600MW超临界锅炉SNCR烟气脱硝系统的启动调试.pdf

第 4 3 卷第 3期 2 0 1 2年 5月 锅 炉 技术 B0I LER TECH N0L0GY Vo 1 ． 4 3，NO ． 3 M a y ．，2 0 1 2 6 0 0 MW 超 临界锅炉 S N CR烟气脱硝 系统 的启动调试 杨宏 民 ，段景卫 ，李 新国 1 ．郑卅 I 电力高等专科学校 ，河南 郑州 4 5 0 0 0 4 ； 2 ．西安热工研 究院有限公司 ，陕西 西安 7 1 0 0 3 2 摘 要 介绍了 6 0 0 MW 超临界锅炉 S NC R烟气脱硝原理及脱硝 工艺 ， 分 析了锅炉燃 烧褐煤 时尿素溶 液流 量、 喷射枪的位置和机组负荷 等参 数对 NO 排放浓 度 的影 响 ， 给出一般运 行工况 下 的操 作指导 ， 初步得 出不 同负荷下 的优化运行经验 ， 总结了 S N C R烟气脱 硝工程的调试 经验 ， 并指 出调试过程需要注意的问题 。 关键 词 6 0 0 Mw 超临界锅炉 ；选择性非催化还原 S NC R ；烟气脱硝 ；尿素 ；调试 中图分类号 T K2 2 9 ． 2 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 2 4 7 6 3 2 0 1 2 0 3 0 0 1 3 0 7 0 前 言 超 临 界 煤 粉 锅 炉 降 低 NO 排 放 主 要 有 2 种措 施 一 种 是 采 用 经 济 的控 制 NO 排 放 策 略 即低 NO 燃 烧技 术 ， 主 要 包 括 分 级 送 风燃 烧 、 燃料 分 级 燃 烧 、 烟 气 再 循 环 和 低 NO 燃 烧 器 等 ； 一 种是 对 燃 烧 后 烟 气 中 的 NO 进 行 处 理 ， 即 烟气 脱 硝 技 术 ， 包 括 炉 膛 喷 射 法 、 烟气 处 理 法 和 两者 同时 采用 的混 合 技 术 。 目前 国 内新 扩 建 的超 临界 煤 粉 燃 烧 机 组 除 了 广 泛 采 用 低 N O 燃烧 技 术 外 ， 对 烟气 的处 理 多 数 采 用 选 择 性 催 化 还 原 法 脱 硝 技 术 S C R， s e l e c t i v e c a t a l y t i c r e d u c t i o n ， 该 技术 的投 资成 本 主 要 受 催 化 剂 价 格及 体 积 的影 响 ， 其 运 行 成 本 主 要 受 催 化 剂 寿 命 的影 响 。也有 少 数 电厂采 用 选 择 性 非 催 化 还 原法 脱 硝 技 术 S NC R， s e l e c t i v e n o n c a t a l y t i c r e d u c t i o n ， 该 技术 无 需 催 化 剂存 在 条 件 下 向炉 膛 内 喷入 还 原 剂 NH。 、 尿 素 选 择 性 地 与 NO 还原 反 应 生 成 N 。和 H O， 而 不 是 被 O 所 氧 化 。随着人们对环 境保护 的 日益重视 ， 要 求新 扩建 的机 组 脱硝 系统 与 主 机 设 备 同 步 建 设 投 入 运行 ， 脱硝 设 备 启 动 阶 段 调 试 质 量 的 优 劣 影 响 到正常运行 后 的安全 性和 经济性 ， S NC R 的脱 硝效率不高 ， 在 与低 氮燃烧 技术 配合使用 可 以 达 到严 格 的 环 境 排 放 标 准 ， 目前 该 技 术 正 逐 渐 扩 大其 应 用 范 围 。 1 设备概况 1 ． 1锅 炉及 主要 设备 参数 某 电厂 扩 建 工 程 为 2 6 0 0 Mw 超 临 界 机 组 ， 锅 炉 型 号 为 HG 一 1 9 O 0 ／ 2 5 ． 4 - HM1 4型 变压 运 行螺旋 管 圈 直 流 炉 、 带 启 动 循 环 泵 、 单 炉 膛 平 衡 通风 、 一次 再热 八 角切 圆燃 烧 、 固态 排 渣 Ⅱ 型布 置 。