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    脱硝系统倒挂的原因分析

    脱硝系统自超低排放改造后,出口由200mg/Nm3调整为50mg/Nm3,脱硝出口NOx出现严重倒挂,脱硝喷氨自动调节阀无法投入自动,运行人员手动调节难度大,造成还原剂浪费,氨逃逸加大,空预器堵塞严重,针对目前现有情况,针对现场情况进行分析探讨,解决出口倒挂问题。

    1。前言

    NOx是主要大气污染物之一,对环境危害非常严重,而火力发电是NOx的主要排放源。近年来,我国氮氧化物排放量随着能源消费的快速增长而迅速上升,为了改善日益恶化的生态环境,2015年环保部等三部委发布《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》,进一步明确要求:东、中、西部地区分别于2017年、2018年、2020年前实现超低排放,其中NOx排放标准为不高于50mg/m3(在基准氧含量6%条件下)。

    目前选择性催化还原(SCR)烟气脱硝技术作为一种主要的高效NOx控制技术在燃煤发电机组中得到广泛应用。在超低排放背景下,要求进一步提高SCR脱硝效率,为了获得理想的NOx去除率和低NH3逃逸量,更需要对烟气中的NOx进行精准在线监测与优化喷氨控制。

    但由于SCR装置进出口烟道截面比较大,且直管段比较短,同一截面烟气流场分布存在着较大的差异,导致NOx浓度场分布不均,从而造成脱硝催化还原反应所需的氨氮摩尔比分布不均,因此实际运行中普遍存在NOx倒挂、局部区域的过量喷氨,直接导致大量的氨逃逸,并生成硫酸氢铵造成空预器的堵塞,严重影响了机组的安全稳定运行。而传统的单点抽样测量或原位测量法,不能准确的反映烟道内的NOx浓度分布。

    此外,由于反应器入口NOx浓度较高且波动幅度大以及负荷波动频繁,脱硝系统普遍存在喷氨自动无法正常投入的问题,同样造成排放超标,氨耗量偏高,氨逃逸偏大,在空预器及冷段设备形成硫酸氢铵造成堵塞问题,影响机组的安全稳定运行。

    2.倒挂概念:

    NOX浓度倒挂是指SCR出口NOX浓度小于烟囱入口NOX浓度;

    3。倒挂的现象:

    3。1脱硝出口NOx浓度低于脱硫出口NOx浓度,例如脱硝两侧出口NOx浓度维持在10mg/Nm3左右波动,脱硫出口NOx浓度则在35mg/Nm3左右波动。

    3。2根据脱硝出口NOx浓度调整喷氨量,脱硝出口NOx浓度不超排,脱硫出口NOx浓度可能超排。

    3。3脱硝单侧出口NOx浓度过高或过低对脱硫出口数据无影响。

    3.4 脱硝喷氨调节阀参照脱硝出口NOx数据无法投入自动运行。

    4.浅析产生NOx倒挂的原因:

    4.1 NOx在烟道里分布不均,有些锅炉燃烧不稳定,NOx浓度排放不均匀,随着烟气流场发生变化,NOx在烟道内呈现无规律分布,譬如烟道中间NOx比两边高出许多,或者是偏少很多。

    4.2 烟气和氨气混合不均匀,反应不充分,造成局部区域气氨喷入量过多或过少,氨逃逸量增大。就目前国内大多脱硝系统喷氨格栅阀门为手动阀门,热太调试过后一般不做大的调整,也就是说每个烟道固定区域喷入的氨量是不变的,或者根据压力变化而产生很小的变化。但烟道内NOx分布是不固定的,在升降负荷、磨煤机启停的情况均会出现NOx分布发生变化或剧烈波动。

    4.3.氮氧化物测点位置在烟道两侧,导致数据偏差,脱硝系统新建时脱硝入口及出口NOx数据测量采用单点或3点测量的方式,设置的位置不一,针对W炉型,省煤器出口NOx分布情况一般为中间高两侧低,如果再将出口测点设置在烟道两侧,则测量出NOx浓度更加不能反映出烟道内部NOx实际分布情况,导致氨气过喷情况时有发生。

    5.NOX倒挂的影响:

    5。1液氨的耗量增加,不满足节能降耗的要求;目前环保形势严峻,首各地地方政策影响,环保控制要求不一,NOx压降程度不同,各脱硝设施为保证出口达标排放,通常通过加大喷氨量已达降低出口的目的,势必会造成氨逃逸。

    5。2为满足烟囱出口NOX浓度满足要求,增大喷氨量会造成氨逃逸升高,进而影响下有设备的运行。

    5.3脱硝运行无法稳定的控制,对运行调整带来阻力,对达标排放带来影响。

    5。4喷氨自动调节阀无法投入自动,对经济运行、达标排放有一定影响。

    6. NOX浓度倒挂的解决措施

    6。1脱硝系统不进行改造:

    脱硝系统不进行喷氨优化改造,可以采取以下措施缓解NOx倒挂程度,优点是节约投资成本,施工难度不大,但无法彻底解决NOx倒挂问题。

    6。1。1对SCR出口进行整体比对测试,寻找更接近脱硫出口NOx浓度的位置,将NOx测量装置更换到此位置。

    6.1.2增加出口NOx测点数量,实时监测烟道内NOx分布情况,以保证数据的准确性。

    6.1.3定期对CEMS装置进行试验,以保证测量数据准确。

    6.1.4修改现有的喷氨自动逻辑,在控制上参考烟囱入口NOX浓度,对SCR出口NOX浓度值进行修正,优化喷氨量。

    6.1.5调整喷氨格栅手动蝶阀,使NOX与氨气混合更为均匀。

    6.1.6检修期间,检查烟道导流板,调整至合适位置,以保证烟气更为均匀。

    6.1.7利用检修期间,检查催化剂的活性,对失效催化剂进行更换或再生。

    6.2 脱硝系统进行改造,引进成熟的技改技术路线。

    6。2。1 NOx矩阵式测量系统

    目前脱硝系统NOx烟气分析仪通常采用单点或三点测量的方式,由于流场紊乱、喷氨不均等因素,单点或三点测量数据不具有代表性,不能保证脱硝系统进出口NOx和氨逃逸浓度测试的准确性。

    NOx矩阵式测量系统可以通过网格法在每侧烟道布置6-8个测点,采用烟气抽取稀释法与化学发光法相结合的方法,实现同时采样、分时轮测,在线监测出口NOx排放的均匀性。

    矩阵式测量系统的测点分区根据脱硝系统流场测试、流场模拟和喷氨格栅布置方式来确定。建议300MW机组脱硝系统A/B侧分别布置6组喷氨格栅,每组3根支管,结合流场测试结果形成的分析报告,单侧烟道被划分为6个网格区域,每个网格区域设一个取样探头,两侧一共12个网格区域抽取的烟气经预处理和轮测切换装置,送入测量仪表,左右两侧共同配置一套测量仪表系统。

    在目前国内市场中,NOx的测量基于三种原理:化学发光法、非分散红外法、紫外差分法。化学发光法的仪器检出限最低,在测定低浓度时准确性最好。

    稀释法的烟气抽取法与化学发光法相结合,具有不用除水,系统简单的优势,大大降低了故障停运概率和维护成本。尤其适合超低排放后的NOx测量。通过对比分析,采用稀释法与化学发光法相结合的NOx分析仪是比较理想的选择。

    6.2.2 喷氨分区控制系统

    建议300MW机组脱硝系统将喷氨格栅每侧分为6个区,共12个区。每个区域的喷氨支管由一个喷氨调节阀控制,共计12个喷氨调节支阀,喷氨调节支阀信号直接接入PLC系统,根据多点测量数据结果进行调节阀开度调整。

    此外,采用基于历史数据分析的智能喷氨格栅均衡控制算法。喷氨格栅均衡控制算法不但要考虑到出口NOx的实时测量值,还要结合出口NOx的历史数据。

    7.结论

    脱硝系统超低排放改造后NOx倒挂、无法投入自动运行、氨逃逸过大,空预器堵塞严重等是目前所有脱硝系统正面临的普遍问题,各公司皆在探索解决方案,但还没有哪个公司能够真正的解决,均在探索实验阶段,NOx矩阵式测量+喷氨分区控制这条技术路线个人认为相对比较成熟,可以较好的解决NOx倒挂问题。

     

     

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