引言

近年(nian)來由(you)于我(wo)國霧霾天氣(qi)愈發(fa)嚴重(zhong)，國家和地(di)方政府加(jia)大(da)控制煙氣(qi)排(pai)放(fang)(fang)污染(ran)物(wu)(wu)(wu)力度，提(ti)出一(yi)系列史上(shang)最嚴格(ge)的(de)排(pai)放(fang)(fang)標準。早在2011年(nian)7月發(fa)布的(de)《火電(dian)(dian)廠大(da)氣(qi)污染(ran)物(wu)(wu)(wu)排(pai)放(fang)(fang)標準》（GB13223-2011）中，對不(bu)同地(di)區、不(bu)同燃(ran)煤(mei)機(ji)組(zu)(zu)(zu)的(de)NOX排(pai)放(fang)(fang)進行(xing)了嚴格(ge)的(de)規(gui)定，其(qi)(qi)中重(zhong)點地(di)區排(pai)放(fang)(fang)標準要(yao)求氮氧化(hua)物(wu)(wu)(wu)≤100mg/Nm3。2014年(nian)9月國家三部委又下發(fa)《煤(mei)電(dian)(dian)節能減排(pai)升(sheng)級與改造行(xing)動計(ji)劃（2016-2020年(nian)）》，要(yao)求到2020年(nian)，現役60萬(wan)(wan)千瓦(wa)及(ji)以(yi)上(shang)燃(ran)煤(mei)機(ji)組(zu)(zu)(zu)、東部地(di)區30萬(wan)(wan)千瓦(wa)及(ji)以(yi)上(shang)公(gong)用(yong)燃(ran)煤(mei)發(fa)電(dian)(dian)機(ji)組(zu)(zu)(zu)、10萬(wan)(wan)千瓦(wa)及(ji)以(yi)上(shang)自(zi)備燃(ran)煤(mei)發(fa)電(dian)(dian)機(ji)組(zu)(zu)(zu)及(ji)其(qi)(qi)它有(you)條件的(de)燃(ran)煤(mei)發(fa)電(dian)(dian)機(ji)組(zu)(zu)(zu)，改造后(hou)大(da)氣(qi)污染(ran)物(wu)(wu)(wu)排(pai)放(fang)(fang)濃(nong)度要(yao)求基本(ben)達(da)到燃(ran)氣(qi)輪(lun)機(ji)組(zu)(zu)(zu)排(pai)放(fang)(fang)限值，即煙塵≤10mg/Nm3、SO?≤35mg/Nm3、氮氧化(hua)物(wu)(wu)(wu)≤50mg/Nm3。這就對脫(tuo)硝裝置的(de)達(da)標排(pai)放(fang)(fang)提(ti)出了更高的(de)要(yao)求，目前(qian)已經(jing)投(tou)運的(de)SCR脫(tuo)硝出口、總排(pai)口都設(she)置有(you)CEMS在線監測儀表(biao)，其(qi)(qi)中總排(pai)口的(de)CEMS在線測量數(shu)據上(shang)傳(chuan)至當地(di)環(huan)保部門。

在實際運行過程(cheng)中，也逐漸暴(bao)露出一些較(jiao)為普(pu)遍的問題，如：煙氣流場(chang)分布(bu)均(jun)勻性、流速(su)和煙溫控制、AIG噴氨分配、催化劑性能、CEMS在線測點布(bu)置等，影響機組的安全、穩(wen)定運行，同時(shi)也給節(jie)能減排工作(zuo)帶來困難。

本文(wen)通過對某廠2號機組(zu)脫硝運行中經常發(fa)生的SCR出(chu)口與煙囪入口測(ce)量NOx濃度值“倒掛”問題（即總(zong)排(pai)口測(ce)量值大(da)于SCR出(chu)口測(ce)量值產生的偏差問題）進(jin)行簡單分析，便(bian)于發(fa)電企業及時排(pai)查問題來源(yuan)，優化脫硝系統的日常運行管理(li)。

概述

1系統概況

某(mou)廠2號機組為(wei)660MW超(chao)臨(lin)界直流燃煤機組，脫硝(xiao)系統采用(yong)低(di)氮燃燒和(he)選擇(ze)性催化(hua)還(huan)(huan)原(yuan)法(SCR)工藝，高(gao)含(han)塵布(bu)置(zhi)，即SCR反應器(qi)布(bu)置(zhi)在鍋爐(lu)省煤器(qi)出和(he)空氣預熱器(qi)之間，不(bu)設旁路系統，還(huan)(huan)原(yuan)劑為(wei)液氨。設計入口NOx為(wei)250mg/m3，脫硝(xiao)裝(zhuang)置(zhi)安裝(zhuang)了備用(yong)層(ceng)催化(hua)劑，即目前為(wei)“2+1”層(ceng)催化(hua)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(an)逃逸