燃 烧 器 采 用 WR 夹 心 风 式 低 NO 燃 烧 技 术 ， 炉膛 分 级 送 风 ， 在 燃 烧 器 最 上 层 布 置 有 燃 尽 风喷 口， 锅 炉 炉 膛 断 面 尺 寸 为 2 0 4 0 2 ． 3 mm 2 0 0 7 2 ． 3 mm， 锅炉的燃料为褐煤 ， 煤质资料如表 1所示 。 表 1 煤 质分 析数 据 工业分析 元素分析 n n e t ． a r 项 目V ／ A ／ I v ／ ． ／ ／ C N S O ／ k J ． k g 一 ％M ％ H 。 收稿 日期 2 0 1 1 0 2 1 4 ； 修 回日期 2 0 1 10 6一I 5 作者简介 杨宏民 1 9 6 8一 ， 男 ， 工程硕士 ， 副教授 ， 主要从 事火电厂集控运行及 电站锅炉技术的研究 。 3 2 O ∞ 1 9 1 1 1 1 ∞ 1 l O l 1 1 M “ O O O 鹊 O O O ∞ o o 1 的 ” 弘 ．。 ∞ n 。 ； ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ M O O 5 3 3 4 “ “ ． 4 4 种种种 煤煤煤 计限限 设上下 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 4 锅炉技术 第 4 3 卷 1 ． 2脱硝 设 备布置 及主 要参数 本烟气脱 硝工程采用选择性非催 化还原脱 硝 技术 S NC R ， 该 工 艺 技 术 成 熟 、 占地 面积 小 、 一 次性投 资 和运 行 成 本低 _ 1 ] ， S NC R 技 术 不设 催 化 剂反应 器 ， 使 用 尿 素作 为 脱 硝 还 原 剂 ， 脱 硝装 置 的布 置 主 要 分 为 2个 区 尿 素 溶 液 制 备 区 和 S NC R喷射 装 置 布置 区 。尿 素 溶 液 制 备 区布 置 有 尿素 固体 储存 间 、 尿 素 溶解 罐 、 尿 素 溶 液储 罐 、 尿素溶 液输送 泵 、 电气 设 备 间 、 P L C控 制 室 、 1 个 高 流量 循 环 模 块 及 1个 尿 素 溶液 收集 坑 等设 备 ； S NC R喷射装置 布置区 每台炉共布置有 1 1 个模 块 和 4 2支 喷 枪 在 锅 炉 周 围 ， 4 2只 喷 枪 分 6 层 布置 ， 第 一层 共 2 2支墙 式 伸 缩 型 喷 枪 ， 炉 前 6 支安 装标 高 6 3 ． 0 0 r n 、 炉左 右 侧 每侧 5支 安装 标 高 6 3 ． 0 0 m、 炉后 6支安装 标 高 5 8 ． 5 0 m； 第 二层 共 7支 墙 式 固 定 型 喷 枪 炉 前 布 置 ， 安 装 标 高 6 8 ． 5 0 m； 第三层共 2支多喷嘴伸缩型喷枪 ， 炉侧 对穿 布置 ， 安装标 高 7 1 ． 3 0 m； 第 四层共 7支 墙式 固定 型喷枪 炉前 布置 ， 安装 标高 7 3 ． 0 0 m； 第 五层 共 2支多 喷 嘴 伸 缩 型 喷 枪 ， 炉 侧 对 穿 布 置 ， 安 装 标 高 7 4 ． 5 5 m； 第 六层共 2支多喷 嘴伸缩 型 喷枪 ， 炉侧 对 穿 布 置 ， 安 装标 高 7 7 ． 8 0 m， 4 2只 喷枪 将 5 ～1 0 的尿 素溶 液 喷进 炉 膛 内与 烟 气 中 的氮 氧化物 反应 生成 无 害 的氮 气 和水 ， 从 而 脱 除 烟气 中 的 NO 。 S NC R脱 硝装 置 在 锅 炉 5 O ～ 1 0 0 B MC R 负荷 范 围 内 ， 烟气 脱 硝 效 率 不低 于 3 5 ， 该 系统 入 口浓度 不高 于 4 0 0 mg ／ N m。 ， 出 口 NO 。浓 度均 不高 于 2 6 0 mg ／ Nm。 