脱硝系统喷氨优化调整在火电机组中的应用

针对脱硝系统投运后出现的喷氨量不均、氨逃逸增加, 容易造成空预器堵塞的问题, 通过喷氨均匀性调整试验, 结合试验数据进行分析, 优化脱硝系统喷氨量,  使系统用氨量有所下降, 空预器差压也得到有了效控制, 从而确保机组长周期安全运行。

0 引言

脱硝系统运行中, 由于喷氨量不均, 会引起脱硝系统局部氨逃逸增加, 氨气与烟气中SO2反应产生硫酸氢铵容易附着在空预器受热面, 造成空预器堵塞,  从而使系统阻力增加, 引风机出力受限, 影响机组带负荷, 严重时还会引起引风机抢风, 造成设备损坏事故。因此, 解决好脱硝系统氨逃逸问题,  是解决空预器堵塞的重点。

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1 设备情况

山西临汾热电有限公司2×300 MW机组锅炉为东方锅炉股份有限公司制造,  型号为DG1060/17.4-Ⅱ4型。锅炉为亚临界参数、四角切圆燃烧方式、自然循环汽包锅炉, 单炉膛∏型布置, 燃用烟煤, 一次中间再热, 平衡通风、固态排渣,  全钢架悬吊结构, 炉顶带金属防雨罩。选择性催化还原技术SCR (ive catalytic reduction)  脱硝装置是由山东三融科技有限公司生产, 催化剂采用两用一备模式。除尘器采用一电两袋,  由福建龙净电力环保设备厂提供;正压气力干式除灰系统由镇江纽普兰气力输送有限公司提供。锅炉以最大连续负荷BMCR (boiler maximum  continuous rate) 为设计参数, 锅炉的最大连续蒸发量为1060t/h;机组电负荷为300 MW (即额定工况) 时, 锅炉的额定蒸发量为1009  t/h。

1.1 脱硝系统运行中存在的主要问题

目前2台锅炉喷氨量差别较大, 2号机组存在空预器B侧运行易堵塞、喷氨管道及喷口设计不合理、氨与烟气混合不均匀等问题。

通过试验前数据分析, 锅炉负荷稳定, 在SCR反应器的入口烟道截面, 利用网格法进行测试各点的流速, SCR入口烟道流场分布见表1。

由表1可以看出, SCR入口烟道A侧靠近锅炉中心线区域, 烟气平均流速为13.3 m/s, 大于烟道外侧区域烟气平均流速11.7  m/s;SCR入口烟道B侧靠近锅炉中心线区域烟气平均流速为13.8 m/s, 大于烟道外侧区域烟气平均流速11.2 m/s。因此,  SCR入口流场分布为:靠近锅炉中心线区域烟气流速大, 烟道外侧区域烟气流速小。

由表1可以看出, SCR入口烟道A侧靠近锅炉中心线区域烟气平均流速为13.3 m/s, 大于烟道外侧区域烟气平均流速11.7  m/s;SCR入口烟道B侧靠近锅炉中心线区域烟气平均流速为13.8 m/s, 大于烟道外侧区域烟气平均流速11.2 m/s。因此,  SCR入口流场分布为:靠近锅炉中心线区域烟气流速大, 烟道外侧区域烟气流速小。

表1 SCR入口烟道流场及脱硝装置出口NOx及NH3逃逸浓度分布

1.2 喷氨量不均对下游设备的影响

由于喷氨量不均, 导致氨在脱硝反应器存在局部反应不良, 氨逃逸量增加, 使过量氨与烟气中的硫化物反应, 生成硫酸氢铵, 沉积在下游设备上,  使烟道阻力增加, 影响机组带负荷, 对设备安全运行带来较大影响。

SCR反应器出口NOx分布均匀性较差的主要原因是烟道流场分布不均匀, 而喷氨格栅AIG (ammonia injection grid)  各阀门开度没有一定的指导原则, 喷氨流量分布不能适应烟气量分布状况。为了减少NOx浓度分布偏差, 避免局部氨逃逸超标,  须对AIG各阀门开度进行优化调整。

机组大修前, 空预器差压严重偏离设计值, 造成引风机电流偏高, 影响机组带负荷需要, 机组检修过程中, 对空预器进行了高压水冲洗,  并对部分损坏换热原件进行更换后, 空预器差压有了明显下降, 但在运行中氨逃逸造成空预器堵塞问题仍是影响机组长周期安全运行的主要问题。

2 主要原因分析

在机组230MW工况下, 锅炉蒸发量为700t/h左右工况下进行优化前的摸底试验, 试验过程中, 在每台反应器进出口同时测试了NOx浓度,  并在反应器出口测试了NH3逃逸浓度, 初步评估脱硝装置的效率和按氨喷射流量分配状况。详细测试结果见表4。