超低改造后SCR脫硝氨逃逸表問題分析及處理措施

大氣網(wǎng)訊:燃煤電廠SCR脫硝超低排放改造后，對其氨逃逸率準確監(jiān)測可以保證脫硝經(jīng)濟運行同時實現(xiàn)機組安全穩(wěn)定運行。對3臺實現(xiàn)超低排放機組的SCR脫硝出口煙氣中氨逃逸率和NOx濃度進行網(wǎng)格法測試，發(fā)現(xiàn)NOx濃度分布嚴重不均且氨逃逸率超過設計值問題普遍存在;在線氨逃逸表數(shù)據(jù)存在單點不具代表性和異常原因造成數(shù)據(jù)有問題，均無法反應整個脫硝出口斷面實際的氨逃逸率;針對上述問題，給出氨逃逸率是否超標的幾點輔助判定方法，指導電廠給出正確的噴氨控制指令。研究結果消減SCR脫硝運行帶來的機組負面影響，實現(xiàn)噴氨有“數(shù)”可依，保障脫硝超低改造設備運行和管理有一定的指導意義。

引言

2015年12月，《全面實施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》(環(huán)發(fā)文件〔2015〕164號)要求，在2020年前全國所有具備改造條件的現(xiàn)役燃煤機組全部實現(xiàn)超低排放改造。當前燃煤電廠脫硝超低排放改造僅是增加備用層催化劑，忽視對SCR反應器內速度場、溫度場、噴氨均勻性、氨逃逸分析儀和空氣預熱器等進行相應的優(yōu)化和改造。燃煤電廠脫硝超低排放改造后，對燃煤電廠氨逃逸率準確、快速高靈敏檢測顯得十分有必要。

當前，從燃煤電廠超低排放改造驗收結果來看，關注的僅是出口NOx濃度是否達標排放，出現(xiàn)了脫硝出口NOx濃度分布不均勻和氨逃逸率超標嚴重。加劇了空氣預熱器和布袋除塵器硫酸氫銨(ABS)結晶堵塞，脫硝還原劑浪費嚴重，催化劑堵塞、磨損和活性成分流失較快等問題的嚴重性。

本文選取安徽省內3臺實現(xiàn)已超低排放的超超臨界機組為研究對象，采用德國NOVAplus、加拿大優(yōu)勝M－NH3便攜式逃逸氨分析儀等運用網(wǎng)格法對脫硝出口NOx分布及氨逃逸率進行測試，同時對其氨逃逸表在線數(shù)據(jù)及問題進行分析，并給出氨逃逸率超標的輔助判定方法。研究結果對消減SCR脫硝運行對機組的負面影響，實現(xiàn)噴氨有“數(shù)”可依及保障超低排放改造后脫硝設備運行和管理有一定的指導意義。

1氨逃逸表類型及氨測量難點

與NOx、SO2等煙氣污染物相比，測量氨逃逸率要困難的多，原因如下:氨逃逸率一般量低，普通電化學、紅外和紫外等方法不適用;易反應生成硫酸氫銨，抽取測量溫度難以滿足要求;氨氣吸附性極強，極易溶于水，抽取測量改變煙氣中氨氣濃度;SCR脫硝反應器中振動、高含塵工況不穩(wěn)定，原位對穿測量激光投射率低。燃煤電廠氨逃逸率在線監(jiān)測表早期采用傳統(tǒng)手工化學法，但由于存在轉換效率問題，分析周期較長，無法滿足火電廠快速、準確測量氨逃逸的需求。

目前燃煤電廠使用的氨逃逸表類型主要有瑞士ABB(A02000－LS25)、西門子LDS6、NEO(LaserGasⅡSP)、英國SERVOMEX(LaserSP)、加拿大Unisearch(LasiR)、德國Sick－GM700、日本Horiba(ENDA－C2000)和國電環(huán)保(LDAS－01)儀表。2不同類型氨逃逸表問題分析

2.1單點測量不具有代表性

案例1:F發(fā)電分公司3號機組為二期擴建工程2×660MW超超臨界機組。采用單爐體雙SCR結構體、高溫高灰型，其布置于鍋爐省煤器與空預器之間。采樣液氨為還原劑。2015年10月，3號機組完成煙氣污染物“超低排放”改造，脫硝系統(tǒng)催化劑增加備用層改造后為三層布置，增加一層催化器后設計效率為87.5%。逃逸氨監(jiān)測為西門子LDS6氨逃逸表激光分析儀。

