轉載--脫硝出口與總排口氮氧化物有偏差,原因找到了

虹電力 發佈 2024-03-05T04:57:36.693079+00:00

來源:除灰脫硫脫硝技術聯盟作者 | 趙曉陽大唐華東電力試驗研究院編輯電力行業節能環保公眾服務平台引言近年來由於我國霧霾天氣愈發嚴重,國家和地方政府加大控制煙氣排放污染物力度,提出一系列史上最嚴格的排放標準。

來源:除灰脫硫脫硝技術聯盟

作者 | 趙曉陽

大唐華東電力試驗研究院

編輯電力行業節能環保公眾服務平台


引言

近年來由於我國霧霾天氣愈發嚴重,國家和地方政府加大控制煙氣排放污染物力度,提出一系列史上最嚴格的排放標準。早在2011年7月發布的《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011)中,對不同地區、不同燃煤機組的NOX排放進行了嚴格的規定,其中重點地區排放標準要求氮氧化物≤100mg/Nm³。2014年9月國家三部委又下發《煤電節能減排升級與改造行動計劃(2016-2020年)》,要求到2020年,現役60萬千瓦及以上燃煤機組、東部地區30萬千瓦及以上公用燃煤發電機組、10萬千瓦及以上自備燃煤發電機組及其它有條件的燃煤發電機組,改造後大氣污染物排放濃度要求基本達到燃氣輪機組排放限值,即煙塵≤10mg/Nm³、SO₂≤35mg/Nm³、氮氧化物≤50mg/Nm³。這就對脫硝裝置的達標排放提出了更高的要求,目前已經投運的SCR脫硝出口、總排口都設置有CEMS在線監測儀表,其中總排口的CEMS在線測量數據上傳至當地環保部門。

在實際運行過程中,也逐漸暴露出一些較為普遍的問題,如:煙氣流場分布均勻性、流速和煙溫控制、AIG噴氨分配、催化劑性能、CEMS在線測點布置等,影響機組的安全、穩定運行,同時也給節能減排工作帶來困難。

本文通過對某廠2號機組脫硝運行中經常發生的SCR出口與煙囪入口測量NOx濃度值「倒掛」問題(即總排口測量值大於SCR出口測量值產生的偏差問題)進行簡單分析,便於發電企業及時排查問題來源,優化脫硝系統的日常運行管理。



概述

1

系統概況

某廠2號機組為660MW超臨界直流燃煤機組,脫硝系統採用低氮燃燒和選擇性催化還原法(SCR)工藝,高含塵布置,即SCR反應器布置在鍋爐省煤器出和空氣預熱器之間,不設旁路系統,還原劑為液氨。設計入口NOx為250mg/m3,脫硝裝置安裝了備用層催化劑,即目前為「2+1」層催化劑。


2

系統控制遇到的主要問題

1)、脫硝出口濃度分布均勻性、氨逃逸

在570MW負荷下,脫硝A、B側出口各測孔不同深度NOx濃度和氨逃逸量差別較大,如圖1所示。


圖1 脫硝A側出口NOx濃度分布(570MW)

圖2 脫硝A側出口氨逃逸分布(570MW)

由圖1、圖2可知,脫硝A側出口各測孔NOX濃度分布均勻性差,NOx濃度相對平均標準偏差為52.8%(其中,部分測孔的深度3處NOx濃度非常大,且對應的噴氨支管原始開度均處於最大狀態,優化調整過程中,無法對測孔的深度3處NOx濃度進行調平,初步判斷造成這種現象的原因是對應的噴氨支管堵塞)。氨逃逸平均值為4.9ppm,且多數測孔氨逃逸濃度均超過設計值2.5ppm。

脫硝B側出口NOx濃度及氨逃逸分布見圖3、圖4。

圖3 脫硝B側出口NOx濃度分布(570MW)

圖4 脫硝B側出口氨逃逸分布(570MW)

