李其浩，姜仕涛

（1.华电国际电力股份有限公司技术服务中心，济南 250014；华电青岛发电有限公司，山东 青岛 266031）

·发电技术·

670 MW机组SCR脱硝系统喷氨优化试验研究

李其浩1，姜仕涛2

（1.华电国际电力股份有限公司技术服务中心，济南 250014；华电青岛发电有限公司，山东 青岛 266031）

以华电潍坊发电有限公司670 MW机组SCR烟气脱硝装置为研究对象，通过调整各喷氨支管阀门开度、SCR出口NOx浓度最低控制值试验，提高SCR出口NOx浓度分布均匀性，确定出口NOx浓度合理控制值，降低氨逃逸。结果表明，喷氨优化试验后，A、B侧反应器出口NOx质量浓度分布相对标准偏差分别由25.46%、31.91%降至9.55%、11.48%；综合考虑各项因素，建议机组SCR出口NOx质量浓度运行控制值高于35 mg／m3，可避免正常运行中氨逃逸高于设计值的现象。

烟气脱硝；SCR；优化；最低氮氧化物控制值；氨逃逸

0 引言

随着我国对火电机组NOx执行超低排放的要求，部分机组出现喷氨量大，氨（NH3）逃逸率高，锅炉空预器差压异常升高的现象，甚至影响机组正常运行，因此要求锅炉选择性催化还原（SCR）烟气脱硝系统更高效、更稳定地运行。SCR脱硝技术的核心是催化剂和氨喷射混合系统，其中氨喷射混合系统设计的优劣和实际运行中喷氨的合理性影响脱硝装置第一层催化剂入口截面的NH3／NOx摩尔比及其分布，进而影响到整体脱硝效率、氨逃逸率及空预器硫酸氢铵堵塞程度［1-5］。在满足NOx排放质量浓度不超过50 mg／m3的原则下，确定合理的SCR出口NOx浓度控制值非常重要，如果出口NOx浓度控制值过低，会造成喷氨过量，氨逃逸增加，空预器压差升高。

以华电潍坊发电有限公司670 MW机组SCR烟气脱硝装置为研究对象，通过对SCR喷氨系统进行优化试验，提高NH3／NOx摩尔比分布的均匀性；通过对SCR出口NOx浓度不同控制值试验，确定运行中最低出口NOx浓度控制值。在NOx达标排放的前提下，尽量减少喷氨量，降低NH3逃逸，减轻空预器堵塞和对锅炉运行不利影响。

1 研究对象和试验方法

1.1 研究对象

机组锅炉是上海锅炉厂有限公司生产的超临界参数变压运行直流锅炉，型号为SG-2102／25.4-M954。设计煤种为山西晋中地区贫煤，采用低NOx同轴燃烧系统（LNCFS），煤粉燃烧器为四角布置、切向燃烧、摆动式。机组烟气脱硝采用高灰型 SCR工艺，布置三层板式催化剂，还原剂为液氨。脱硝系统设计指标见表1。该机组设置A、B两套SCR反应器，每套喷氨系统设置18支手动蝶阀，编号A1，A2，…，A18，B1，B2，…，B18，两支相邻蝶阀一组，单号蝶阀对应烟道深的部分，双号蝶阀对应烟道浅的部分。

表1 脱硝设计参数及性能指标

1.2 试验方法

每套SCR反应器入口、出口烟道均匀布置8个法兰测孔 （由A至B反应器依次编号A1，A2，…，A8，B1，B2，…，B8）进行烟气取样，每个测孔烟气取样深度分别为1.0 m、2.0 m、3.0 m，编号分别为p1、p2、p3。

根据DL／T 260—2012《燃煤电厂烟气脱硝装置性能验收试验规范》，通过网格法，采用VARIO plus烟气分析仪，测量SCR入口、出口NOx浓度，采用LDAS-3000激光测试仪，测量SCR出口NH3浓度。

表2 优化前A侧、B侧SCR入口实测NOx质量浓度 mg/m3

表3 优化前A侧、B侧SCR出口实测NOx质量浓度 mg/m3

2 结果与讨论

2.1 喷氨系统优化试验

在同一锅炉负荷下，根据喷氨优化试验测试的出口各测点NOx质量浓度原始数据，调整NOx相对标准偏差大所对应的喷氨支管阀门开度，再次测量各测点NOx质量浓度。通过多次调整喷氨支管阀门开度，直至NOx浓度相对标准偏差低于15%。

喷氨系统优化前，A、B侧SCR入口NOx质量浓度见表2，SCR出口NOx质量浓度见表3，SCR出口NH3体积分数见表4。从表3、表4可以看出，SCR出口浓度分布不均匀，A、B侧反应器出口NOx质量浓度相对标准偏差分别为25.46%、31.91%，对应NOx质量浓度低的区域，氨逃逸较高，尤其是在A1p2（3.0 m）测点处，NH3体积分数达到3.0 μL／L，说明SCR反应器第一层催化剂入口截面NH3／NOx摩尔比分布不均匀，需要对喷氨格栅各喷氨支管流量进行优化调整。

喷氨系统优化后，A、B侧SCR出口NOx质量浓度见表5，SCR出口NH3体积分数见表6。SCR反应器出口NOx质量浓度分布均匀性得到较大改善，A侧出口NOx质量浓度分布相对标准偏差由25.46%降至9.55%，B侧出口NOx质量浓度分布相对标准偏差由31.91%降至11.48%，A、B侧SCR出口氨逃逸体积分数分别由 1.1μL／L、0.9 μL／L降至 0.64 μL／L、0.76 μL／L，说明SCR反应器第一层催化剂入口截面NH3／NOx摩尔比分布均匀性得到较大的改善。

2.2 SCR出口NOx质量浓度最低控制值试验

同一锅炉负荷下，逐步降低A、B侧SCR出口NOx质量浓度运行控制值，增加喷氨量，现场监测各代表点的NOx质量浓度和氨逃逸率，当氨逃逸率大于2.5 μL／L时所对应的NOx质量浓度即为最低运行控制值。

A侧SCR最低NOx质量浓度控制值试验结果见表7。逐步降低出口NOx质量浓度运行控制值至30 mg／m3、25 mg／m3、20 mg·m-3，喷氨量逐渐增加，脱硝效率逐渐增加，氨逃逸也逐渐增加，现场测量代表点氨逃逸体积分数分别为 1.12 μL／L、1.60 μL／L、4.00 μL／L。当出口NOx质量浓度运行控制值由25 mg／m3降至20 mg／m3时，喷氨量增幅较大，氨逃逸体积分数达到4.00 μL／L，超过设计值。试验结果表明，A侧SCR出口NOx质量浓度运行控制值不能低于25 mg／m3。

B侧SCR最低NOx浓度控制值试验结果见表8。逐步降低出口NOx浓度运行控制值至30 mg／m3、20mg／m3、17mg／m3，喷氨量逐渐增加，脱硝效率逐渐增加，氨逃逸也逐渐增加，现场测量代表点氨逃逸体积分数分别为0.90 μL／L、1.15 μL／L、2.80 μL／L。当出口NOx质量浓度运行控制值由20 mg／m3降至17 mg／m3时，喷氨量增幅较大，氨逃逸达到2.80μL／L。试验结果表明，B侧SCR出口NOx质量浓度运行控制值不能低于20 mg／m3。

表4 优化前A侧、B侧SCR出口实测NH3体积分数 μL/L

表5 优化后A侧、B侧SCR出口实测NOx质量浓度 mg/m3

表6 优化调整后A侧、B侧SCR出口实测NH3体积分数 μL/L

表7 A侧SCR出口NOx浓度最低运行控制值试验主要参数

表8 B侧SCR出口NOx浓度最低运行控制值试验主要参数

试验结果表明，随着喷氨量增加，脱硝效率逐渐提高，氨逃逸逐渐增大，在A、B侧SCR脱硝效率达到94%时，再增加喷氨量，氨逃逸升高很快，容易超设计值。在保证烟囱出口NOx排放不超标，综合考虑机组实际运行中负荷波动、煤种变化等情况，建议该机组SCR出口NOx质量浓度运行控制值高于35 mg／m3，可避免正常运行中氨逃逸高于设计值的现象。

3 结语

通过对某670 MW机组SCR喷氨系统进行优化调整，可大幅改善SCR反应器出口NOx浓度分布均匀性，降低氨逃逸。通过SCR出口NOx浓度最低控制值试验，确定了运行中自动控制NOx浓度的合理参数，可降低氨耗量，提高氨利用率，减少氨逃逸。

［1］赵宗让.电厂锅炉SCR烟气脱硝系统设计优化［J］.中国电力，2005，38（11）：69-74.

［2］王乐乐，周健，姚友工，等.烟气脱硝SCR氨喷射系统调整效果评估［J］.中国电力，2015，48（4）：16-22.

［3］曹志勇，谭城军，李建中，等.燃煤锅炉SCR烟气脱硝系统喷氨优化调整试验［J］.中国电力，2011，44（11）：55-58.

［4］廖永进，徐程宏，余岳溪，等.火电厂SCR烟气脱硝装置的运行优化研究［J］.锅炉技术，2008，39（5）：60-63.

［5］马双忱，郭蒙，宋卉卉，等．选择性催化还原工艺中硫酸氢铵形成机理及影响因素［J］．热力发电，2014，43（2）：75－78．

Experimental Study on SCR Denitrification System Ammonia Injection Optimization for 670 MW Unit

LI Qihao1，JIANG Shitao2
（1.Huadian Power International Technique Service Center，Jinan 250014，China；2.Huadian Power International Qingdao Power Corporation，Qingdao 266031，China）

The experiments on SCR ammonia injection system optimization and the minimum outlet NOxconcentration control value of a 670 MW unit of Huadian Weifang power plant have been carried out to improve SCR outlet NOxconcentration distribution，determine the proper control value of SCR outlet NOxconcentration，and reduce the ammonia slip.Results show that the relative standard deviation of the reactor outlet NOxconcentration distribution reduces from 25.46%to 9.55%and that of B reactor outlet NOxconcentration distribution reduces from 31.91%to 11.48%after the experiment of ammonia injection optimization.Comprehensive consideration of various factors，it is suggested that the SCR outlet NOxconcentration is controlled above 35 mg／m3.Under this condition，the ammonia concentration can be controlled below the design value during normal operation.

flue gas denitrification；SCR；optimization；minimum NOxcontrol value；ammonia slip

X701

A

1007－9904（2017）03－0057－04

2016-11-09

李其浩（1962），男，高级工程师，从事火电厂生产管理工作；

姜仕涛（1973），男，从事火电厂节能及热力试验工作。