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摘 要：介绍河北国华定洲电厂在脱硝设施实际运行过程中，存在脱硝设施左右侧脱除效率不平衡，脱硝反应器出口、脱硫入口、烟气排放出口NO2浓度偏差大等新问题，给运行调整及数据统计分析带来问题，说明对脱硝设施定期进行检修维护及调整试验的必要性。
关键词：烟气脱硝 运行问题 调整试验
中图分类号：X773 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）012-050-02
1引言
河北国华定洲发电厂二期工程3号机组采用由上海锅炉厂有限公司设计制造的型号为SG-2150/25.40-M976超临界参数变压直流 型锅炉，同步建设SCR脱硝装置，其烟道及反应器（简称SCR）位于锅炉省煤器后空预器前。烟气在锅炉出口处被平均分成两路，每路烟气并行进入一个垂直布置的SCR反应器里，即每台锅炉配有两个反应器，分别称为SCR A侧、SCR B侧反应器。SCR反应器适宜投运温度范围300～420℃，设计入口NO2浓度300mg/Nm3，脱除效率不小于80%，氨逃逸率不大于3ppm。SCR出口单侧烟道尺寸：宽10200mm，高3800mm，保温层厚200mm。SCR A、B侧出口现场比对测孔布设：测孔10为南侧，测孔1为北侧。测孔1、10分别距离两侧烟道600mm，各测孔之间相距1000mm，10个测孔均匀分布。
2脱硝系统及原理
2.1 SCR反应器烟气流程
省煤器出口→催化反应器进口烟道→氨气喷射格栅→烟气/氨气混合器→均流板→催化反应器→催化反应器出口烟道→空预器→静电除尘器→引风机→FGD→烟囱→大气。
2.2 SCR反应器系统布置
两个催化反应器对称布置，分别处理3号炉省煤器出口的两路烟气，催化反应器为竖直布置，烟气流向为竖直向下。在SCR工艺中，催化剂能促进NO2和NH3之间的反应，并生成N2和H2O。氨气是通过喷氨射格栅注入到烟道与烟气混合的，然后进入反应器，通过催化剂层，与NO2发生反应。SCR系统安装在锅炉省煤器后空预器前，通过上述反应脱除烟气中的NO2。催化剂能促进反应，但在反应中并不被消耗。按区域划分，脱硝系统主要分为SCR反应区和氨区两大区域。氮氧化物包括N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等，总称NOx，以NO2表示。
3运行调整存在的问题
SCR法烟气脱硝运行调整，一般要保证氨喷入量，既要保证氮氧化物的脱除效率，又要保证较低的氨逸出量，控制进入催化剂的烟气温度在催化剂的适宜工作范围之内，要对氨分布状况进行调控。但在实际运行调整中，3号机组脱硝出口A、B两侧出现氮氧化物浓度不一至，脱硝出口氮氧化物浓度值与脱硫出入口偏差大现象，不仅造成CEMS测试的NO2浓度数据失去代表性，影响了喷氨自动控制；而且容易引起氨逃逸浓度升高，增加了空预器积灰堵塞隐患。经过对烟道内烟气速度场和氮氧化物浓度场测试，并对内部烟道检查发现，烟道内各点速度场基本均匀，但通过对烟道10个测孔测试氮氧化物浓度值发现，SCRA侧出口NO2浓度场测试结果在测试范围内，NO2浓度最大值超过了110mg/Nm3，而NO2浓度最小值仅为22.60mg/Nm3。以烟道中部为界，烟道北侧NO2浓度较高，并且越靠近北侧NO2浓度越高；南侧NO2浓度相对较低，测孔深度越深，NO2浓度越低。经过计算，SCRA侧出口NO2平均浓度为58.51mg/Nm3；以平均浓度为基准，浓度场平均偏差为36.13%。
4原因分析及调整试验
脱硝出口烟道浓度分布不均受锅炉燃烧方式、配风、炉膛结构等因素影响，这就造成了SCR入口烟道的浓度分布不均。运行调整时，SCR出口CEMS的采样系统为单点采样，根据DCS历史数据分析，停止喷氨后，SCRA入口、SCR B入口CEMS浓度经常不一致，有时相差20.5 mg/Nm3以上；SCR A、SCRB出口CEMS烟气的代表性较差，需要通过烟道内清理积灰、调整脱硝入口喷氨量，并通过调整试验来控制烟道内氮氧化物浓度均匀。经过喷氨格栅调整后，NO2浓度最大值为64.12mg/Nm3，NO2浓度最小值为22.84mg/Nm3。调整后，在测孔1至测孔2深度范围内，测孔1至测孔10的NO2浓度均匀性较好；但是在烟道南侧区域，随着测点位置加深，NO2浓度略有减小。经过计算，SCR A侧出口NO2平均浓度为46.75mg/Nm3；以平均浓度为基准，浓度场平均偏差为18.36%。
与调整前相比，浓度场平均偏差减小了17.77%，通过调整脱硝入口喷氨量，使SCR A侧出口NO2浓度场均匀性获得了明显改善。
喷氨格栅调整前，SCR A、B两侧出口NO2浓度偏差分别为36.13%、18.37%；喷氨格栅调整后，SCR A、B两侧出口NO2浓度偏差分别减小至18.36%、12.33%。使反应器出口的NO2浓度分布均匀性得到了改善。
综合上述，脱硝系统氮氧化物浓度差值大直接原因：喷氨系统运行不正常，脱硝出口浓度场不均匀直接导致脱硝出口氮氧化物浓度与脱硫出入口氮氧化物浓度差值大。间接原因：脱硫出口氮氧化物设计量程大、低浓度时进入仪表的显示死区是导致脱硝出口氮氧化物浓度与脱硫出入口氮氧化物浓度差值大的间接原因。在3号机组检修期间，对烟气在线仪表监测模块进行了更换，以适应低浓度的氮氧化物的测量，检修后投入运行，对SCR入口喷氨量进行了多次调整试验，将SCR出口的浓度场差值控制在10%以内，脱硝反应器出口、脱硫入口、烟气排放出口NO2浓度偏差大的问题得到解决。图1为调整喷氨量后SCR的各个测孔的折算测试浓度值。
5结语
目前，国家对火电厂主要污染物的监管从二氧化硫转向氮氧化物，特别是脱硝排放浓度的准确性至关重要。为防止脱硝系统烟道内的浓度场和流速场存在不同程度的不均匀性，在机组SCR检修前、后，除对SCR进行性能试验的外，必须进行烟道内的浓度场和流速场的试验，减少SCR出口各点脱硝浓度的差异，保证脱硝设施运行时能正常调整控制。另外在管理上，发现问题后，处理问题要及时；在专业知识上，要组织员工通过自学和积极参加相关知识的培训，提升专业管理水平，让更多的人员了解、掌握环保方面的信息和管理现状。
参考文献：
[1] 陈崇明.河北国华定洲发电有限责任公司3号机组脱硝反应器B侧出口烟气流场、NO2浓度场测试及分析[R].石家庄：河北省电力研究院，2012：4-9.
关键词：烟气脱硝 运行问题 调整试验
中图分类号：X773 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）012-050-02
1引言
河北国华定洲发电厂二期工程3号机组采用由上海锅炉厂有限公司设计制造的型号为SG-2150/25.40-M976超临界参数变压直流 型锅炉，同步建设SCR脱硝装置，其烟道及反应器（简称SCR）位于锅炉省煤器后空预器前。烟气在锅炉出口处被平均分成两路，每路烟气并行进入一个垂直布置的SCR反应器里，即每台锅炉配有两个反应器，分别称为SCR A侧、SCR B侧反应器。SCR反应器适宜投运温度范围300～420℃，设计入口NO2浓度300mg/Nm3，脱除效率不小于80%，氨逃逸率不大于3ppm。SCR出口单侧烟道尺寸：宽10200mm，高3800mm，保温层厚200mm。SCR A、B侧出口现场比对测孔布设：测孔10为南侧，测孔1为北侧。测孔1、10分别距离两侧烟道600mm，各测孔之间相距1000mm，10个测孔均匀分布。
2脱硝系统及原理
2.1 SCR反应器烟气流程
省煤器出口→催化反应器进口烟道→氨气喷射格栅→烟气/氨气混合器→均流板→催化反应器→催化反应器出口烟道→空预器→静电除尘器→引风机→FGD→烟囱→大气。
2.2 SCR反应器系统布置
两个催化反应器对称布置，分别处理3号炉省煤器出口的两路烟气，催化反应器为竖直布置，烟气流向为竖直向下。在SCR工艺中，催化剂能促进NO2和NH3之间的反应，并生成N2和H2O。氨气是通过喷氨射格栅注入到烟道与烟气混合的，然后进入反应器，通过催化剂层，与NO2发生反应。SCR系统安装在锅炉省煤器后空预器前，通过上述反应脱除烟气中的NO2。催化剂能促进反应，但在反应中并不被消耗。按区域划分，脱硝系统主要分为SCR反应区和氨区两大区域。氮氧化物包括N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等，总称NOx，以NO2表示。
3运行调整存在的问题
SCR法烟气脱硝运行调整，一般要保证氨喷入量，既要保证氮氧化物的脱除效率，又要保证较低的氨逸出量，控制进入催化剂的烟气温度在催化剂的适宜工作范围之内，要对氨分布状况进行调控。但在实际运行调整中，3号机组脱硝出口A、B两侧出现氮氧化物浓度不一至，脱硝出口氮氧化物浓度值与脱硫出入口偏差大现象，不仅造成CEMS测试的NO2浓度数据失去代表性，影响了喷氨自动控制；而且容易引起氨逃逸浓度升高，增加了空预器积灰堵塞隐患。经过对烟道内烟气速度场和氮氧化物浓度场测试，并对内部烟道检查发现，烟道内各点速度场基本均匀，但通过对烟道10个测孔测试氮氧化物浓度值发现，SCRA侧出口NO2浓度场测试结果在测试范围内，NO2浓度最大值超过了110mg/Nm3，而NO2浓度最小值仅为22.60mg/Nm3。以烟道中部为界，烟道北侧NO2浓度较高，并且越靠近北侧NO2浓度越高；南侧NO2浓度相对较低，测孔深度越深，NO2浓度越低。经过计算，SCRA侧出口NO2平均浓度为58.51mg/Nm3；以平均浓度为基准，浓度场平均偏差为36.13%。
4原因分析及调整试验
脱硝出口烟道浓度分布不均受锅炉燃烧方式、配风、炉膛结构等因素影响，这就造成了SCR入口烟道的浓度分布不均。运行调整时，SCR出口CEMS的采样系统为单点采样，根据DCS历史数据分析，停止喷氨后，SCRA入口、SCR B入口CEMS浓度经常不一致，有时相差20.5 mg/Nm3以上；SCR A、SCRB出口CEMS烟气的代表性较差，需要通过烟道内清理积灰、调整脱硝入口喷氨量，并通过调整试验来控制烟道内氮氧化物浓度均匀。经过喷氨格栅调整后，NO2浓度最大值为64.12mg/Nm3，NO2浓度最小值为22.84mg/Nm3。调整后，在测孔1至测孔2深度范围内，测孔1至测孔10的NO2浓度均匀性较好；但是在烟道南侧区域，随着测点位置加深，NO2浓度略有减小。经过计算，SCR A侧出口NO2平均浓度为46.75mg/Nm3；以平均浓度为基准，浓度场平均偏差为18.36%。
与调整前相比，浓度场平均偏差减小了17.77%，通过调整脱硝入口喷氨量，使SCR A侧出口NO2浓度场均匀性获得了明显改善。
喷氨格栅调整前，SCR A、B两侧出口NO2浓度偏差分别为36.13%、18.37%；喷氨格栅调整后，SCR A、B两侧出口NO2浓度偏差分别减小至18.36%、12.33%。使反应器出口的NO2浓度分布均匀性得到了改善。
综合上述，脱硝系统氮氧化物浓度差值大直接原因：喷氨系统运行不正常，脱硝出口浓度场不均匀直接导致脱硝出口氮氧化物浓度与脱硫出入口氮氧化物浓度差值大。间接原因：脱硫出口氮氧化物设计量程大、低浓度时进入仪表的显示死区是导致脱硝出口氮氧化物浓度与脱硫出入口氮氧化物浓度差值大的间接原因。在3号机组检修期间，对烟气在线仪表监测模块进行了更换，以适应低浓度的氮氧化物的测量，检修后投入运行，对SCR入口喷氨量进行了多次调整试验，将SCR出口的浓度场差值控制在10%以内，脱硝反应器出口、脱硫入口、烟气排放出口NO2浓度偏差大的问题得到解决。图1为调整喷氨量后SCR的各个测孔的折算测试浓度值。
5结语
目前，国家对火电厂主要污染物的监管从二氧化硫转向氮氧化物，特别是脱硝排放浓度的准确性至关重要。为防止脱硝系统烟道内的浓度场和流速场存在不同程度的不均匀性，在机组SCR检修前、后，除对SCR进行性能试验的外，必须进行烟道内的浓度场和流速场的试验，减少SCR出口各点脱硝浓度的差异，保证脱硝设施运行时能正常调整控制。另外在管理上，发现问题后，处理问题要及时；在专业知识上，要组织员工通过自学和积极参加相关知识的培训，提升专业管理水平，让更多的人员了解、掌握环保方面的信息和管理现状。
参考文献：
[1] 陈崇明.河北国华定洲发电有限责任公司3号机组脱硝反应器B侧出口烟气流场、NO2浓度场测试及分析[R].石家庄：河北省电力研究院，2012：4-9.