烟气脱硝SCR装置喷氨优化研究

论文4：烟气脱硝SCR装置喷氨优化研究StudyofoptimizationonammoniainjectionforSCRequipment刘晓敏厦门华夏国际电力发展有限公司，福建厦门361026LiuXiaomin(XiamenHuaxiaInternationalPowerDevelopmentCo.,Ltd.Xiamen361026,FujianProvince,China摘要：大多数火电厂的烟气脱硝SCR装置存在喷氨不合理，其出口NOx分布偏差大，局部氨逃逸浓度过大的现象。对此，某台300MW机组SCR装置通过喷氨优化调整后，出口截面的NOx分布均匀性明显改善，氨逃逸峰值降低，并使SCR系统的最大脱硝效率提高了约8%，有效延长了催化剂的使用寿命。Abstract:MostdomesticSCRequipmentsexistunreasonableammoniainjection,theNOxdeviationandsomeammoniasliparelargeoutlettheofequipment,whichaffectstheeconomyandstabilityonoperationoftheunit.Foradomestic300MWunit,theoptimizationmadetheNOxdistributionimproved,reducingthepeakammoniaslipandtheammoniaconsumption.Theoptimizationincreasedthemaximumde-NOxefficiencybyabout8percentagepointsoftheequipment,whichcaneffectivelyextendthelifeofthecatalyst.TheoptimizationonammoniainjectionfortheSCRequipmentisnecessaryandsignificant.关键词：300MW机组；SCR装置；喷氨优化；氨逃逸浓度；最大脱硝效率Keywords:SCRequipment,ammoniainjectionoptimization,maximumDe-NOxefficiency中图分类号：X511文献标识码：A烟气脱硝SCR装置设计阶段通过CFD流畅模拟和物理模型试验得到SCR出口截面的NOx分布，而实际运行中分布偏差往往较大，部分区域氨逃逸浓度甚至超过了设计保证值（3µL/L）。喷氨优化调整是通过手动调节SCR入口每根喷氨支管的喷氨量，使出口NOx和NH3分布更均匀，在保证脱硝效果的同时,减少运行成本[1]。1设备概况SCR装置沿锅炉中心线对称布置2个反应器，反应器内按“2+1”（初装2层、预留1层）模式布置蜂窝式催化剂，备用催化剂设置在最下层。SCR装置内沿烟气流向在烟道不同位置设导流板、静态混合器和整流器。氨与稀释风混合后经喷氨格栅（AIG）进入SCR烟道，自格栅式小喷嘴喷出，可通过手动蝶阀分区控制烟道截面上的氨喷射流量。SCR装置按入口NOx浓度450mg/m3、60%脱硝效率设计，2010年5月加装了备用层催化剂后，出口氨逃逸为3µL/L时，最大脱硝效率约80%[2]。22喷氨优化对该机组300MW负荷下SCR装置的脱销效率、氨逃逸浓度和出口NOx浓度分布进行了测试。反应器出口NOx测点位于出口水平烟道顶部，A、B反应器各10个测孔，从反应器外侧往炉膛中心线对测点进行顺序编号，编号A侧为A1-A10，B侧为B1-B10。反应器出口烟道宽约9m，即每个测孔间距0.9m左右，整个出口截面测点网格布置为10×4。出口NOx的分布见表1。由表1可知，A侧反应器出口截面NOx浓度最大值为158mg/m3，最小值为39mg/m3，反应器出口截面NOx分布相对标准偏差为39%；B侧反应器出口截面NOx浓度最大值为130mg/m3，最小值为5mg/m3，反应器出口截面NOx分布相对标准偏差为51%，两侧平均相对标准偏差约45%。115814814410382867969553921361301271021037065624341312311693100777867524349410710377978581606048631130104112988381621552124104113102746564155312511611299855657654113106104103957532245B5B6B7B8B9B10A6A7A8A9A10测点深度B1B2B3B4测点深度A1A2A3A4A5表1优化调整前的NOx分布脱硝效率为63.6%时对应的氨逃逸浓度为1.70µL/L。反应器出口截面氨逃逸浓度如图图1所示。