氧 量 6 ， 干基 ， 脱 硝设 备 年利用小时按 5 5 0 0 h考虑 ， 装置相对于锅炉年 运行 时 间 可 用 率 不 低 于 9 8 ， 在 运 行 负 荷 范 围 5 O ～ 1 0 0 B MC R 工 况 下 ， 年 脱 除 NO 量 2 台机 组 大 约 3 9 2 4 ． 5 t ， NH。逃 逸 量 控 制 在 1 0 肚 I ／ L以下 ， 尿 素 溶 液 耗 量 2台炉 1 0 0 B MC R 工况 时 ， 且 原 烟 气 中 NO 含 量 为 4 0 0 mg ／ Nm。 时 ， 保证系统 5 O 尿素溶液耗量 2 ． 9 0 2 t ／ h ， 尿素 固体尿 素 9 9 耗量 1 ． 4 5 1 t ／ h ， 电耗 2 1 6 k W 。 2 脱硝工艺 2 ． 1 SN CR脱硝 工艺 原理 S NC R脱 硝技 术 是 指在 无 催 化剂 的 作用 下 ， 利用 还原 剂 尿 素 溶 液 或 氨 有 选 择 性 的 与 烟气 中 的氮氧 化物反 应 生成 无 害 的氮 和 水 ， 从 而 去 除 烟气 中 的 NO 。 因 为 不 用 催 化 剂 ， 所 以 必 须 在 8 5 0℃ ～1 1 0 0℃ 高 温 区 喷 入 还 原 剂 ， 该 还 原 剂 尿素 迅速热解成 NH。 并与烟气中的 N O 反应 生成 N l_ 2 ] 。其化 学反 应原 理为 2 CO NHz 2 4 NO O2 4 N2 CO2 H2 O 1 可能 的副反 应 为 4 NH。 5 O2 4 NO 6 H O 2 2 ． 2 S N CR工 艺流程 S NC R工 艺 系 统 流 程 示 意 如 图 1 [ 。 固体 尿素 在 尿 素溶 解罐 中与 水充 分 混 合 成 5 O ％ 的尿 素溶 液 并 储 存 在 尿 素 溶 液 储 罐 中 ， 经 高 流 量 循 环泵 送 到 锅 炉 房 中 的计 量 模 块 ， 在 其 中用 水 稀 释成 约 5 ～1 0 的尿素 溶 液 ， 之 后经 分 配 模 块 分别 进 入 锅 炉 本 体 各 层 的 喷 枪 喷 入 炉 膛 ， 与 烟 气 进 行 化学 反 应 去除 NO ． 。脱 硝 工 艺 包 括 以下 系统 尿素 溶液 制 备 和 储 存 系统 、 尿 素 溶 液 输 送 系统 、 稀 释 水 系 统 、 计 量 分 配 系 统 、 还 原 剂 喷 射 系统 等 。 图 1 S NC R工艺 系统示意 图 尿素溶 液制 备 及储 存 供应 系统 在 尿 素 溶解 罐 中干 尿素 与 水 充 分 混 合搅 拌 成 5 0 的 尿 素溶 液 ， 由尿素 输 送 泵 送 至 尿 素 溶 液 储 罐 中 ， 再 经 高 流量循 环模 块 中的循 环 泵送 到计 量 模 块 ， 回流 液 自动返回尿 素溶液储罐 ， 尿 素输 送管道 需要 保 温 、 伴 热 ， 始 终 保 持 溶 液 温 度在 3 O℃ 以上 ， 避 免 管道内有尿素结晶析出。 尿素溶 液输 送 系统 该 系 统 能够 对 进 入 到 喷 射 区域 计量 模块 的 还原 剂 进行 过 滤 ， 在 锅 炉 处 于 高负 荷时 ， 这一模 块 能 够控 制 脱 硝工 艺 的多 种 功 能 。这些 功能包 括 通过 喷 射 区 域计 量 模 块 为 喷 射区域输送还原剂 ； 对还原剂进行过滤避免使用 喷射器 时 出现 问题 ； 提供 附加 的加热 以补 充 输 送 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 期 杨宏 民， 等 6 0 0 MW 超 I临界锅炉 S NC R烟气脱硝系统 的启动调试 1 5 过程 中 的热 量 损 失 ， 确 保 还 原 剂 不 结 晶 ； 维 持 还 原剂 的连续循 环 ； 为 还原 剂 的储 存 和 循 环 系统 提 供远方控制和监控 ； 冗余配置确保运行 的连续和 不间 断 。 