煙氣脫硝工程的熱態(tài)調(diào)試分析

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摘  要：闡述了選擇性催化還原(scr) 脫硝技術(shù)的原理和系統(tǒng)組成，并以滇東雨汪能源有限公司滇東第二發(fā)電廠2×600 mw機(jī)組2號(hào)煙氣脫硝系統(tǒng)為例，闡述了scr 煙氣脫硝工程的熱態(tài)調(diào)試過(guò)程，分析了調(diào)試過(guò)程中值得注意的問(wèn)題，以便為類似的脫硝工程調(diào)試提供參考。 

關(guān)鍵詞:煙氣脫硝；選擇性催化還原技術(shù)(scr)；工程調(diào)試；鍋爐  中圖分類號(hào)：tp336            文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a            文章編號(hào)：2095-1302(2012)09-0043-03  analysis of thermal state commissioning in flue gas denitrification engineering  tian  ping  (xi’an thermal power research institute co., ltd., xi’an 710032, china)  abstract: the theory and system constitution of selective catalytic reduction (scr) denitrification technique are introduced in this pape. taking a 600mw unit of a certain power plant in diandong of  china as an example, this paper elaborates on the commissioning process of the flue gas  denitrification engineering of scr, and then analyzes the key problems during the commissioning, which can be used as reference of similar denitrification project commissioning in the future.  keywords: flue gas denitrification; selective catalytic reduction (scr); commissioning; boiler  0  引  言  我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主， 燃煤產(chǎn)生的氮氧化物(nox)是造成大氣污染的主要污染源之一， 這種污染會(huì)形成酸雨， 還會(huì)導(dǎo)致光化學(xué)煙霧， 危害人類健康。電站鍋爐是nox的排放大戶。氮氧化物是主要的大氣污染物之一，包括一氧化氮、二氧化氮、一氧化二氮、三氧化二氮、五氧化二氮等多種氮的氧化物，火電廠排放的氮氧化物由超過(guò)90%的no和小于10%的no2組成。  1  煙氣脫硝系統(tǒng)工藝原理  氣態(tài)氨由空氣稀釋到安全濃度(5%體積濃度)以下后，被注入省煤器出口(脫硝反應(yīng)器入口)的煙道中，與一定溫度下的鍋爐煙氣充分混合。充分混合后的煙氣、空氣及氨的混合物流經(jīng)scr反應(yīng)器中的催化劑層。在催化劑的作用下，煙氣中的nox和氨在催化劑表面發(fā)生充分的化學(xué)還原反應(yīng)，將生成n2和h2o，從而達(dá)到脫除煙氣中nox的目的。  