其自动控制优化

乔瑞利李东曲希强王宏伟

（国电内蒙古东胜热电有限公司鄂尔多斯市017000）

摘要：随着我国经济的飞速发展，能源消耗逐年增加，随之而来环境问题日益凸显。国家对污染物的排放日趋严格，目前国内采用低氮排放控制技术的燃煤机组在额定工况下基本能满足排放要求，因此，进行高效节能的脱销控制技术的研究对于逐步改善周围大气环境质量具有显著的经济效益和社会效益。本文主要就SCR烟气脱硝喷氨流量及其自动控制优化为课题进行探讨分析，并提出一些个人观点，以供参考。

关键词：燃煤机组；SCR脱硝系统；全负荷脱硝；控制对策；

1全负荷SCR脱硝技术概述

全负荷脱硝技术一般分为两类：一是催化剂改造为低温催化剂或宽温催化剂，使催化剂在机组启停机或机组低负荷烟温低的情况下满足催化剂运行烟温的要求。二是提高进入脱硝反应器入口烟温。控制机组在任意负荷下反应器中烟气温度均在320℃～420℃之间。其工艺流程图如下：

2SCR烟气脱硝系统

公司#1、2炉执行NOx允许排放浓度为50mg/Nm3，为了实现目标，公司完成#1、#2炉脱硝改造项目工程，该项目采用选择性催化还原法即SCR脱硝技术。脱硝效率75%，采用2+1的三层催化剂方案，脱硝装置包括进口烟道、出口烟道及反应器本体，社计总阻力<980Pa（3层催化剂）。SCR烟气脱硝系统采用高灰段布置方式，即SCR反应器布置在锅炉省煤器出口和空气顶热器之间，不设置SCR反应器烟气旁路。

来自省煤器出口烟道的烟气在反应器进口烟道上，通过氨喷射装置将经过空气稀释的氨气喷人炉烟中，然后从上部进入反应器，向下流动，流经填装在反应器各层的催化元件模块，烟气通过这些催化元件时即产生催化反应而达到将NOx分解成水蒸气（H2O）和氨气（N2），达到脱硝的目的。脱硝还原剂采用尿素水解法制备；混合氨气喷射系统采用涡流混合器技术，脱硝装置处理50%烟气量，不另设脱硝旁路。

3全负荷低NOx排放控制现状

目前，我国火电行业已形成以低氮燃烧和烟气脱硝相结合的技术路线。催化剂是SCR脱硝系统的核心部件，其性能对脱硝效果有直接影响。而烟气温度对反应速度和催化剂的反应活性及寿命有决定作用，是影响SCR脱硝效率的重要因素之一。目前国内燃煤电站常用的SCR催化剂为中温催化剂，正常活性温度区间一般为320～400℃。锅炉省煤器和空预器之间的烟气温度与这个温度范围接近，因此，国内燃煤电站SCR脱硝装置一般布置在锅炉省煤器和空预器之间。SCR催化剂最佳反应温度窗口为340～380℃，入口烟温在360～380℃以下时，SCR反应效率随着温度的提高而提高，相应的氨逃逸率则逐渐降低。

