SCR烟气脱硝系统调试过程及要点

燃煤电厂SCR烟气脱硝系统调试过程及要点第1页共15页SCR烟气脱硝系统调试过程及要点李庆陈冀平摘要：发电厂为了减少对污染物NOX对环境影响，提供清洁能源，建设绿色环保电厂，我国电厂逐渐建设烟气脱硝装置，我国燃煤电厂大部分采用SCR烟气脱硝装置以降低锅炉烟气中NOX排放，由于安装脱硝系统的数量不多，刚刚起步，并且具有一定的危险性，脱硝调试工作需要进行不断总结和积累经验，调试工作是为了使脱硝系统安全稳定正常的运行，需要我们对脱硝系统的调试步骤和要点有深入的了解。关键词：燃煤电厂SCR烟气脱硝调试要点1．引言随着我国人民生活水平的提高，消除环境的污染、保护环境已成为人类共同的呼声。氮氧化物（NOX）造成的大气污染越来越引起人们的重视。目前，燃煤锅炉控制NOX排放的主要实用措施分为两大类：低氮燃烧技术和烟气脱硝技术。低氮燃烧技术主要是锅炉采用低NOX燃烧器等方法降低NOX排放；烟气脱硝技术主要包括选择性催化还原法（SCR）和选择性非催化还原法（SNCR），对烟气中已生成的NOX进行处理。发电厂为了减少对污染物NOX对环境影响，提供清洁能源，建设绿色环保电厂，我国燃煤电厂逐渐建设了烟气脱硝装置，目前除了少数几个电厂安装了SNCR脱硝装置，大部分电厂采用SCR烟气脱硝技术以降低烟气中NOX排放量。由于我国电厂目前安装的脱硝系统刚刚起步，脱硝系统的设计存在一些问题，并且引进消化国外技术深度不够，因此也给调试运行带来一定问题。本文针对常规的SCR采用液氨还应剂的调试过程及要点进行论述。2．SCR烟气脱硝技术原理SCR烟气脱硝技术是一种以NH3作为还原剂将烟气中的NOX分解成无害的N2和H2O的干法脱硝方法。反应的基本原理是：4NO+4NH3+O24N2+6H2O燃煤电厂SCR烟气脱硝系统调试过程及要点第2页共15页6NO2+8NH37N2+12H2ONO+NO2+2NH32N2+3H2OSCR烟气脱硝装置反应器一般位于锅炉省煤器后及空预器前。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，在反应器里烟气向下流过均流板、催化剂层，随后进入回转式空气预热器、静电除尘器、引风机和FGD，最后通过烟囱排入大气。氨喷射格栅放置在SCR反应器上游的位置，NH3是通过氨喷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，在催化剂的作用下与NOX发生反应，以减少烟气中的NOX的浓度。3．SCR烟气脱硝系统主要设备SCR烟气脱硝装置主要分为SCR反应器系统和液氨储存及供应系统，主要设备包括催化剂、氨喷射装置、吹灰器（声波或蒸汽吹灰器）、稀释风机、卸料压缩机、液氨储罐、液氨蒸发器、氨气缓冲罐、氨气吸收槽、氨气泄漏检测器等设备。3.1SCR反应器系统SCR反应器一般设计有两或三层催化剂，并预留一层作为附加催化剂层，脱硝效率低于设计值时安装使用，以增强脱硝效率并延长催化剂的有效使用寿命。反应器为自立钢结构型式，它含有外壳和内部催化剂支撑结构，能承受内部压力、地震负荷、灰尘负荷、抗负荷变化和热应力等。外壳施以保温，支撑所有荷重。3.1.1SCR催化剂SCR系统所采用的催化剂一般为蜂窝式、波纹板式或板式结构，对催化剂选取一般根据锅炉的燃烧特点和烟气工况要求，其有如下特点：使用温度范围广、抗磨损及腐蚀、高活化性及寿命长；低压力降；抗中毒性强、反应器体积小及适应高粉尘浓度。3.1.2氨喷射装置来自氨气供应系统的氨和稀释风机出来的空气在混合器和管路内借流体动力原理充分混合。然后，氨/空气混合气体进入喷氨隔栅（AIG）。AIG由含喷嘴燃煤电厂SCR烟气脱硝系统调试过程及要点第3页共15页的水平管和竖直管组成，使得进入烟气的氨分布均匀。3.1.3吹灰器催化剂表面的积灰不仅降低了催化剂的效率而且还增大了催化剂的压降。吹灰器用来清除SCR反应器催化剂表面的积灰，使积灰随烟气流出反应器。每层催化剂均装有吹灰器。