脫硝還原反應(yīng)如下：  4no+4nh3+o2→4n2+6h2o  2no2+4nh3+o2→3n2+6h2o  發(fā)生的副反應(yīng)為：  2so2+o2→2so3  2nh3+so3+h2o→(nh4)2so4  在還原反應(yīng)中，沒(méi)有參加反應(yīng)的nh3稱作氨逃逸。逃逸的氨隨凈煙氣進(jìn)入下游的空氣預(yù)熱器，在預(yù)熱器的低溫段與煙氣中的so3反應(yīng)生成硫酸氫銨。硫酸氫銨是一種粘性物質(zhì)，可沉積在空氣預(yù)熱器的換熱元件表面，會(huì)有對(duì)空預(yù)器造成堵塞和腐蝕的危險(xiǎn)，因此，必須控制氨的逃逸量。  本工程采用蜂窩式催化劑。催化劑的運(yùn)行有一個(gè)最佳溫度范圍，當(dāng)運(yùn)行溫度高于催化劑的最高溫度限制時(shí)，陶瓷材質(zhì)的蜂窩式催化劑將發(fā)生燒結(jié)和脆裂；當(dāng)運(yùn)行溫度低于催化劑的最低溫度限制時(shí)，則容易生成硫酸氫銨，生成的硫酸氫銨附著在催化劑表面將堵塞催化劑孔，從而導(dǎo)致催化劑活性降低，影響脫硝效率，并會(huì)影響下游鍋爐空預(yù)器的性能。催化劑的最低溫度與煙氣中的nh3和so3的濃度有關(guān)，兩者濃度越高，催化劑的最低溫度限值越高。scr運(yùn)行溫度不得低于催化劑的最低溫度限值，否則應(yīng)停止噴入氨，停運(yùn)scr裝置。本工程催化劑的運(yùn)行溫度范圍為330～450 ℃。  2  主要設(shè)備概況  云南滇東雨汪能源有限公司滇東第二發(fā)電廠2×600 mw機(jī)組2號(hào)煙氣脫硝系統(tǒng)是由北京博奇公司設(shè)計(jì)并由北京博奇電力科技有限公司和北京巴威供貨。該系統(tǒng)采用選擇性催化還原法(scr)脫硝方案，系統(tǒng)布置于省煤器之后，空預(yù)器之前，屬于高塵布置方式。還原劑為液氨經(jīng)過(guò)蒸汽加熱蒸發(fā)而成的氨氣。系統(tǒng)主要的設(shè)備包括兩個(gè)液氨存儲(chǔ)罐、兩臺(tái)卸料壓縮機(jī)、兩個(gè)蒸發(fā)槽、一個(gè)廢氨稀釋槽及一些安全輔助設(shè)施等，脫硝系統(tǒng)入口設(shè)計(jì)煙氣參數(shù)如表1所列。  3  設(shè)計(jì)工藝流程  本設(shè)計(jì)具有如下兩個(gè)工藝流程：  流程1：液氨從儲(chǔ)存罐→調(diào)節(jié)閥→蒸發(fā)器→儲(chǔ)存罐→入口減壓閥→緩沖罐→scr反應(yīng)區(qū)調(diào)節(jié)閥→scr反應(yīng)區(qū)  流程2：液氨從儲(chǔ)存罐→液氨調(diào)節(jié)閥→蒸發(fā)器→減壓閥→緩沖罐→scr反應(yīng)區(qū)調(diào)節(jié)閥→scr反應(yīng)區(qū)  流程1采用蒸發(fā)器將儲(chǔ)存罐液氨加熱到15℃，液氨從儲(chǔ)存罐通過(guò)緩沖罐減壓閥控制壓力(0.3～0.4mpa)，scr反應(yīng)區(qū)調(diào)節(jié)閥控制流量的方式運(yùn)行。流程2則采用液氨經(jīng)蒸發(fā)器加熱通過(guò)液氨調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)壓力，減壓閥控制氨氣壓力，scr反應(yīng)區(qū)調(diào)節(jié)閥控制流量的方式運(yùn)行。圖1所示是高塵布置scr 反應(yīng)系統(tǒng)的示意圖。  實(shí)際上，上述設(shè)計(jì)工藝流程存在著一些缺陷。比如氨氣逃逸測(cè)點(diǎn)未裝，無(wú)法監(jiān)視氨氣逃逸測(cè)點(diǎn)；緩沖罐入口減壓閥不能起到減壓效果；核實(shí)scr反應(yīng)區(qū)調(diào)節(jié)閥不能滿足設(shè)計(jì)流量要求等。  