和利時SCR智能脫硝優化解決方案

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和利時SCR智能脫硝優化解決方案國家環境保護部和國家質量監督檢驗檢疫總局早在2011年7月29日聯合發布了《火電廠大氣污染物排放標準GB13223-2011》，要求燃煤電廠氮氧化物排放在100mg/Nm 3以內。

目錄

案例背景介紹

1　背景

國家環境保護部和國家質量監督檢驗檢疫總局早在2011年7月29日聯合發布了《火電廠大氣污染物排放標準GB13223-2011》，要求燃煤電廠氮氧化物排放在100mg/Nm 3以內。結合國家越來越嚴格的環保政策，我國提出了更高的潔淨排放要求，即氮氧化物排放在50mg/Nm 3以下。雖然我國大部分燃煤電廠已完成了加裝SCR脫硝設備和改造原有的燃燒設備，且已逐步完成超淨排放的改造，取得了良好的環保社會效益。但是，由於SCR的實際運行時間較短，往往存在運行經驗不足等問題，並且國內對SCR的優化運行尚屬新興的研究課題，尤其是SCR長期連續在高效率下運行，「氨逃逸」現象時時威脅着電廠鍋爐SCR後冷端設備的安全運行。

目前在各大電廠超低排放改造中廣泛使用的是簡單的催化劑加層來提高脫硝效率、降低NOX排放的方法，通過增加催化劑和噴氨量，可以進一步增加煙氣中NO X和氨的反應量，減少NO X排放。但是催化劑加層，會增加SO2/SO3的轉換幾率，並且大幅提高SCR的噴氨量，也加大了氨逃逸的可能性，從而帶來空預器堵塞等設備安全性降低、運維成本增加的新問題。因此，在超淨排放的新要求下，有必要對現有SCR的AIG噴氨進行更合理的更精細化的優化管理，提供有效的解決方案，在保障環保效益的同時，切實保障設備的安全經濟運行。

案例實施與應用情況

2　實施與應用

國內某電廠2×1000MW燃煤機組配套鍋爐為超超臨界變壓塔式直流鍋爐。鍋爐燃燒系統設計採用分級燃燒和濃淡燃燒等技術，可有效降低NO X排放量和降低鍋爐最低穩燃負荷。SCR脫硝系統催化劑採用蜂窩式，煙氣脫硝裝置採用高塵型工藝，SCR反應器採用雙煙道布置。單個SCR反應器淨空尺寸為14600mm（W）×15000mm（L）×23650mm（H）。採用尿素熱一次風熱解法。在SCR入口煙道截面上的2×9個AIG噴嘴將氨噴入到SCR反應器內。SCR反應器入口煙道彎頭較多，布置非常曲折，同時SCR反應器入口煙道狹長，煙氣流場複雜，氣流分布難以在各符合段達到均勻，採用均衡噴氨極易引起局部噴氨過量導致氨逃逸率過大，影響空預器等煙道後部設備運行，同時也影響了SCR效率。

AIG每個噴氨支管配有手動調節閥，可在運行調試期間根據煙道中NH3和NOX的分布情況，進行手動調節。根據第三方試驗檢測機構對該電廠7號機組進行的SCR裝置NOX分布均勻性檢測結果顯示：

7號機組SCR裝置本次測試區域的NO X分布C.V值：A側上層30.5%，A側下層42.2%。B側上層6.80%，B側下層43.5%。

根據以往經驗，當SCR裝置NO X分布的C.V值在30%以下時，可認為NOX分布均勻性正常。

改造前SCR裝置噴氨優化調整採用靜態調整AIG閥門的方法，該方式僅通過在線實驗方法調整，並且在工況改變的情況下無法做到及時調整，也無法實時監測SCR反應器入、出口煙氣截面NO X分布情況，所以不能及時根據分布情況調整每個噴氨小室的噴氨量，造成了局部氨逃逸率升高、區域性脫硝效率降低。

氨逃逸對脫銷系統的影響：如氨分布稍有不均，會出現局部逃逸峰值和較高的逃逸平均值。實際上，即使分布不均程度較輕，氨逃逸峰值也足以引發問題。這是因為脫硝效率較高時，如果系統沒有調節氨分布不均的能力，當部分煙氣含氨量超過 NOX反應量時，多餘的氨流經系統時就會逃逸。氨逃逸會嚴重SCR的下游設備安全運行，如生成硫酸氫氨沉積在催化劑、空預器和低溫省煤器上,造成催化劑中毒和空預器和低溫省煤器的腐蝕，尤其以空預器和低溫省煤器在電除塵器前面的高溫部分嚴重；造成FGD廢水及空預器清洗水中含NH 3；增加飛灰中的NH3化合物，改變飛灰的品質。

目前SCR出口NOX分布平均相對標準偏差（C.V）在機組某些負荷條件下，仍會出現偏高的現象，SCR長期高效率運行過程中容易造成反應器出口局部氨逃逸濃度過大，降低SCR系統整體性能，威脅機組的安全運行。

針對以上情況，該電廠採用和利時SCR智能脫硝優化解決方案對7號機組進行了SCR智能噴優化改造。

2.1　系統架構

SCR AIG在線噴氨優化調整系統是針對目前SCR AIG粗放型噴氨的問題而提出的。該系統主要構成為：SCR反應器入、出口煙道實時NO X區域化測量系統；數據分析處理系統；在線AIG分區優化調整系統組成。

根據目前SCR反應器與現場噴氨的具體的布置情況（煙道的垂直段較短，這勢必影響氨/氮的充分混合），結合檢測報告，為了更好地提高「氨/氮等摩爾比」的實時均衡性，在實施實時優化噴氨時，必須在SCR反應器入口煙道（AIG閥門前）也採用相應的區域化測量，作為整個優化系統的前饋。這樣可從SCR的入口處就實時控制住氨/氮摩爾比，提升優化控制品質。

控制的最終目標值為SCR出口的氮氧化物的均衡性（C.V值）。

SCR反應器入口煙道（AIG閥門前）實時NO X區域化測量裝置布置2×6個單元，共計12個。SCR反應器出口垂直煙道實時NOX區域化測量裝置布置2×6個單元，共計12個，總計用24個NO X數據表徵SCR A、B兩側氮氧化物濃度場的分布。SCRA、B兩側氮氧化物濃度場分布的32個NO X數據和測量系統的狀態（入口故障、吹掃等）變量統一經過工業標準的RTUMODBUS接入DCS。