在570MW負荷下，脫硝A、B側出口各測孔不(bu)同深度NOx濃度和氨逃逸(yi)量差(cha)別較大，如(ru)圖(tu)1所示。

圖(tu)1 脫(tuo)硝A側(ce)出口NOx濃(nong)度(du)分布（570MW）

圖2 脫硝A側出口(kou)氨逃逸分(fen)布（570MW）

由圖1、圖2可知，脫硝(xiao)A側出口(kou)各(ge)測(ce)孔NOX濃(nong)度(du)(du)(du)分布均(jun)(jun)勻性差(cha)(cha)，NOx濃(nong)度(du)(du)(du)相對平均(jun)(jun)標準偏差(cha)(cha)為52.8%（其中，部分測(ce)孔的(de)深度(du)(du)(du)3處(chu)NOx濃(nong)度(du)(du)(du)非常大，且對應的(de)噴(pen)氨支管原(yuan)始開(kai)度(du)(du)(du)均(jun)(jun)處(chu)于最大狀(zhuang)態，優化(hua)調整過程中，無法(fa)對測(ce)孔的(de)深度(du)(du)(du)3處(chu)NOx濃(nong)度(du)(du)(du)進(jin)行調平，初步判斷(duan)造(zao)成(cheng)這種現象(xiang)的(de)原(yuan)因是(shi)對應的(de)噴(pen)氨支管堵塞(sai)）。氨逃逸平均(jun)(jun)值(zhi)為4.9ppm，且多數測(ce)孔氨逃逸濃(nong)度(du)(du)(du)均(jun)(jun)超過設(she)計(ji)值(zhi)2.5ppm。

脫硝B側出(chu)口NOx濃度及氨逃逸分布見圖(tu)3、圖(tu)4。

圖3 脫硝B側(ce)出口(kou)NOx濃度分布（570MW）

圖4 脫(tuo)硝B側出口氨逃逸分布（570MW）

由圖(tu)3、圖(tu)4可知，脫(tuo)硝B側出口各測孔(kong)NOx濃度分布均勻性差，NOx濃度相對平(ping)均標準(zhun)偏差為78.0%，氨(an)逃(tao)逸平(ping)均值為2.9ppm。

2）、空預器壓(ya)差

該廠2號機組于2016年(nian)12月(yue)(yue)完成超低排放改造，脫(tuo)硝系統新增(zeng)一層(ceng)催化劑。2017年(nian)11月(yue)(yue)，2號機組氨耗量逐漸增(zeng)大，空(kong)預(yu)器壓差也有(you)上升的趨勢，2018年(nian)1月(yue)(yue)初，560MW工況條件(jian)下，A、B側空(kong)預(yu)器壓差分別上升至1.8KPa、2.5KPa。

經噴氨優化調(diao)整后，空預器壓差變化如圖5所(suo)示。

圖5 空預(yu)器壓差變化（2018.01.08-2018.01.19）

從(cong)圖5可以看出(chu)（紅色代表機(ji)組負荷，藍色代表A側空預器(qi)壓(ya)差，綠色代表B側空預器(qi)壓(ya)差），通過噴氨優化調(diao)整試驗(yan)，使得氨逃(tao)逸(yi)濃度、空預器(qi)壓(ya)差得到明顯的降低(di)，其中A側空預器(qi)壓(ya)差由1.8Kpa降至(zhi)1.2Kpa，B側由 2.5Kpa降至(zhi) 1.8Kpa（560MW負荷），有(you)效解(jie)決(jue)了空預器(qi)壓(ya)差大(da)的問題。

3）、倒掛

目前脫(tuo)硝裝(zhuang)置運行中脫(tuo)硝出口(kou)與總排(pai)口(kou)氮(dan)氧(yang)化物(wu)(wu)濃(nong)度(du)存在偏(pian)差，SCR反(fan)應器(qi)出口(kou)NOx濃(nong)度(du)均值(zhi)(zhi)較煙囪總排(pai)口(kou)NOx數(shu)值(zhi)(zhi)偏(pian)低(di)10-15mg/m3，導致氮(dan)氧(yang)化物(wu)(wu)濃(nong)度(du)產生(sheng) “倒掛”問題(ti)。