4SCR烟气脱硝喷氨流量检查

（1）检查涡街流量计安装是否满足要求。流量计前有同心收缩闸阀时，前直管段应至少为15D（D为公称直径），流量计有调节阀的，流量计后直管段应至少为10D。

（2）检查常用流量计是否大于涡街流量计的下限流量。

（3）检查现场管道有无振动情况。现场管道支撑固定支架完整、牢固，管道振动有无问题，是否符合要求。

5SCR系统检查

（1）检查反应器A、B侧稀释风管道，每侧两台稀释风都已开，电动进口阀在开状态，无侧漏，出口流量计、压力变送器、就地压力表完好，指示正常。

（2）检查喷氨格册前各调节蝶阀开度正常。

（3）检查氨/空气混合器部分各仪表进口阀已开，混合器AB入口氨气流量调节阀的前后手动阀应处于开位，混合器AB入口氨气流量调节阀旁路阀处于关位。

（4）检查烟气进口分析仪已经投用，表表上数显示正常。

（5）检查SCR系统各气动阀电源已送，仪用气压力正常。

6喷氨自动控制方案设计思路

人员可采用主回路和副回路两个调节回路，主回路调节脱硝效率，副回路调节喷氨流量。主回路调节器宜设置最小限幅，副回路调节器比例和积分作用要尽量弱一些，使调节作用尽量平稳。随后引入负荷前馈信号，提前响应锅炉变化。此时锅炉烟气量采用锅炉负荷对应的理论值，不宜采用实测烟气量，防止流量计堵塞造成测量值大幅波动，进而引起自动指令跳变。最后脱硝CEMS分析仪表进行自动反吹时，自动保持当前指令不变。

7自动控制优化策略

7.1流量计换型

减小涡街流量计的通径可以降低测量下限值，但是如果通径太小，管道就会变得很细，容易发生振动，对测量造成不利影响。另外，在氨气系统使用的测量元件防护等级必须达到防爆的要求。综合考虑，决定把涡街流量计更换为标准孔板流量计，同时对流量计前后管道进行改造，尽量满足测量要求。

7.2孔板流量计安装

孔板流量计测量的准确性与现场安装密切相关，当孔板选型确定以后，测量能否达到预期效果在很大程度上取决于现场安装的好坏。流量计前后管道内壁不能毛刺或锐角突出物，所有焊口都必须用磨光机打磨光滑，垫片不能太厚，不能突出到内壁中。为防止有水进入到取压管中，必须在管道水平中心线向上45°~135°取压。为防止氨气泄漏，一、二次门均采用焊接式针型阀，取消平衡阀门。

8机组运行优化调整策略

脱硝能否正常的运行，关键在于机组要处于负荷阶段，通过锅炉燃烧调整保证脱硝口烟温。时刻控制好磨组运行方式，当机组低负荷时，才能保证上层磨煤机运行，用来提高炉膛火焰中心，锅炉出口温度升高，才能保证脱硝入口烟温，脱硝系统和催化剂的安全能稳定运行。要提高锅炉烟气温度就要利用送风量和一次风速的调节作用。高峰时段来临前应完成炉膛吹灰，当烟温裕量和机组负荷不能同时满足时，不能对锅炉大面积吹灰。因为机组低负荷运行时间长，所以，运行的的值班人员要及时向网调申请机组负荷的提高，至少保证机组能运行50%负荷以上，减少因为烟温低而退出了脱硝系统。

9燃煤机组启动停机运行调整

①空冷机组在锅炉点火后，要在空冷最低流量达到满足的要求下，对空冷岛要做到冲洗的及时性，从而保证在机组并网后凝结水可以在一定时间内达到合格状态，避免对机组升负荷的影响，早早的调整进入脱销系统内。

②锅炉进行点火之后，必须在稳定燃烧的条件下再去启动其他磨煤机，在启动上层的磨煤机时，要抬升炉膛的火焰中心，逐渐的提升锅炉出口的温度以及SCR反应器位置的温度，再慢慢利用燃烧进行进一步调整，最后使锅炉的温度升高水平处在一个稳定的状态，从而在另一方面提升脱销的入口温度。

④机组并网前要保证汽水品质合格，及时化验水质，及早升温升压升负荷。

⑤通过合理安排并及时将系统存在的缺陷消除，避免在机组启动阶段由于辅机重要缺陷影响机组升负荷，从而造成脱硝投运时间滞后。

⑥机组停机时，在机组负荷300MW以前做好各项滑停准备工作，以及适合做的各类实验，控制好锅炉壁温、汽机缸温下降速率。

结束语：

综上所述，改进SCR喷氨自动的调节效果，能够更好的解决氨气流量问题，为提高运行优化，相关人员应继续完善机组中所出现的问题及隐患，以此为其能够高效率高质量运行工作打下良好的基础。

参考文献：

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[5]蒋文举主编.烟气脱硫脱硝技术手册[M].北京：化学工业出版社，2006

作者简介：

乔瑞利，身份证号码：6127221990****4879；李东，身份证号码：1502221991****0317。；曲希强，身份证号码：2201831988****5676。；王宏伟，身份证号码：1502211989****2010。