脱硝系统倒挂的原因分析.doc

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1、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、20

2、20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

3、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N

4、Ox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

5、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

6、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.

7、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

8、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

9、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。4