稀 释水 系统 该 系统 采 用凝 汽 器 循 环 水补 水 作 为稀 释用 水 ， 通 过 过滤 器 和增 压 泵 进 入 到 喷射 区域计 量模 块 ， 按 照设 计 压 力 连续 不 断 地 提供 稀 释水 ， 以适应 不 断变化 的工 艺需要 。 计 量 分 配 系 统 分 为 计 量 模 块 、 分 配模 块 、 墙 式 喷 枪 、 多 喷 嘴 喷 枪 、 温 度 监 视 控 制 组 件 等 ， 其 中 计 量模 块 I Z M 用 于 精 确 计 量 和 独立 控 制 到锅炉 内 每 个 喷 射 区 的还 原 剂 浓 度 ； 分 配 模 块 DM 雾化空气 、 混合 的还原剂流量可 以在该模 块 上调 节 ， 以达 到适 当的空 气 ／ 液 体质 量 比率 ， 取 得 最优 的 NO 还原 效果 ； 墙 式 喷 枪 、 自动 伸缩 注 入 器 、 多喷 嘴喷 枪 MNL 用 于将 还 原剂 细雾 送 人 锅炉 烟气 中 ； 温 度 监 视 控 制 组 件 用 来 监 测 炉 膛 内烟 气 温度 ， 决 定 适 当 的喷 射 区域 ， 基 于 炉 膛 内烟气 温度选 择 喷 射 区域 可 得 到 良好 的 NO 还 原 效果 包括 还原 剂流量 与氨 逃逸 量 。 MNL冷却水 供应／ 空气 净化 组件 本 组 件 用 于 控 制 来 自凝 结 水 泵 出 口 的 冷 凝 水 压 力 ， 对 进 入 6只 MNL冷 却 水 流量 进 行分 配 ， 维 持 适 当 的雾化空气压力 ， 对 MNL冷却后 的回水返 回到 水 系统 重 新 循 环 使 用 ， 当 某 只 喷 枪 出 现 冷 却 水 泄 漏 时 ， 可 以 隔 离 该 设 备 确 保 其 他 喷 枪 正 常 运 行 。当设 备 长 期 停 用 或 需 要 维 修 时 ， 启 用 空 气 净 化 组 件 用 压缩 空 气 将 长 枪 内的 残 留冷却 水 排 人 雨水 管 。 每 台机组 配置 1个 雾 化 空气 压 力 控 制组 件 ， 压缩 空气 由雾 化 空 气 压 力 控 制 组 件 进 人 各 个 分 配模 块 。 3 S N C R系统启动调试 启 动调 试 的主 要 过 程 分 为分 系统 调 试 和整 套 启 动调试 ， 分 系统 调试 分 为蒸 汽 伴 热 和 尿 素溶 液输送系统 、 闭式冷却水循环系统 、 稀释水系统 和雾化 空气 系统 ， 整套 启 动 调试 包 括 带 负荷 热 态 调试 和初步 的性 能优化 l 4 ] 。 3 ． 1分 系统调 试 脱 硝 系统 施 工 完 毕 ， 联 合 建 设 、 监 理 、 安 装 、 调试 等单 位按 照 火 电厂 烟 气脱 硝 工 程技 术 法 规 选择 性非 催化 还 原 法 HJ 5 6 3 -- 2 O L O 、 电力 建 设 施工及验收技术规范 DL ／ T5 0 4 7 9 5 等相关验 收规 范和技 术标 准 对整 套 系 统进 行 验 收 ， 要求 出 具在 线仪表 的校 验证 明 。 1 蒸 汽伴 热 和尿素 溶液 输送 系统 。安 装验 收合 格后 开始尿 素 溶液 制 备 系统 投 入 蒸 汽伴 热 ， 在高寒 地 区须 特 别 注 意 露 天 管 道 设 备 的保 温 防 冻措 施 ， 在 一4 O℃ 的环 境 中， 一 旦 设 备 管 道里 的 水 上 冻将造 成严 重 的后 果 ， 投 入伴 热 时伴 热 管道 的疏 水 需 确 保 畅 通 ， 并 供 应 合 格 的 伴 热 蒸 汽 压 力 、 温 度 。经检查 蒸 汽伴 热 管 道虽 然 安 装 了许 多 疏水 阀 ， 但是 整个 系 统某 些 管 段 的最 低 点 处没 有 安装 疏水 阀 ， 蒸 汽 停 用 后 仍 会 冻 结 管 道 ； 还 有 一 段 较 长 的伴 热管 道 上没 有 预 留膨 胀 弯 管 ， 投入 高 温蒸 汽 后 会 造 成 管 道 变 形 ， 以 上 缺 陷 进 行 了整 改。管道伴热投入正常后， 尿素溶解罐和贮液罐 分 别上 水 冲 洗 ， 排 水 合 格 后 将 水 位 加 到 正 常 水 位 ， 打 开尿 素溶液 输 送 系统 回水 管 进 贮 液 罐前 排 水 阀 ， 启动 高 压 输 送 泵 用 清 水 冲洗 整个 管 道 ， 回 水 排人 地 沟 ， 直 至 水 质 清 澈 才 允 许 进 入 贮 液 罐 内 。在 调试 期 间地 坑 泵 应 连 接 临 时 管 道 将 污 水 排人地沟， 启动尿素溶解罐输送泵 、 搅拌器等转 机设 备 进行 8 h试 运 。 2 闭式冷却水循环系统。该系统用来冷却 长枪 设 备 ， 来 水 接 在 凝 泵 出 口管 道 上 ， 回水 进 入 热井 ， 系统 进 口处 和 回热 井 前 均 设 有 手 动 阀 ， 在 锅炉侧 6 4 m处进水管和回水管上分别安装有气 动调 节 阀 ， 在 进水 调节 阀后 和 回水 调 节 阀前 安 装 有疏水阀， 疏水 管连接 到旁边 的雨水管 ， 将 6只 长枪 冷却 水入 口处 的进 回水 软 管短 接 ， 进 热 井 前 手动 阀法 兰解 列 ， 利 用 2个疏 水 阀 对 管道 进 行 分 段 冲洗 。 由于 在 每 只 长 枪 入 口管 上 装 有 自力 式 调节 压力 阀 门 ， 冲洗 时 须 要足 够 的 压力 才 能 通 过 冷却 水 ， 在 热 井 处 手 动 阀前 观 察 回水 清 澈 后 ， 将 长枪 和进 出 口软管 连接 ， 继续 冲 洗 直 至 回水 水 质 中符 合 回收标 准 ， 法 兰 可 恢 复连 接 。在 冷 态 条 件 下按 照设计 方 案调 整 喷枪 的控制 系 统 ， 做 连 锁保 护试 验 ， 分 别在 就地 和 远方 操 作 喷枪 进 行 投 退 等 工作 。 3 稀 释水 系 统 。稀 释 水 管 道 在 进 入 I Z M 模 块前 加装 临 时排水 管 ， 启 动 工艺 稀 释 水 离 心泵 试 转 ， 上水 冲洗管 路直 至水质 清澈 。 4 雾 化 空气 系统 。雾 化 空气来 自电厂脱 硝 贮 气罐 ， 将雾 化 空气 管 路连 接 每个 分 配 模块 处 法 兰断开 ， 用压 缩 空气 吹 扫直 至 喷 口空 气 无 黑点 为 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 锅 炉 技术 第 4 3卷 止 ， 合 格后恢 复正 常投 入备用 。 3 ． 2 热态调 试 热态 调 试 全 面 检 验设 计 、 安 装 、 设 备 型 号 性 能等是 否满足运 行要求 ， 在机 组带负 荷 的情况 下 ， 投入 脱 硝 系 统 运行 ， 并 重 复 冷 态 调 试 各 项 试 验 ， 热态试 运 行 的 原 则是 先 手 动 后 程 序 启 停 ； 先 喷水运行后喷尿素溶液运行 ； 先调整尿素制备输 送系统后调整其它系统 ； 先作锅炉高负荷试验后 作 锅炉 低 负 荷 试 验 。在 机 组 启 动 前 配 制 质 量 浓 度 为 5 O 尿 素溶 液 ， 根 据浓 度 和密 度 的对应 关 系 利用在线密度计控制尿素溶液的浓度 ， 在配制时 要保持溶液温度在 3 o℃ 以上 ， 溶解罐 的搅拌器 和 循环泵 连 续 运 行 加 速 尿 素颗 粒 溶 解 保 证 密 度 均 匀 防止 析 出尿素 晶体 ， 观察 溶 液 温度 下 降 速 度 控制投入尿素固体量的多少 ， 配置时尿素溶液的 温 度也不 可太 高 ， 过 高 的温度 易 挥 发 出大 量 的 氨 气 污染环 境 。 投运 闭式 冷却 水循 环 系 统 ， 该 系统 投 用 后 发 生 多起长 枪本 体连 接 橡胶 软 管 泄漏 事 故 ， 由于该 系 统与热 井直 接相 连 易造 成 真 空破 坏 ， 性 质 十 分 严 重 。经 分 析 发 现 当进 水 调 节 阀 小 于 回水 调 节 阀 开度 时 ， 虽然 冷 却 水 流量 满 足 长 枪 冷 却 要 求 ， 但是热井的负压使橡胶软管吸扁 ， 如此反复几次 后会减少软管使用寿命 ， 另外 ， 热井 的负压直达 锅炉侧 6 4 m 处 ， 管 道 太 长 对 冷 凝 器 的真 空造 成 严重 的威 胁 ， 必 须在 回水管 热 井 前加 装 一 组 水封 和取 样 门 ， 使 冷 却 水 系统 与 热 井 可 靠 地 隔 离 开 ， 并且 方便 取 回水 样 进 行水 质 化验 ， 在 目前 系 统没 有改 造情 况下 ， 需要 始 终保 持 系 统 内冷 却 水 的压 力 为正值 。 稀 释 水 设 计 使 用 的 是 工 业 水 ， 水 质 分 析 为 温 度 2 9 ℃ ， 硬 度 2 mmo l ／ L， p H 值 7 ． 7 ， C l含量为 2 ． 5 mg ／ l 。电厂内其他系统使 用工 业 水 的装 置 有 冷 却 塔 水 池 、 脱 硫 工 艺 水 箱 、 化 学 补 水 箱 等 ， 现 场 经 常 出 现 供 给 压 力 和 水 质 不 稳 定 现 象 ， 导致 运 行 时 稀 释 水 不 能 连 续 稳 定 投 入 ， 在 运行 一段 时 间 后 检 查 发 现 喷 射 器 出 口处 出现水垢样 杂 物 ， 喷 射液 流量 也 被迫 减少 ， 所 以 稀 释 用 水 宜 采 用 软 化 水 ， 可 保 证 供 给 压 力 和 水 质 要 求 。该 型 号 的墙 式 喷 枪 、 自动 伸 缩 喷 枪 的 冷 却 和 雾 化 采 用 厂 用 压 缩 空 气 且 对 炉 膛 内 排 放 ， 在 锅 炉 运 行 时 需 要 连 续 投 入 ， 耗 气 量 太 大使 得从 空 压 机房 外 的脱 硝储 气罐 到锅 炉 本 体 上 5 4 m 处 的 压 降 损 失 有 2 ～ 4 b a r ， 不 能 满 足 喷射 器 对 雾 化 压 力 的要 求 ， 应 将 脱 硝 储 气 罐 设 计 在 锅 炉 附 近 处 ， 脱 硝 空 压 机 宜 单 独 布 置 ， 与其 他 厂 用 空 压 机 隔离 开 。 3 ． 3初 步 的性 能优 化 测试 仪 器用 E S C M6 0 0 0烟 气组 分 分析 仪 器 1套 能够测 量 NO、 S O。 浓度 。2 0 1 0年 1 2月 3 0 日机 组带 负 荷 至 3 5 0 MW ， 考 虑 到 S NC R脱 硝 系 统对 锅炉燃 烧影 响有 限 ， 所 以决 定从 5 O 的稳 定 负荷 开始 投入脱 硝 系统 ， 首 先 投入 长 枪 冷 却 水 系 统 、 雾 化压 缩 空 气 系 统 ， 然后 启 动 稀 释 水 系统 调 整供给压力 ， 投入尿素溶液输送 系统进行循环 ， 管道伴热正常保持进 口温度和 回水温度相差不 大 ， 负荷 稳 定 后 按 照 预 先 设 定 的程 序 投 入 喷 射 器。所有喷射器被分成 区域 1 、 2 、 3 、 4 ， 结合锅炉 负荷 及炉 内温度 分 布情 况 ， 预 先设 定 的喷 射 器投 入与负荷的关系如表 2所示， 控制尿素溶液和稀 释水混合后的质量浓度在 5 ％～1 0 的范 围， 调 节稀 释水 和 尿 素 溶 液 的 流 量 ， 打 开 雾 化 ／ 冷 却 空 气 阀门 ， 投 入 喷 枪 向炉 膛 喷 射 ， 尿 素 溶 液 的 喷射 量根 据锅炉 负荷 和 N 浓度 而改 变 ， 用 炉膛 温度 来修正 ， 按照设计投入脱硝后 NO 与机组负荷关 系如 图 2所 示 ， 实 测 未 投 入 脱 硝 系 统 时 排 烟 中 NO 浓 度如 图 3 。 表 2喷射器 投入 与负 荷的 关 系 吕 亭 ∞ 邑 、 避 0 Z ＼ 硪 崖 ＼l I 3 0 3 5 4 0 45 5 O 6 O 70 8 0 90 l 0 0 6 O O M W百分数 图 2投入脱 硝后 负荷 与 NO 浓度 的关 系 m姗啪抛抛枷瑚 瑚珈 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3期 杨宏 民， 等 6 0 0 Mw 超临界锅炉 S NC R烟气脱硝系统的启动调试 1 7 ／ ／ ／ J ’⋯Xrn， x 2 1 6 3 4 9 3 5 2 4 7 8 5 3 2 6 0 0 负荷I M W 图 3 投入脱硝前负荷与 N 浓度的关 系 3 ． 3 ． 1尿 素溶 液流量 对脱 硝效率 的影 响 锅炉 运行 时在 不 同 的 负 荷 下 每 个 区域 的 喷 射器 的脱 硝 效 率 都 存 在 一 个 最 佳 的流 量 如 图 4 所示 ， 控 制尿素 溶液 和 稀 释水 混 合后 的质 量 浓度 在 5 ～1 0 的范 围 ， 刚开始 NO 浓度 随 5 0 尿 素溶 液流 量的增 加 而缓 慢 下 降 ， 当尿 素 溶 液 流量 到达某个数值后， 烟气 中 NO 浓度将急剧下降 ， 继续 增加 流量则 烟气 中 NO 浓度 保持 不变 ， 说 明 在喷 射 区所 覆 盖 的 范 围 内烟 气 发 生 脱 硝 反 应 需 要有 一个 最 佳 流 量 的还 原 剂 。若 继 续 增 大 流 量 到某一数值后不仅氨逃逸会大大增加而且将会 有副 反应 发 生 ， 这 时 烟气 中 NO 浓 度 反 而增 加 ， 图 4为负 荷 3 0 4 Mw 投 入 区域 2喷枪 时测 试 结 果 ， 在该试验中单独投入一组喷射器时总的尿素 溶 液流 量较小 未 能测 出副反 应 发 生 ， 从 开始 投 入 尿 素溶 液 到 烟 道 NO 浓 度 有 变 化 大 约 需 要 8 mi n 。为了使读数 稳定每个 数据 的读取 相隔 1 5 mi n ， 在 不 同负 荷情况 下 测 试结 果 的 趋势 类 似 ， 所 以在 运行 中应 控 制 尿 素溶 液 喷人 量 保 持 在适 当 范 围 内 ， 避免增 大 运行 费 用 和 氨逃 逸 率 。通 过 对 比投 入脱 硝系 统前后 烟气 中的 NO 浓度 ， 可 以估 算 出当烟气 中的 NO 浓度 在 4 1 0 mg ／ m。 时 的脱 硝效 率为 3 9 。 ’ 1 I I l ⋯ n t I I ● 0 ． 1 7 0 2 4 0 ．4 4 0 ． 5 5 0 ．6 1 5 0 *／ , 尿素溶液流量／ m g 3 h 一 图 4尿素溶 液流量 与 N O 的关系 3 ． 3 ． 2 温度及 喷枪 位置 对脱硝 效率 的影 响 温 度对 S NC R 的 还 原 反 应 的 影 响 较 大 。 当 温度高于 1 0 0 0℃时 ， NO 的脱除率由于氨气 的 热分解而降低 ； 温度低 于 1 0 0 0℃以下时 ， NH。 的反应速率下降 ， 还原反应进行得不 充分 ， NO 脱 除 率 下 降 ， 同 时 氨 气 的 逸 出 量 可 能 也 在 增 加 _ 6 ] 。因此 S NC R 的 反 应 在 8 5 0℃ ～ 1 1 0 0℃ 狭 窄 的温度 区间 内进行 最 好 ， 而且 反 应还 应 在 该 温度 区间有 一 定 的停 留 时 间才能 达 到最好 效 果 。 根据 锅 炉运 行 特性 ， 炉 膛 温度 随着 锅 炉 负荷 变 化 的情 况 ， 把 喷 枪 分 为 4个 区域 如 表 2 ， 低 负 荷 投 入低 位 喷枪 ， 高 负 荷 投 入 高 位 喷 枪 ， 喷 枪 投 入 应 结合 炉 温 进 行 调 整 。