4  調(diào)  試  投運(yùn)前，先對(duì)各個(gè)噴氨格柵進(jìn)行手動(dòng)節(jié)流閥調(diào)整，以使每個(gè)噴氨格柵的氨氣流量均勻，同時(shí)對(duì)氨氣輸送系統(tǒng)再次進(jìn)行嚴(yán)密性檢查，確認(rèn)無(wú)泄漏后，開(kāi)始試投運(yùn)行。機(jī)組負(fù)荷在405mw，scr反應(yīng)區(qū)a/b調(diào)節(jié)閥開(kāi)度80%時(shí)，調(diào)節(jié)氨氣供應(yīng)壓力，氨氣壓力與氨氣流量的對(duì)應(yīng)參數(shù)如表2所列。  根據(jù)表2，當(dāng)氨氣在設(shè)計(jì)壓力0.24～0.45 mpa時(shí)，因scr反應(yīng)區(qū)氨氣調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)為dn25，氨氣壓力在0.45 mpa且調(diào)節(jié)閥開(kāi)度為80%時(shí)，供應(yīng)氨氣的最大流量為83.7 kg/h，其不能滿足設(shè)計(jì)要求的氨氣流量。  由于緩沖罐入口減壓閥不能起到減壓的效果，且scr反應(yīng)區(qū)調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)流量偏小，為了能增加電廠效益，及時(shí)投入脫硝系統(tǒng)，因此，筆者采用液氨從儲(chǔ)存罐→蒸發(fā)器入口調(diào)節(jié)閥→蒸發(fā)器→減壓閥→緩沖罐的運(yùn)行方式，通過(guò)氨區(qū)蒸發(fā)器入口調(diào)節(jié)閥控制氨氣壓力，scr反應(yīng)區(qū)調(diào)節(jié)閥旁路開(kāi)一定的開(kāi)度和調(diào)節(jié)閥共同調(diào)節(jié)控制氨氣流量的方式運(yùn)行，同時(shí)采取以下措施：  (1)  因反應(yīng)區(qū)出口未設(shè)計(jì)氨氣逃逸測(cè)點(diǎn)，控制脫硝效率在80%～90%之間，最高不超過(guò)90%，監(jiān)視反應(yīng)器出口so2的變化及空預(yù)器前后的壓差，控制so2轉(zhuǎn)化率小于1%。  (2)  由于氨氣和空氣混合后的體積分?jǐn)?shù)為16%～25%時(shí)易引燃爆炸，控制氨氣/空氣體積之比在5%左右。  (3)  機(jī)組升、降負(fù)荷時(shí)，提前10 min調(diào)節(jié)蒸發(fā)器出口壓力設(shè)定值，每次增減出力壓力設(shè)定值為0.03 mpa，間隔10 min操作一次?？刂泼撓跣什怀^(guò)90%，如果蒸發(fā)器出口壓力小于0.2 mpa且延時(shí)10 min后脫硝效率仍高于90%，可減小氨氣調(diào)節(jié)閥旁路手動(dòng)閥，直至脫硝效率在80%～90%之間。  (4)  scr反應(yīng)區(qū)氨氣壓力小于0.1 mpa會(huì)出現(xiàn)保護(hù)動(dòng)作，從而關(guān)閉scr反應(yīng)區(qū)氨氣氣動(dòng)快關(guān)閥及跳蒸發(fā)器系統(tǒng)，因此，應(yīng)控制scr反應(yīng)區(qū)氨氣壓力不小于0.15 mpa，以防止保護(hù)動(dòng)作。如果因壓力低引起跳閘，應(yīng)立即恢復(fù)系統(tǒng)，并啟動(dòng)蒸發(fā)器系統(tǒng)，按正常啟動(dòng)順序控制氨氣流量增加不超過(guò)40 kg/h，根據(jù)出口nox變化情況，每間隔10 min操作一次，防止氨氣逃逸率偏大。  保證蒸發(fā)器蒸汽暢通，如果因溫度低蒸發(fā)器跳閘，恢復(fù)蒸發(fā)器運(yùn)行時(shí)，為了防止氨氣溫度與水溫溫差過(guò)大，每次應(yīng)緩慢提升設(shè)定水溫。  