脫(tuo)硝系統自超低排放改造后，出(chu)口由200mg/Nm3調整為50mg/Nm3，脫(tuo)硝出(chu)口NOx出(chu)現嚴重(zhong)倒(dao)掛(gua)，脫(tuo)硝噴氨自動(dong)調節(jie)閥無(wu)法投入自動(dong)，運行(xing)人(ren)員手動(dong)調節(jie)難(nan)度(du)大(da)，造成還(huan)原(yuan)劑(ji)浪費，氨逃逸加大(da)，空預器堵塞(sai)嚴重(zhong)，針對目前現有情(qing)況，針對現場情(qing)況進行(xing)分析探討，解決出(chu)口倒(dao)掛(gua)問題。

1.前言

NOx是(shi)主要大(da)氣污染物之一，對(dui)環境危害非常嚴重，而火力發電是(shi)NOx的(de)(de)主要排(pai)放源。近年來，我(wo)國氮氧(yang)(yang)化物排(pai)放量隨著能(neng)源消費的(de)(de)快速(su)增長而迅速(su)上升(sheng)，為了改善日(ri)益惡化的(de)(de)生態環境，2015年環保(bao)部(bu)(bu)等三(san)部(bu)(bu)委發布《全面實施燃煤(mei)電廠超低排(pai)放和節能(neng)改造工(gong)作方案》，進一步(bu)明(ming)確(que)要求(qiu)：東(dong)、中(zhong)、西部(bu)(bu)地區分別于2017年、2018年、2020年前實現超低排(pai)放，其中(zhong)NOx排(pai)放標準為不高于50mg/m3（在(zai)基(ji)準氧(yang)(yang)含量6%條(tiao)件下）。

目前選擇性催化還原（SCR）煙氣脫硝技術作為一(yi)種主(zhu)要(yao)的高(gao)效(xiao)NOx控制(zhi)技術在(zai)燃(ran)煤(mei)發電機組(zu)中得到廣泛應(ying)用。在(zai)超低排放背景(jing)下，要(yao)求進一(yi)步提(ti)高(gao)SCR脫硝效(xiao)率(lv)，為了(le)獲得理(li)想的NOx去除(chu)率(lv)和低NH3逃逸(yi)量，更(geng)需要(yao)對煙氣中的NOx進行精準在(zai)線監測與(yu)優化噴氨控制(zhi)。

但由于SCR裝置(zhi)進出口煙道截面比(bi)較大，且直管段比(bi)較短，同一(yi)截面煙氣流場分布(bu)存在(zai)(zai)著較大的(de)差異，導(dao)致NOx濃(nong)度(du)場分布(bu)不(bu)(bu)均，從而造(zao)成脫硝催化還原(yuan)(yuan)反(fan)應所需的(de)氨氮(dan)摩爾比(bi)分布(bu)不(bu)(bu)均，因(yin)此實(shi)際運(yun)行(xing)中普遍存在(zai)(zai)NOx倒掛、局部區域的(de)過量噴(pen)氨，直接導(dao)致大量的(de)氨逃逸，并生成硫酸(suan)氫銨造(zao)成空預(yu)器(qi)的(de)堵塞，嚴重影響了(le)機組的(de)安全穩定運(yun)行(xing)。而傳統的(de)單點(dian)抽(chou)樣(yang)測(ce)量或原(yuan)(yuan)位(wei)測(ce)量法，不(bu)(bu)能準確(que)的(de)反(fan)映煙道內的(de)NOx濃(nong)度(du)分布(bu)。

此外，由(you)于反(fan)應器入(ru)口NOx濃(nong)度較高(gao)(gao)且波(bo)動幅(fu)度大(da)(da)以及(ji)(ji)負荷波(bo)動頻繁(fan)，脫硝系統普遍存在噴氨(an)自動無法正常投入(ru)的問(wen)題(ti)，同樣造成(cheng)排放超標，氨(an)耗量偏(pian)高(gao)(gao)，氨(an)逃(tao)逸偏(pian)大(da)(da)，在空預器及(ji)(ji)冷段設備形成(cheng)硫酸氫(qing)銨造成(cheng)堵塞問(wen)題(ti)，影響機(ji)組的安(an)全穩定運(yun)行(xing)。

2.倒掛概念(nian)：

NOX濃(nong)度倒(dao)掛(gua)是指SCR出口(kou)NOX濃(nong)度小于(yu)煙囪(cong)入口(kou)NOX濃(nong)度；

3.倒掛的現象：

3.1脫(tuo)硝出(chu)口(kou)(kou)NOx濃度低于脫(tuo)硫(liu)出(chu)口(kou)(kou)NOx濃度，例如(ru)脫(tuo)硝兩側出(chu)口(kou)(kou)NOx濃度維持在(zai)(zai)10mg/Nm3左右波(bo)動(dong)(dong)，脫(tuo)硫(liu)出(chu)口(kou)(kou)NOx濃度則在(zai)(zai)35mg/Nm3左右波(bo)動(dong)(dong)。

3.2根(gen)據脫(tuo)硝出(chu)口(kou)(kou)NOx濃(nong)度調整噴氨(an)量，脫(tuo)硝出(chu)口(kou)(kou)NOx濃(nong)度不超排(pai)，脫(tuo)硫出(chu)口(kou)(kou)NOx濃(nong)度可能超排(pai)。

3.3脫硝(xiao)單(dan)側(ce)出口NOx濃度(du)過高(gao)或過低對(dui)脫硫出口數據(ju)無影響。

3.4 脫硝噴氨(an)調節閥(fa)參(can)照(zhao)脫硝出口NOx數據(ju)無法投(tou)入(ru)自動(dong)運(yun)行(xing)。

4.淺析產生NOx倒(dao)掛的原因(yin)：

4.1 NOx在煙道里分布不(bu)均，有些(xie)鍋爐燃(ran)燒(shao)不(bu)穩定，NOx濃(nong)度排放(fang)不(bu)均勻，隨著煙氣流(liu)場發生變化，NOx在煙道內呈現無規(gui)律(lv)分布，譬(pi)如煙道中間NOx比(bi)兩(liang)邊高出許多，或者(zhe)是偏少很(hen)多。

4.2 煙氣和氨(an)(an)氣混合不(bu)均勻，反應不(bu)充分(fen)，造成(cheng)局部(bu)區域氣氨(an)(an)噴(pen)入(ru)量(liang)過多或過少，氨(an)(an)逃逸量(liang)增大。就目前國內(nei)(nei)大多脫硝系統噴(pen)氨(an)(an)格柵閥(fa)(fa)門為手動閥(fa)(fa)門，熱(re)太調試(shi)過后一般不(bu)做(zuo)大的調整(zheng)，也就是說每(mei)個煙道固定(ding)區域噴(pen)入(ru)的氨(an)(an)量(liang)是不(bu)變(bian)(bian)的，或者根據壓(ya)力(li)變(bian)(bian)化(hua)而(er)產(chan)生很小的變(bian)(bian)化(hua)。但煙道內(nei)(nei)NOx分(fen)布是不(bu)固定(ding)的，在升降負荷、磨煤機啟停的情況均會出現NOx分(fen)布發生變(bian)(bian)化(hua)或劇烈波動。

4.3.氮氧化物測點位置(zhi)在煙(yan)道(dao)兩(liang)側，導(dao)(dao)致數據偏差，脫硝系統新建(jian)時脫硝入口(kou)及出(chu)口(kou)NOx數據測量(liang)采用(yong)單點或3點測量(liang)的方式，設(she)置(zhi)的位置(zhi)不一，針(zhen)對W爐(lu)型，省煤器出(chu)口(kou)NOx分布情(qing)況(kuang)一般為中間高(gao)兩(liang)側低(di)，如果再將(jiang)出(chu)口(kou)測點設(she)置(zhi)在煙(yan)道(dao)兩(liang)側，則測量(liang)出(chu)NOx濃度更加不能反(fan)映出(chu)煙(yan)道(dao)內部NOx實際分布情(qing)況(kuang)，導(dao)(dao)致氨氣過噴情(qing)況(kuang)時有發生(sheng)。

5.NOX倒掛(gua)的影響：

5.1液氨(an)的(de)耗(hao)(hao)量增加，不滿足節能降耗(hao)(hao)的(de)要求(qiu)；目(mu)前環(huan)保(bao)形勢嚴(yan)峻(jun)，首各(ge)地(di)地(di)方政(zheng)策影(ying)響，環(huan)保(bao)控制(zhi)要求(qiu)不一(yi)，NOx壓降程度(du)不同，各(ge)脫(tuo)硝設施(shi)為保(bao)證出口(kou)達(da)標排放，通常通過加大噴氨(an)量已達(da)降低(di)出口(kou)的(de)目(mu)的(de)，勢必會造成氨(an)逃逸。

5.2為滿足(zu)煙(yan)囪出口NOX濃度滿足(zu)要求，增大(da)噴(pen)氨量(liang)會造成氨逃逸升高，進而影響下有設備(bei)的運行。

5.3脫硝運(yun)行無法穩(wen)定的控制，對運(yun)行調(diao)整帶來阻力，對達標(biao)排(pai)放帶來影響。

5.4噴(pen)氨自動調(diao)節閥無法(fa)投(tou)入自動，對經濟運行、達標(biao)排(pai)放有一定影響。

6. NOX濃度(du)倒掛(gua)的(de)解決措施

6.1脫硝系(xi)統不進行改造(zao)：

脫硝系(xi)統不進(jin)行噴氨(an)優化改造，可以采(cai)取以下措施緩解(jie)NOx倒掛程(cheng)度(du)(du)，優點是節約投資(zi)成(cheng)本，施工難度(du)(du)不大，但無法(fa)徹底解(jie)決NOx倒掛問題。

6.1.1對SCR出(chu)口進行整體(ti)比(bi)對測試，尋找更(geng)接近脫(tuo)硫(liu)出(chu)口NOx濃度的位(wei)置(zhi)(zhi)，將NOx測量裝置(zhi)(zhi)更(geng)換到此位(wei)置(zhi)(zhi)。

6.1.2增加出(chu)口NOx測點數量，實(shi)時監測煙道內NOx分布(bu)情況，以(yi)保證數據(ju)的準(zhun)確性。

6.1.3定期對CEMS裝(zhuang)置(zhi)進行試驗，以保證測量數據準確。

6.1.4修改現(xian)有的噴(pen)氨(an)自動邏輯，在控制(zhi)上參考煙囪入口NOX濃度(du)(du)，對SCR出口NOX濃度(du)(du)值進行修正，優化噴(pen)氨(an)量。

6.1.5調整噴氨(an)格(ge)柵(zha)手動(dong)蝶(die)閥(fa)，使NOX與氨(an)氣混合更(geng)為均勻。

6.1.6檢修期(qi)間，檢查煙(yan)(yan)道導流板，調整至合(he)適(shi)位置，以保證煙(yan)(yan)氣更為均(jun)勻(yun)。

6.1.7利(li)用檢修期(qi)間，檢查催(cui)化(hua)劑的活性(xing)，對失效催(cui)化(hua)劑進行(xing)更(geng)換(huan)或再生。

6.2 脫(tuo)硝系統(tong)進行(xing)改造，引(yin)進成熟的技改技術路線(xian)。

6.2.1 NOx矩陣式測量系統

目前脫(tuo)硝(xiao)系統(tong)NOx煙氣分析儀通(tong)常采用單(dan)點(dian)或三點(dian)測(ce)量(liang)的方式，由于流場(chang)紊亂(luan)、噴氨(an)不均等因素，單(dan)點(dian)或三點(dian)測(ce)量(liang)數據(ju)不具有代表性(xing)(xing)，不能(neng)保證(zheng)脫(tuo)硝(xiao)系統(tong)進出口NOx和氨(an)逃逸(yi)濃度測(ce)試的準確性(xing)(xing)。

NOx矩陣式測量系統可以(yi)通過網格(ge)法(fa)(fa)在每(mei)側煙道布置6-8個測點(dian)，采用煙氣(qi)抽取稀釋(shi)法(fa)(fa)與(yu)化學發光法(fa)(fa)相結合的方(fang)法(fa)(fa)，實現(xian)同時采樣、分時輪測，在線(xian)監測出口(kou)NOx排放的均勻性。