從圖1可知，在負荷546MW下，3號爐SCR脫硝A、B側出口NOx濃度分布相對標準偏差分別為97.18%、69.13%，均大于15%設計值。A、B側各測孔的氨逃逸濃度分布也極不平均，且測孔出口的氨逃逸濃度與NOx濃度均值呈反比關系。由于對穿式西門子LDS6氨逃逸表分別裝在A、B反應器角落，一般都是噴氨量相對較少的區(qū)域，造成氨逃逸濃度較低，氨逃逸表不具有代表性。

案例2:T發(fā)電廠3號機組為2×660MW超超臨界機組工程，鍋爐生產(chǎn)廠家為上海鍋爐廠有限公司，燃燒方式采用四角切圓，為全懸吊結構Π型鍋爐。脫硝裝置采用SCR脫硝裝置，還原劑采用液氨，SCR裝置的催化劑層數(shù)按2+1層方案進行設計。2016年5月完成超低排放改造，主要為更換原來兩層催化劑，且催化劑體積增大到231.5m3，設計效率為不低于85%。逃逸氨監(jiān)測為德國Sick－GM700一體式氨逃逸表。

圖1 3號爐SCR脫硝出口NOx濃度及氨逃逸分布

圖2 3號爐SCR脫硝出口NOx濃度及氨逃逸分布

從圖2中可以看出，3號爐SCR脫硝A、B側出口各測孔NOx濃度和氨逃逸濃度分布極不平均。德國Sick－GM700一體式氨逃逸表分別安裝在A、B側反應器出口的中間位置，恰好位于氨逃逸濃度較小，NOx濃度較高位置。

2.2測量數(shù)據(jù)有問題

案例3:P發(fā)電有限責任公司5號機組為三期2×1000MW超超臨界機組。采用單爐體雙SCR結構體脫硝裝置、高溫高含塵布置方式，還原劑采用尿素。5號機組為新建同步實現(xiàn)超低排放機組，反應器內催化劑布置3層，設計脫硝效率不低于87%。逃逸氨監(jiān)測為日本HoribaENDA－C2000氨逃逸表，分別安裝在A、B反應器出口中間。

圖3 5號爐SCR脫硝出口NOx濃度及氨逃逸分布

從圖3可知，在負荷869MW下，A、B側NOx濃度分布相對標準偏分別為15.42%、22.74%，略大于15%設計值。脫硝裝置A、B側出口NH3逃逸濃度平均值分別為4.95μL/L、2.74μL/L。B側氨逃逸表值均遠高于各實測點值，結合B側出口NOx濃度高于A側和脫硝效率低于A側初步判定可能B側氨逃逸表有問題。

電廠運行人員打開B側氨逃逸分析儀，清理出催化劑上大量飛灰，并疏通管路。清理后機組在810MW負荷下，B側氨逃逸分析儀監(jiān)測數(shù)據(jù)在3h均值為2.76μL/L。同時A側調節(jié)進口噴氨閥開度，做到氨逃逸單點監(jiān)測具有代表性。

3氨逃逸超標輔助判定方法

(1)SCR脫硝出口與煙囪入口CEMS顯示得NOx偏差較大，表明SCR入口噴氨不均勻。

(2)空預器短期壓降增長較快，ABS堵塞現(xiàn)象與SCR脫硝設備整體過量噴氨或局部過大有關。生成的硫酸氫銨在空預器冷段蓄熱元件上液化，其表面粘附煙塵造成堵塞，導致空預器短期壓降增長較快，影響機組的安全穩(wěn)定運行。

(3)除塵器灰斗或灰?guī)熘邪蔽遁^重，F(xiàn)GD脫硫漿液pH偏高，布袋除塵器ABS糊袋，或者脫硫廢水氨氮含量超標嚴重等現(xiàn)象，通常與SCR脫硝設備整體過量噴氨有關。此外同時易造成布袋ABS糊袋，造成布袋短期阻力上升較快。

4結語

對3臺實現(xiàn)超低排放機組的SCR脫硝出口氨逃逸率和NOx濃度進行研究，發(fā)現(xiàn)NOx濃度分布相對標準偏超過15%設計值且氨逃逸率超過設計值問題普遍存在。在線氨逃逸表數(shù)據(jù)存在單點不具代表性和堵灰原因造成數(shù)據(jù)異常有問題，均無法反應整個SCR脫硝出口斷面實際氨逃逸率。給出脫硝與煙囪NOx偏差、空預器壓降增速、除塵器灰中氨味較重和布袋除塵器ABS糊袋等現(xiàn)象輔助判定氨逃逸率超標經(jīng)驗方法，指導電廠給出正確的噴氨控制指令。研究結果消減SCR脫硝超低排放運行帶來的機組負面影響，實現(xiàn)噴氨有“數(shù)”可依和保障脫硝超低改造設備運行及管理。