1050MW超超临界机组SCR自动喷氨优化运行.doc

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1、1050MW超超临界机组SCR自动喷氨优化运行以某电厂1000MW超超临界燃煤机组SCR烟气脱硝系统为研究对象，对SCR反应器进行了喷氨优化改造调整，为燃煤机组SCR系统喷氨优化调整提供了参考依据。火力发电机组是释放氮氧化物（NOx）的主要污染源之一，严重危害着生态环境及人类健康，因此目前火力发电机组均采取有效的脱硝技术以消除NOx污染。本文以某电厂1050MW机组脱硝系统为研究对象，利用网格法分别测量了高（1050MW）、中（750MW）、低（500MW）负荷下SCR反应器特征区域的流场数据。并以此为参考进行了AIG喷氨实时优化改造，对改造后的SCR脱硝装置进行了性能试验，研究了喷氨实时优化

2、对于SCR反应器出口NOx浓度分布以及氨逃逸的影响。1 脱硝设备概况某电厂1050MW超超临界燃煤发电机组SCR脱硝系统采用高灰型布置工艺，单炉体双SCR结构体布置在锅炉省煤器出口和空气预热器之间，不设反应器烟气旁路。脱硝还原剂采用液氨法方案，催化剂采用波纹式催化剂。2 评价指标本文采用相对标准偏差系数CV来衡量脱硝设备入出口烟道截面NOx浓度分布的均匀程度。SCR反应器进、出口截面各测点处的NOx浓度根据式（1）计算，然后根据式（2）计算截面NOx浓度平均值。烟道截面NOx浓度分布相对标准偏差CV值由公式（3）（4）进行计算。3 实验结果与讨论3.1喷氨优化前SCR运行状对喷氨优化改造前的S

3、CR反应器入/出口NOx浓度进行了网格法测量试验，试验结果分析表明：在三种负荷下A侧反应器入口烟气中NOx浓度均小于B侧反应器入口NOx浓度，这与DCS中数据的规律一致。SCR入口的NOx浓度相对标准偏差除高负荷（1050MW）和中负荷（750MW）工况下的A侧为7%外，其余均在5%以下，说明SCR入口的NOx浓度分布相对较为均匀。三种负荷条件下，B侧NOx分布的相对偏差均大于A侧，说明B侧NOx分布均匀性较好。三种负荷下A侧出口的NOx浓度均小于B侧；且A侧实测数据远远低于DCS中的数值，这是因为三种负荷下A侧反应器进口烟气中NOx浓度均小于B侧，而表5数据显示，喷氨优化改造前三种负荷下A侧

4、的喷氨量均大于B侧，在两侧烟气量相当的情况下，A侧SCR出口的NOx浓度势必要小于B侧。这说明网格式测量能够准确地反映出口真实的NOx浓度，也说明了A侧原有测点为单点测量，不具有代表性。A侧反应器出口截面NOx浓度沿宽度方向变化较大：靠烟道中心线区域NOx浓度偏高，而靠烟道两侧区域NOx浓度偏低。B侧反应器出口截面NOx浓度分布则与A侧相反，呈现两边高中间低的趋势。在进口NOx浓度分布相对均匀的情况下，计算三个工况下两侧反应器出口NOx浓度分布的相对偏差均超过36%，这说明出口NOx分布的均匀性都极差，将导致局部过喷氨或欠喷氨，这会影响催化剂的寿命，并且增大氨逃逸。图1喷氨优化前SCR出口NO

5、x浓度分布高负荷下的氨逃逸率明显高于中、低负荷下的氨逃逸率，但没有明显的规律；DCS数据显示，不同负荷下B侧的氨逃逸明显高于A侧，实测数据平均值却没有这种规律；且实测数据平均值与DCS表盘值也没有明显的对应关系，说明原有的单点测量结果不具有代表性，不同测点的数据也有很大波动。实际测量发现局部区域氨逃逸体积分数较大，均超过了3L/L，会造成下游设备堵塞，引风机电耗增大，影响电厂的经济性运行。3.2喷氨优化改造方案对SCR各小区喷氨量进行控制，能有效降低氨逃逸平均值及局部氨逃逸峰值。将原有脱硝系统入口喷氨系统的2212个喷嘴进行分区，分为28个小的喷氨区域，即将原有的相邻3个喷氨喷嘴分为一组，如图

6、2所示。图2 SCR出口NOx测点分布图原有喷氨系统管道拆除，根据分区重新进行组合，安装16套气动阀组，并保留原有手动阀。同时把增加的调门控制信号引入到DCS系统，作为脱硝运行系统的一部分，由集控室统一操作控制，确保氨的正常喷射。图2为改造后喷氨格栅布置图。网格测量点根据AIG喷氨分区布局取样点，在SCR每侧出口各安装一套烟气网格多点测量系统，对SCR出口的NOx和O2进行在线快速断面扫描测量。按照SCR的喷氨格栅布置情况，将A、B侧SCR出口测点同样布置为28个测点，与喷氨分区相对应。网格多点测量系统检测的SCR烟道污染物的分布状况实时的传送到DCS，同时把机组相关的运行数据，如负荷、风量、

7、氧量、磨机、给煤机等相关的数据采集到优化控制系统内，通过控制算法进行分析处理并参与算法逻辑计算。根据烟气网格多点测量数据及机组相关的运行数据，首先进行分区域的优化逻辑控制，采用控制算法、状态控制等进行NH3/NOx的等摩尔比的喷射运算，使得各区域均实现按需喷氨。然后根据DCS的实时测得数据和网格多点测量数据进行NOx的数据进行修正，通过模糊的智能前馈、模型的预测控制等控制技术对喷氨总量的进行运算。AIG喷氨实时优化系统能够根据机组运行工况的变化以及NOx分布情况调整每个区域喷氨量。3.3喷氨优化后SCR运行状况喷氨优化改造后SCR出口NOx进行了网格法考核试验。A/B两侧出口NOx浓度相差不大

8、，与DCS中数据相近。与喷氨优化改造前摸底试验结果相比，喷氨优化调整后SCR出口截面NOx浓度分布均匀性显著提高，满负荷时A、B反应器出口NOx浓度分布相对标准偏差分别下降至8%和7%。在低负荷（500MW）时偏差最高，但也仅为11%（A侧）和10%（B侧），远低于改造前的出口NOx浓度相对标准偏差（57%和38%），有利于延长催化剂寿命（图3）。图3喷氨优化后SCR出口NOx浓度分布与优化调整前相比，局部区域氨逃逸浓度峰值明显降低，最大氨逃逸浓度由改造前的10.7L/L降低至1.25L/L（高负荷，1050MW）。整体氨逃逸体积分数也明显下降。说明喷氨优化改造调整可有效降低SCR反应器的出口

9、氨逃逸，减少硫酸氢铵的生成，有效防止空气预热器及下游设备的堵塞与腐蚀，增大空气预热器的清洗周期。AIG喷氨实时优化系统投运后，机组1050MW、750MW及500MW负荷下，表盘显示总喷氨流量分别为213kg/h、113kg/h和70kg/h，相比改造前的263kg/h、144kg/h和81kg/h分别减小了约19.0%、21.5%和13.6%。极大的降低了所需喷氨量，提高了电厂运行的经济性。表1 AIG喷氨实时优化系统改造改造前后氨耗量统计结果喷氨优化改造调整得到了良好的效果，通过自动调整不同区域的喷氨量，使得SCR反应器出口截面NOx浓度分布均匀性显著提高，局部较高的逃逸氨浓度明显降低，减小了下游空气预热器硫酸氢铵堵塞风险，同时随喷氨量下降系统运行的经济性也得到提高。本文通过现场考核试验，验证了分区喷氨优化的作用，喷氨优化调整具有一定的合理性与实用性。8