3.1.4稀释风机稀释风机的作用是将氨气稀释到一定比例后喷入反应器烟道，防止氨气与空气混合达到爆炸比例，从而造成危险。每台机组设有两台稀释风机，一运一备。3.2液氨储存及供应系统液氨储存及供应系统包括液氨卸料压缩机、液氨储罐、液氨蒸发器、氨气缓冲罐及氨气稀释槽、废水泵、废水池等，此套系统提供氨气供脱硝反应使用。液氨的供应由液氨槽车运送，利用液氨卸料压缩机将液氨由槽车输入液氨储罐内，储罐输出的液氨在液氨蒸发器内蒸发为氨气，经氨气缓冲罐送达脱硝反应器系统。氨气系统紧急排放的氨气则排入氨气稀释槽中，经水的吸收排入废水池，再经由废水泵送至废水处理系统。3.2.1卸料压缩机卸料压缩机为往复式压缩机，压缩机抽取液氨储槽中的氨气，经压缩后将槽车的液氨推挤入液氨槽车中。3.2.2液氨储罐一般电厂的机组设计两个储罐，一个液氨储罐的存储容量可供应一套SCR脱硝系统反应一周所需氨气。储罐上装有温度计、压力表、液位计和相应的变送器将信号送至DCS控制系统。当储罐内温度或压力高时报警。储罐四周安装有消防喷淋及喷水降温系统，当储罐罐体温度过高时自动淋水装置启动，对槽体自动喷淋降温。3.2.3液氨蒸发器液氨蒸发器一般传热介质为甲醇或水。当蒸发器出口氨气压力、温度达到设定值时，则切断液氨进料。当蒸发器压力达到设定值时切断蒸汽进料，蒸发器装有安全阀，可防止设备压力异常过高。3.2.4氨气缓冲罐从液氨蒸发器蒸发的氨气进入氨气缓冲罐，通过氨气输送管线送到锅炉侧的燃煤电厂SCR烟气脱硝系统调试过程及要点第4页共15页脱硝反应器系统。氨气缓冲罐的作用是稳定氨气的供应，避免受液氨蒸发器操作不稳定所影响。氨气缓冲罐上也有安全阀可保护设备。3.2.5氨气吸收槽氨气吸收槽一般为立式水槽，氨区的各个设备排放所排出的氨气由管线汇集后进入吸收槽，通过分散管将氨气分散入吸收槽水中，利用大量水来吸收氨气。3.2.6氨气泄漏检测器液氨储存及供应系统周边设有氨气检测器，以检测氨气的泄漏，并显示大气中氨的浓度。当检测器测得大气中氨浓度过高时，会发出警报，并联锁开启喷淋系统以吸收泄漏的液氨及氨气。3.2.7废水排放系统液氨储存和供应系统的氨排放管路为一个封闭系统，将经由氨气吸收槽吸收成氨废水后排放至废水池，再经由废水泵送至废水处理系统。3.2.8氮气吹扫液氨储存及供应系统为了保持系统的严密性，防止氨气的泄漏和氨气与空气的混合造成爆炸。基于此方面的考虑一般在系统的卸料压缩机、液氨储罐、液氨蒸发器、氨气缓冲罐等都备有氮气吹扫管线。在系统启动之前或检修后通过氮气吹扫管线对以上设备分别要进行严格的系统严密性检查和氮气吹扫，防止氨气泄漏和与系统中残余的空气混合造成危险。4.SCR烟气脱硝系统调试内容以下调试内容的调试时间可根据现场的试运条件和设备情况进行相应调整序号调试内容1专用工具及防护服的准备2安全设施的检查及验收3稀释风机试运4脱硝蒸汽管路及压缩空气吹扫5液氨卸载存储系统、液氨蒸发系统阀门传动6液氨卸载存储系统、液氨蒸发系统水压及气密性试验7吹灰器单体及程控调试燃煤电厂SCR烟气脱硝系统调试过程及要点第5页共15页8液氨卸载存储系统及液氨蒸发系统管路吹扫9氨区氨气泄漏仪试验10液氨卸载存储系统及液氨蒸发系统氮气置换11脱硝系统逻辑传动12CEMS烟气分析仪调试13消防和喷淋降温系统调试14首次液氨卸载15试运液氨蒸发系统，首次制备氨气16SCR脱硝系统首次投运，液氨存储系统、氨气制备系统、喷氨系统及反应器系统运转正常。脱硝系统热态调试。17脱硝系统进入168小时满负荷试运18脱硝系统完成168小时满负荷试运5.SCR烟气脱硝系统调试过程及要点5.1氨区系统设备冷态调试由于液氨属于危险品。因此氨区是调试的重点，需要特别的细致，首先调试前要具备以下的条件：5.1.1首先确认电厂是否将安装脱硝装置进行国家或地方安监部门备案，这是国家强制性的制度，否则出现设计问题或故障造成环境污染，后果严重。尤其是目前许多未核准的电厂进行脱硝系统的调试特别要注意。