由圖3、圖4可知,脫硝B側出口各測孔NOx濃度分布均勻性差,NOx濃度相對平均標準偏差為78.0%,氨逃逸平均值為2.9ppm。

2)、空預器壓差

該廠2號機組於2016年12月完成超低排放改造,脫硝系統新增一層催化劑。2017年11月,2號機組氨耗量逐漸增大,空預器壓差也有上升的趨勢,2018年1月初,560MW工況條件下,A、B側空預器壓差分別上升至1.8KPa、2.5KPa。

經噴氨優化調整後,空預器壓差變化如圖5所示。

圖5 空預器壓差變化(2018.01.08-2018.01.19)

從圖5可以看出(紅色代表機組負荷,藍色代表A側空預器壓差,綠色代表B側空預器壓差),通過噴氨優化調整試驗,使得氨逃逸濃度、空預器壓差得到明顯的降低,其中A側空預器壓差由1.8Kpa降至1.2Kpa,B側由 2.5Kpa降至 1.8Kpa(560MW負荷),有效解決了空預器壓差大的問題。

3)、倒掛

目前脫硝裝置運行中脫硝出口與總排口氮氧化物濃度存在偏差,SCR反應器出口NOx濃度均值較煙囪總排口NOx數值偏低10-15mg/m3,導致氮氧化物濃度產生 「倒掛」問題。

通過對比某一天脫硝以及脫硫CEMS在線數據,脫硝A、B側出口均值較脫硫出口低12mg/m3,如圖6所示。

圖6 氮氧化物濃度分布曲線


3

原因分析

1)、在線表計問題

電廠在脫硝反應器入口、出口以及總排口均安裝有CEMS在線測量儀表,便於對污染物排放的實時監控,氮氧化物採用抽取法單點連續測量,並根據O2含量折算成標況下數值。

通過標氣對各測點CEMS裝置進行校驗比對以及使用已校驗的便捷式煙氣測試儀(NOVA PLUS多功能煙氣分析儀)對CEMS裝置尾氣測量比對(差值為1-2mg/m3),排除CEMS在線儀表測量誤差造成的影響。

2)、脫硝出口截面NOX濃度分布均勻性差、測點布置問題

脫硝使用的催化通道橫截面積過大,無法達到NOx、氧均勻分布,無法將催化還原反應達到最大的結果。

根據上面脫硝出口NOx濃度分布數值可以看出,靠近煙道中心位置的NOx濃度較高,依次向兩側遞減,同時在同一測孔截面上不同深度的NOx濃度分布也不均勻,各測點不同深度的濃度值差異較大。

CEMS在線取樣點布置偏離煙道中心,且只有一個深度的測量值,代表性較差,在脫硝實際運行中煙氣流場不能做到完全分布均勻,只有單點測量的CEMS數值是造成脫硝出口NOx濃度較總排口低(即倒掛)的主要原因。

3)、運行控制方式

目前機組運行中的脫硝控制方式普遍採用脫硝出口NOx濃度為控制點來保證氮氧化物濃度排放達標,這種控制方式也會導致倒掛現象的產生。而且如果僅考慮SCR反應器出口濃度的變化,而忽略SCR反應器進口NOx濃度過高,一味將出口濃度設定偏低的話,有可能會超出催化劑的脫硝能力,容易造成噴氨過量、催化劑提前失效、空預器堵塞等。


4

解決方法

1)、調整NOx出口測點位置,增加在線取樣點,接近煙道截面中心位置有利於測量準確,根據不同機組煙道截面位置不同,不能一概而論選擇定值進行在線取樣點的安裝。

2)、定期對脫硫、脫硝的進出口NOx濃度進行比對,結合試驗數據,掌握機組脫硝系統出口、總排口斷面的NOx濃度分布情況,及時調整在線測點的位置或者儀表。

3)通過噴氨優化調整試驗,修正SCR反應器出口NOx濃度值、改善NOx濃度分布均勻性,避免脫硝運行中煙氣流場的不均勻分布,導致在線採樣點的CEMS示值誤差。

4)綜合脫硝效率和脫硝出口NOx濃度值因素,合理調整機組脫硝裝置的運行控制。


來源:中國大唐集團科學技術研究院網站

關鍵字: