董強強
摘 要:河源電廠SCR煙氣脫硝系統(tǒng)自投運以來,出現(xiàn)了NOx濃度高、逃逸率超標(biāo)、能耗增加等諸多問題。本文立足河源電廠2臺600MW機組脫硝系統(tǒng)的工藝及原理,分析了鍋爐煙氣NOx含量的影響因素以及低負荷運行調(diào)整對NOx含量的影響。
關(guān)鍵詞:脫硝;低負荷;運行;調(diào)整
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.002
1 前言
氮氧化物是主要的大氣污染物之一,近年來新出臺的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2011)的執(zhí)行對燃煤電廠氮氧化物的排放提出了更加嚴格的限值。選擇性催化還原(SCR)以其高效、可靠、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點成為燃煤電廠控制氮氧化物的必然選擇,是目前應(yīng)用最為廣泛的脫硝技術(shù)。其原理是在釩基催化劑的作用下,以NH3作為還原劑,將煙氣中的NOx還原成N2和H2O,反應(yīng)方程式如下,當(dāng)煙氣中含有氧時,上式中的(1)反應(yīng)優(yōu)先進行 河源電廠2臺鍋爐的SCR脫硝采用高塵布置,每臺鍋爐設(shè)AB側(cè)反應(yīng)器,2+1層催化劑,設(shè)有聲波吹灰和蒸汽吹灰裝置。還原劑采用液氨,經(jīng)蒸發(fā)槽加熱蒸發(fā)后氣化為壓力0.25Mpa的氨氣,再輸送至鍋爐脫硝反應(yīng)區(qū)。在反應(yīng)區(qū),氨氣與稀釋風(fēng)機所輸送的空氣在氨/空混合器內(nèi)均勻混合后,通過噴氨格柵均勻噴射在煙氣流道中,在流經(jīng)催化劑表面時發(fā)生還原反應(yīng),完成NOx的脫除過程。
2 低負荷工況下SCR運行存在的問題
河源電廠SCR煙氣脫硝系統(tǒng)目前投運3年有余,催化劑作為脫硝系統(tǒng)中最昂貴的耗材,其性能和使用壽命很大程度上受運行調(diào)整方式的影響。河源電廠2臺鍋爐的SCR脫硝裝置采用的催化劑是V2O5,當(dāng)溫度超過約300℃時,氨的催化劑對脫硝才有顯著的影響。
河源電廠兩臺機同時運行時,在40%-50%負荷段運行時間較長,SCR系統(tǒng)各參數(shù)見表1。
從上述數(shù)據(jù)中可以看出:
(1)在負荷180-250 MW區(qū)間,SCR系統(tǒng)煙溫在288℃-314℃之間,而SCR系統(tǒng)運行最低溫度控制在295℃;低負荷運行導(dǎo)致煙溫偏低;
(2)在負荷180-250 MW區(qū)間,氨逃逸率高于3ppm,這是因為:①負荷越低SCR系統(tǒng)入口NOx濃度就越大,若維持脫硝效率則勢必要增加噴氨量,易導(dǎo)致逃逸率超限。②低負荷運行時,入口煙氣溫度低,催化劑反應(yīng)效率也降低,導(dǎo)致逃逸率升高。
3 SCR系統(tǒng)在鍋爐低負荷運行中的調(diào)整策略
(1)在合適的煙溫條件下投入SCR系統(tǒng):河源電廠催化劑運行最低溫度控制在295℃,低于295℃則煙氣中形成硫酸氫銨會阻塞催化劑的微孔,性能下降。不能長時間停留在低溫運行,否則催化劑活性失效并難以恢復(fù),會大大縮短其使用壽命;
(2)針對不同問題采取不同手段控制氨逃逸率:①可依據(jù)不同負荷,適當(dāng)調(diào)整AA風(fēng)擺角。在主、再熱汽溫可控前提下,適當(dāng)開大頂部風(fēng),降低爐膛出口溫度型NOx生成量。②低負荷時段,控制SCR出口NOx排放小于100ppm前提下,適當(dāng)提高噴氨調(diào)節(jié)閥設(shè)定值。③鍋爐在低負荷時段,爐膛出口氧量偏大,及時調(diào)整氧量設(shè)定值,匹配氧量與負荷對應(yīng)關(guān)系。綜合3種方法,氨逃逸率大多數(shù)情況可降至3ppm安全線以下;
(3)對出口NOx與脫硝效率的控制:河源電廠要求煙囪出口NOx控制在100mg/Nm?,運行中當(dāng)脫硝效率穩(wěn)定在80%以上,出口NOx濃度在40-60mg/Nm?,明顯優(yōu)于控制指標(biāo)。因此在保證環(huán)保指標(biāo)要求的同時,可以適當(dāng)提高出口NOx排放濃度,減少噴氨量;
(4)監(jiān)視和控制SCR的反應(yīng)器壓差:催化劑層間壓差超過最大值時,應(yīng)進行吹掃,防止催化劑堵灰;
(5)鍋爐總風(fēng)量的控制:鍋爐總風(fēng)量的增加,會引起:①燃燒區(qū)域NOx的生成幾率,使脫硝入口的NOx濃度增加;②加快了SCR反應(yīng)區(qū)的煙氣流速,縮短了煙氣與催化劑的接觸時間,不利于反應(yīng)氣體在催化劑的作用下相互反應(yīng)。所以在保證氧量的前提下,應(yīng)適當(dāng)?shù)臏p小鍋爐總風(fēng)量;
(6)過量空氣系數(shù)的控制:過高的煙氣含氧量導(dǎo)致SCR進口NOx含量偏高,因此在運行中可參照風(fēng)量、脫硝率等參數(shù)調(diào)節(jié)省煤器出口煙氣含氧量;
(7)制粉系統(tǒng)啟停過程中SCR的調(diào)整: 制粉系統(tǒng)啟停過程中應(yīng)嚴密監(jiān)視NOx的濃度變化,防止因制粉系統(tǒng)的啟停造成NOx的超標(biāo)。在上層制粉系統(tǒng)投運過程中,開啟磨煤機的冷風(fēng)調(diào)門,會致使上層無燃料區(qū)域風(fēng)量增加,SCR進口NOx含量將下降;相反,最下層制粉系統(tǒng)啟動時,開啟磨煤機的冷風(fēng)調(diào)門,SCR進口NOx含量將上升。因此在制粉系統(tǒng)投運過程中要給予關(guān)注。
4 結(jié)論
通過對SCR脫硝在低負荷工況下運行參數(shù)的分析,總結(jié)出一套運行中的控制方式,低負荷下可以通過控制鍋爐總風(fēng)量、合理的過量空氣系數(shù)、二次配風(fēng)的方式以及制粉系統(tǒng)的組合運行方式等調(diào)節(jié)手段,有效的控制SCR出口的NOx的濃度并提高機組運行的經(jīng)濟性。