5.1.2安全措施5.1.2.1人员的培训，考试合格后上岗。5.1.2.2专用工具，一般在氨区使用铜质工具。5.1.2.3氨区需准备放置专用防护服。5.1.2.4人员使用的洗眼池和喷淋装置完善。5.1.2.5氨区的安全标示牌齐全。5.1.2.6所有的阀门的KKS标码及管道介质流向明确，由于氨气电磁阀门数量少，而大多数均为手动阀门，容易误操作。5.1.2.7设备安装完毕，氨区不能进行带火作业。燃煤电厂SCR烟气脱硝系统调试过程及要点第6页共15页5.1.3安全设备检查5.1.3.1氨气泄漏仪的检查，需要用化学车间的氨水进行实际试验，并且确定氨泄漏报警值，有的电厂安装为HC型可燃气体泄漏仪，需要确定报警浓度。5.1.3.2所有的管道和罐体的安全阀门需要效验并有效验证书。5.1.3.3氨区的遮阳棚避雷针或避雷带检查。5.1.3.4氨区风向标的检查。5.1.3.5氨区的所有电气设备是否是防静电设计。5.1.3.6氨区的管道和设备接地线网检查。5.1.3.7氨区消防系统的检查，一般氨区消防系统与全厂消防连接，确认控制室是否有报警，并对喷淋的定值确认和检查实际喷淋效果。许多电厂没有卸车位置的喷淋，应完善。5.1.3.8卸罐车的防静电装置检查。5.1.3.9检查系统是否有安装错误。5.1.3.10所有系统清理杂物，保持干净。5.1.4蒸汽管道、压缩空气及工艺水管道工作给氨区提供蒸汽、压缩空气和工艺水（生活水、工业水）的管道必须冲洗、吹扫，在吹扫之前将流量计等节流装置拆除。目测合格为止，打压的压力值根据设计的压力值进行确定。5.1.5氨区的阀门传动通过DCS传动氨区蒸汽管道、液氨管道、氨气管道及储氨罐上的气动阀门或电磁阀门，一般通过DCS控制的阀门数量比较少，所有大量的手动阀门也必须开关检查。其中去反应器机械自调阀门，需要调整设计的范围内，检查其是否调节灵活。5.1.6氨区液氨及存储罐的压力试验压力试验包括存储罐、卸车液氨管道氨区液氨蒸发罐及管道等，按照有关规定，需要进行水压试验和气密性试验。一般这个压力大概在2.1MPa左右，目前电厂的空压机压力只有0.7MPa，因此只有通过氮气瓶提供的氮气提高罐体的压力，由于目前罐体容积和管道容积比较大，需要消耗几百瓶的氮气进行打压和置换，并且操作时间比较长，为了缩短燃煤电厂SCR烟气脱硝系统调试过程及要点第7页共15页时间，先通过压缩空气打压至0.7MPa，然后再通过氮气进行打压，根据在规定的时间内压力降低值（厂家提供）确定是否严密，泄漏通过肥皂水进行检查。由于打压试验的气体含有大量的氮气，因此试验合格后保留罐内气体，以便氮气置换用。5.1.7缓冲罐及去反应器管道的打压试验由于这个系统的压力比较低，可用压缩空气进行打压试验，主要检查管道的泄漏和阀门内漏，尤其是氨气关断阀、调节阀门的严密。在此期间可检查自调阀门的定值是否满足设计要求。注意供氨泵在打压试验期间需要隔离，主要是泵的进出口压差小。5.1.8氮气的置换一般要求氮气置换需要进行三四次的加压、卸压，通过这种方式进行罐内和管道与空气置换。前面在我们进行的压力容器打压时已经加入了氮气，由于存储的氮气和空气的混合气体压力比较高，因此先将这部分气体对从氨区至反应器的管道进行置换。为了节约时间减少置换次数，我们可通过仪器检查置换的气体的氮气或氧气的含量，一般氮气≥99%或氧气＜1%合格。置换的方向从氨区向反应器内排除。氮气置换完毕后将所有设备内部及管道内氮气压力降低在0.3MPa左右，具备卸氨条件。5.1.9氨区的连锁保护试验：由于每个脱硝厂家的设计思路不同，连锁保护内容略有不同，但有些连锁保护的设计不全面，需要我们在现有条件进行完善。5.1.10喷淋试验对消防系统和喷水降温系统喷淋进行模拟喷淋试验，检查喷淋的效果，有的电厂将这两个喷淋系统混淆。消防系统喷淋系统是根据罐体空间上部安装的热感元件对环境温度进行监控，如果发生火灾，环境温度提高，消防系统进行喷淋降温。其系统与全厂消防共同设计，特别注意火灾报警应在主控。喷水降温系统是根据罐内压力或温度升高以及氨泄漏时进行