矩陣(zhen)式測(ce)(ce)量系(xi)(xi)統(tong)的測(ce)(ce)點(dian)分(fen)(fen)區根據脫硝系(xi)(xi)統(tong)流場測(ce)(ce)試、流場模(mo)擬和噴(pen)氨(an)格(ge)柵布(bu)置(zhi)(zhi)方式來確定。建議300MW機組脫硝系(xi)(xi)統(tong)A/B側分(fen)(fen)別布(bu)置(zhi)(zhi)6組噴(pen)氨(an)格(ge)柵，每(mei)組3根支管，結(jie)合流場測(ce)(ce)試結(jie)果形(xing)成的分(fen)(fen)析報(bao)告，單側煙道被(bei)劃分(fen)(fen)為6個網(wang)格(ge)區域(yu)，每(mei)個網(wang)格(ge)區域(yu)設一(yi)(yi)個取(qu)樣探頭，兩(liang)側一(yi)(yi)共12個網(wang)格(ge)區域(yu)抽取(qu)的煙氣經預處理和輪測(ce)(ce)切換裝(zhuang)置(zhi)(zhi)，送入測(ce)(ce)量儀表(biao)，左右兩(liang)側共同配置(zhi)(zhi)一(yi)(yi)套測(ce)(ce)量儀表(biao)系(xi)(xi)統(tong)。

在目前國內市場中，NOx的(de)測(ce)量基于(yu)三種原理：化(hua)(hua)學發(fa)光法、非(fei)分散(san)紅外法、紫外差分法。化(hua)(hua)學發(fa)光法的(de)儀器(qi)檢出限最低，在測(ce)定低濃度時準確性最好(hao)。

稀釋法(fa)(fa)的(de)(de)煙氣(qi)抽取(qu)法(fa)(fa)與化學(xue)發(fa)(fa)光法(fa)(fa)相結合(he)，具有不用除(chu)水，系(xi)統簡(jian)單的(de)(de)優勢，大大降低了故(gu)障停運概率和維(wei)護成本。尤其適合(he)超低排放后的(de)(de)NOx測量。通過對(dui)比分析，采用稀釋法(fa)(fa)與化學(xue)發(fa)(fa)光法(fa)(fa)相結合(he)的(de)(de)NOx分析儀是(shi)比較理想的(de)(de)選擇。

6.2.2 噴氨分區控制系統

建議300MW機組脫(tuo)硝系(xi)統(tong)(tong)將噴氨(an)(an)格柵每(mei)側分為(wei)6個(ge)區，共(gong)12個(ge)區。每(mei)個(ge)區域(yu)的(de)噴氨(an)(an)支管由一個(ge)噴氨(an)(an)調(diao)(diao)節(jie)閥控制，共(gong)計12個(ge)噴氨(an)(an)調(diao)(diao)節(jie)支閥，噴氨(an)(an)調(diao)(diao)節(jie)支閥信(xin)號直接(jie)接(jie)入PLC系(xi)統(tong)(tong)，根(gen)據多點測量數據結果進(jin)行(xing)調(diao)(diao)節(jie)閥開度調(diao)(diao)整。

此外，采用(yong)基(ji)于(yu)歷史(shi)數據分析的(de)智能噴氨格柵均衡控(kong)制(zhi)算法。噴氨格柵均衡控(kong)制(zhi)算法不但要(yao)考(kao)慮到(dao)出口NOx的(de)實時測量值，還(huan)要(yao)結合出口NOx的(de)歷史(shi)數據。

7.結論(lun)

脫硝系統(tong)超低排放改造后(hou)NOx倒掛(gua)、無法投入自(zi)動運行、氨逃逸(yi)過大(da)，空(kong)預(yu)器堵(du)塞(sai)嚴重等是目(mu)前(qian)所(suo)有脫硝系統(tong)正面臨(lin)的普遍問(wen)題(ti)，各公司皆在探(tan)(tan)索解(jie)決方(fang)案，但還沒(mei)有哪個(ge)公司能夠真正的解(jie)決，均在探(tan)(tan)索實驗階段，NOx矩陣式測(ce)量(liang)+噴氨分區(qu)控制這條(tiao)技術路線個(ge)人(ren)認為相對比較成熟，可以較好的解(jie)決NOx倒掛(gua)問(wen)題(ti)。