通過對比(bi)某一天脫硝以及脫硫CEMS在線數(shu)據，脫硝A、B側出口均值(zhi)較脫硫出口低(di)12mg/m3，如圖6所示。

圖6氮(dan)氧化物濃(nong)度(du)分布曲線

3原因分析

1）、在線(xian)表計(ji)問題

電廠在脫硝反應(ying)器入口、出口以及總排口均安(an)裝有(you)CEMS在線測量儀(yi)表，便(bian)于對污染(ran)物排放的實時監控，氮(dan)氧化物采用抽(chou)取(qu)法單點連(lian)續測量，并根(gen)據O2含量折算成標況(kuang)下數值。

通過標(biao)氣(qi)(qi)對(dui)各測(ce)點CEMS裝置進行校驗比(bi)對(dui)以及使用已校驗的便(bian)捷式(shi)煙氣(qi)(qi)測(ce)試(shi)儀(yi)（NOVA PLUS多功能(neng)煙氣(qi)(qi)分(fen)析儀(yi)）對(dui)CEMS裝置尾氣(qi)(qi)測(ce)量比(bi)對(dui)（差值為1-2mg/m3），排除CEMS在(zai)線儀(yi)表測(ce)量誤差造(zao)成的影響(xiang)。

2）、脫硝出口截(jie)面NOX濃度(du)分布均勻性差(cha)、測(ce)點布置問題

脫硝使用(yong)的催(cui)化通道橫截面積過大(da)，無法達到NOx、氧(yang)均勻分布，無法將催(cui)化還(huan)原反應達到最(zui)大(da)的結果。

根據上面(mian)脫(tuo)硝(xiao)出(chu)口NOx濃度分布數值可以看出(chu)，靠近煙道中心(xin)位置的(de)NOx濃度較高，依次向兩側遞減，同時在同一測孔(kong)截面(mian)上不同深度的(de)NOx濃度分布也(ye)不均勻，各測點(dian)不同深度的(de)濃度值差異較大。

CEMS在線取樣點(dian)布置偏離煙道中心，且只有一個深度的測量值，代表性較(jiao)差，在脫硝(xiao)實際(ji)運(yun)行中煙氣流場不能做到(dao)完(wan)全分(fen)布均勻，只有單(dan)點(dian)測量的CEMS數(shu)值是造成(cheng)脫硝(xiao)出口(kou)NOx濃度較(jiao)總排(pai)口(kou)低（即倒掛）的主要原因。

3）、運行(xing)控制方(fang)式

目前機組運行中的(de)脫硝控制(zhi)方(fang)式普遍采用脫硝出口(kou)NOx濃度(du)(du)(du)為控制(zhi)點來保證氮氧化物濃度(du)(du)(du)排(pai)放達(da)標，這種控制(zhi)方(fang)式也會導致倒掛現象的(de)產生。而且如果(guo)僅考慮SCR反應器出口(kou)濃度(du)(du)(du)的(de)變化，而忽略SCR反應器進(jin)口(kou)NOx濃度(du)(du)(du)過高，一味將出口(kou)濃度(du)(du)(du)設定偏低(di)的(de)話，有可能(neng)會超出催化劑的(de)脫硝能(neng)力，容易造(zao)成噴氨(an)過量、催化劑提(ti)前失(shi)效(xiao)、空預器堵塞等(deng)。

4解決方法

1）、調(diao)整(zheng)NOx出(chu)口測點位(wei)置，增加在線(xian)取樣點，接近煙道截面中心位(wei)置有利(li)于測量準確，根據不同機組煙道截面位(wei)置不同，不能一概而論(lun)選擇定(ding)值進行在線(xian)取樣點的安裝。

2）、定期對脫(tuo)硫、脫(tuo)硝(xiao)(xiao)的進出口(kou)NOx濃(nong)度進行(xing)比對，結合試驗(yan)數據(ju)，掌(zhang)握機組脫(tuo)硝(xiao)(xiao)系統出口(kou)、總排口(kou)斷面的NOx濃(nong)度分(fen)布情(qing)況(kuang)，及時調整(zheng)在線測點的位置或者儀表。

3）通過(guo)噴(pen)氨優化調整試驗，修(xiu)正SCR反應器出口(kou)NOx濃度值、改(gai)善NOx濃度分布(bu)均(jun)勻性，避免脫(tuo)硝運行中煙氣流場的(de)(de)不均(jun)勻分布(bu)，導致在(zai)線采樣(yang)點(dian)的(de)(de)CEMS示值誤差(cha)。

 4）綜合脫(tuo)硝(xiao)效率和脫(tuo)硝(xiao)出口NOx濃度值因素(su)，合理調整機組脫(tuo)硝(xiao)裝(zhuang)置的(de)運行(xing)控制(zhi)。