5  滿負(fù)荷試運(yùn)行及相關(guān)試驗(yàn)  脫硝系統(tǒng)進(jìn)入整套啟動(dòng)及168 h運(yùn)行，機(jī)組負(fù)荷在345～600 mw，可進(jìn)行脫硝系統(tǒng)相關(guān)試驗(yàn)，脫硝效率在80%左右對(duì)噴氨格柵手動(dòng)節(jié)流閥進(jìn)行微調(diào)，并使每個(gè)噴氨格柵的氨氣流量均勻。168 h運(yùn)行控制脫硝效率在80%～90%，出口nox含量在100 ppm左右，各參數(shù)均在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)，可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。脫硝系統(tǒng)投運(yùn)時(shí)，吹灰系統(tǒng)每天應(yīng)吹掃2次以上，以保證反應(yīng)器前后壓差在控制范圍之內(nèi)。  滿負(fù)荷試運(yùn)期間，脫硝效率設(shè)定在80%。脫硝效率、氨氣流量、催化劑的壓差、空預(yù)器壓差、反應(yīng)器出口氮氧化物含量、氨氣含量、氧氣含量、蒸發(fā)器的水位和溫度、緩沖罐的壓力、液氨存儲(chǔ)罐壓力和溫度、液氨的液位、稀釋風(fēng)機(jī)的電流和母管壓力均在設(shè)計(jì)參數(shù)范圍之內(nèi)。其運(yùn)行參數(shù)見(jiàn)表3所列。  6  結(jié)  語(yǔ)  實(shí)際運(yùn)行時(shí)，在系統(tǒng)噴氨后，還要注意反應(yīng)器出口的氨氣濃度不能超過(guò)3 ppm，否則，要檢查噴氨是否均勻，如有可能，還要測(cè)試反應(yīng)器入口的煙氣流場(chǎng)和氮氧化物分布流程，以個(gè)別地調(diào)整注氨格柵的注氨流量。如果短時(shí)間不能解決氨氣濃度超過(guò)3 ppm的問(wèn)題，那么，還需要降低脫硝效率，減少氨氣的注入量。把氨逃逸率降低至允許的數(shù)值后，再查找氨逃逸率高的原因。只有把氨逃逸率高的問(wèn)題解決后，才能繼續(xù)增大氨氣注入量，直到達(dá)到scr出口nox的設(shè)計(jì)參數(shù)。此外，還應(yīng)注意以下事項(xiàng)：  (1)  檢查并確認(rèn)反應(yīng)器出口的氮氧化物分析儀、氨氣分析儀、氧量分析儀工作正常，測(cè)量準(zhǔn)確。如有問(wèn)題，要及時(shí)處理。  (2)  檢查每個(gè)反應(yīng)器的每層注氨格柵的氨氣流量是否均勻，對(duì)流量不均勻的，要通過(guò)調(diào)整手動(dòng)節(jié)流閥，來(lái)使同層注氨格柵的氨氣流量均勻。  (3)  在scr的注氨投入后，要注意監(jiān)視反應(yīng)器進(jìn)出口壓差的變化。如果反應(yīng)器的壓差增加較大，與注氨前比較增加較多，則要注意增加催化劑的吹灰。  (4)  噴淋水的控制閥投入自動(dòng)，注意監(jiān)視液氨存儲(chǔ)罐的溫度和壓力。如果溫度或者壓力超過(guò)高限，噴淋水閥門應(yīng)自動(dòng)打開(kāi)，否則要手動(dòng)打開(kāi)噴淋水閥，以降低液氨存儲(chǔ)罐的溫度和壓力。  參  考  文  獻(xiàn)  [1] 王明智.國(guó)內(nèi)煙氣脫硝技術(shù)的應(yīng)用[j].沿海企業(yè)與科技，?2011(2)：31-34.  [2] 周麗麗.煙氣脫硝反應(yīng)器氣體預(yù)分布器結(jié)構(gòu)和混合性能研究[d]. 北京：北京化工大學(xué)，2010.  [3] 陳蓮芳.脫硝反應(yīng)器流場(chǎng)與反應(yīng)物混合模擬優(yōu)化[d].濟(jì)南：山東大學(xué)，2011.  [4] 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