氨逃逸浓度峰值为4.6µL/L，超过设计保证值。为此，应减小SCR装置内侧格栅的喷氨量，增加外侧格栅喷量。0.51.01.31.72.81.84.62.71.41.11.00.70.01.02.03.04.05.0A-1A-2A-6A-7A-9A-10B-10B-9B-7B-6B-2B-1反应器出口氨取样点氨逃逸浓度（µL/L）图1优化调整前的氨逃逸喷氨量经优化调整后，反应器宽度方向NOx的分布情况如图2所示。A侧反应器出口截面NOx分布相对标准偏差为13%，B侧为8%，两侧平均相对标准偏差约11%，优化调整后的NOx分布见表2。050100150A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10反应器A宽度方向测孔深度方向列平均值（mg/Nm3）优化前优化后050100150B1B2B3B4B5B6B7B8B9B10反应器B宽度方向测孔深度方向列平均值（mg/Nm3）优化前优化后图2优化调整前后宽度方向NOx分布197929395939090931091152905875757481819110010838771777753808092961054108687481687979839096112410711510710710911111010421151021121071061041051051073114100109104103102117103101411110111110298103119105100B5B6B7B8B9B10A6A7A8A9A10测点深度B1B2B3B4测点深度A1A2A3A4A5表2优化调整后的NOx分布NOx浓度场的均匀性对催化剂寿命影响如图3所示。减小NOx浓度偏差可明显延长催化剂的使用寿命。该机组经喷氨优化调整后，SCR出口的NOx分布相对标准偏差由45%降至10%，可使催化剂使用寿命延长1/4以上。图3NOx分布均匀性对催化剂寿命的影响对喷氨优化调整后机组160MW负荷下SCR出口NOx浓度分布见表3。A侧反应器出口截面NOx浓度分布相对标准偏差为8%；B侧为12%，两侧平均相对标准偏差约10%。110198958586852969083768085396899175788949083948280841526052535762261625562746736054597770664686058627867A10测点深度B1B3B5B7B9B10测点深度A1A3A5A7A9表3160MW负荷下优化调整后NOx分布44在300MW负荷下SCR装置出口NOx浓度分布、脱硝效率、氨逃逸见表4。机组300MW负荷下，喷氨优化调整后，设计脱硝效率下的氨逃逸浓度由1.70µL/L减小到0.98µL/L，且最大氨逃逸浓度仅为1.4µL/L，未超过其设计值。项目优化前优化后SCR反应器-ABAB单侧进口NOx/mg.m-3225213272282入口平均NOx/mg.m-3219363单侧出口NOx/mg.m-3867486107入口平均NOx/mg.m-38075实际脱硝效率/%62.065.268.462.0平均脱硝效率/%63.679.5氨逃逸浓度/µL.L-11.471.920.891.08平均氨逃逸浓度/µL.L-11.700.98表4优化调整前后的脱硝效率和氨逃逸1.00.90.80.80.90.81.41.01.21.10.00.51.01.5A-2A-6A-7A-9A-10B-10B-9B-7B-6B-2反应器出口氨取样点氨逃逸浓度（µL/L）图4优化调整后的氨逃逸机组300MW负荷下，2台反应器的脱硝效率分别为91.7%和87.4%时，对应氨逃逸浓度分别为3.37、2.81µL/L。可见，在保证氨逃逸浓度不超过3µL/L的情况下，喷氨优化调整后SCR装置的最大脱硝效率约为88%，较调整前约增加8%。3结论喷氨优化调整后，机组300MW负荷下SCR出口截面的NOx分布均匀性有了明显改善，NOx分布相对标准偏差由45%减小到10%；设计脱硝效率下的平均氨逃逸浓度由1.70µL/L减小到0.98µL/L；最大氨逃逸浓度未超出其设计值；SCR装置的最大脱硝效率提高了约8%。参考文献[1]廖永进，徐程宏．火电厂SCR烟气脱硝装置的运行优化研究．广东：广东省电力科学学研究院，2008．[2]王乐乐．《厦门华夏电力发展有限公司4号机SCR装置（加装备用层催化剂）性能考核试验报告》．西安：西安55热工研究院有限公司，2010．作者简介：刘晓敏（1974-），男，本科，厦门华夏国际电力发展有限公司技术安全部锅炉专工工程师，主要从事燃煤电站锅炉的技术管理与研发。联系方式：0592-2268591，13806023582，[e-mail]。