锅 炉 容 量 越 大 ， 烟 气 中 的 NO 分 布越 不 均 匀 ， 还 原 剂 喷 入 系 统 必 须 能 将 还原 剂 喷人 到炉 内最 有 效 的部 位 ， 因为 NO 的 分布 在 炉膛 对 流断 面上 是 经常 变化 的 ， 如果 喷入 控 制 点太 少 或 喷 到 炉 内某 个 断 面 上 的尿 素 不 均 匀 ， 则会 出现 分 布 较 高 的 氨 逃 逸量 和 烟气 中 NO 含量不能降低到预期 目的 ， 测试表 明在 6 0 0 MW 时 只投 入 区域 2和 3时 ， 无论 如 何调 节尿 素 溶 液 的 喷 入 流 量 烟 气 中 NO 含 量 只 能 降 低 到 2 8 2 ． 3 mg ／ Nm。 ， 只 有 投入 区域 4喷枪 时 才 能 继 续降低 NO 浓度。 3 ． 3 ． 3 烟气 中 的 NO 含量 及 尿 素 溶 液浓 度 对 脱 硝 效率 的影 响 调 试 过 程 中发 现 ， 由于 煤 种 变 化 等 原 因造 成 脱 硝 前 烟 气 中 的 NO 含 量 发 生 变 化 对 脱 硝 效 率 的影 响 较 大 ， 同 样 的 尿 素 喷入 浓 度 在 达 到 最 佳 喷 人 流 量 时 ， 当 脱 硝 前 烟 气 中 的 NO 含 量高时 ， 脱硝 效率 高如 图 4试 验结 果 ， NO 含 量 低 时 ， 脱 硝效 率 明 显 降 低 如 表 3中工 况 1试 验 结 果 。 表3为 尿 素 溶 液 浓 度 对 脱 硝 效 率 的 影 响 试 验 结 果 。机 组 负荷 5 4 0 ． 5 MW ， 当 不投 入脱 硝 系 统 时烟 气 中 N O 浓 度 为 2 5 6 ． 9 mg ／ Nm。 ， 投 入 脱 硝 系 统 运 行 后 ， 再 投 入 还 原 剂 虽 然 排 烟 中 NO 浓度继续下降 ， 但脱硝效率较低 ， 增大喷射 尿 素 溶液 的 浓 度 后 脱 硝 效 率 提 高 ， 如 表 3所 示 ， 工况 1中 1 8 为喷射尿素溶液的浓度为 1 o ％时 的脱硝效率 ， 工况 2为提高喷射区尿素溶液浓度 到 3 O 时的脱硝效 率 ， 其值 达到 3 5 ， 说 明还 原 剂 的浓 度 和 烟 气 中 NO 浓 度 均 影 响 脱 硝 效 率 ， 单纯的提高脱硝效率可以采用还原剂总流量 不 变 的情况 下 提 高溶 液浓 度 ， 但 是这 样做 会 有 一 伽伽姗{善 瑚瑚 蚰0 7g 卜 ∞ 量 、 烬 0 z 啪 瑚 啪 抛掷抛 一 c 一 目 卜 ∞ 旦、 艇 z 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 8 锅 炉 技术 第 4 3 卷 些 负 面效 应 。 表 3不 同浓 度下 喷入还 原剂 的脱硝 效 率 工况时间／ 负 M 荷 W NO x 5 O 尿素溶液 流量／ m。 h 脱 硝效 2区 3区 率／ ％ S NC R 系统 是一 个 炉 内的燃 烧后 脱 硝 反应 ， 尿 素溶液 雾 滴 在 炉膛 内相 应 温 度 窗 口区域 的精 细 分布程 度是 该 系统 性 能 的重要 影 响 因素 ， 锅 炉 现 有 的装 置 无 法 监 视 到 炉 膛 上 部 喷 射 器 的雾 化 情 况 ， 当雾化情 况 恶化 时 如水 流 喷射 到 水 冷 壁或 过 热器管 壁 上 ， 将 对 管 道 产 生 破 坏[ 3 ] ， 所 以应 加 装 相应设 备 监 视 脱 硝 喷 射 器 在 锅 炉 正 常 运 行 情 况 下 的雾 化 效 果 。 由于 尿 素 溶 液 的喷 射 量 与机 组负荷 、 烟气量、 烟气 中的 NO 含量 、 期望的脱硝 效率、 炉膛 出口温度 、 NH。 逃逸量 、 喷射区域等参 数 相关 ， 想 获 得 更 优 异 的性 能 须 做 深 入 的 分 析 试 验 。 3 ． 4 调试 中需要指 出的 问题 1 烟气 在线 分析仪 器采 集 的样本 布置 在脱 硫设备出口烟道处 ， 受 空气预热器漏风、 脱硫设 备 的影 响较大 ， 如果 布置在 空气 预热 器前 NO 浓 度 的测量 会更 加灵 敏 准确 ， 烟 气 采集 没 有 覆 盖整 个 烟道横 截 面积 例 如采 用 等截 面 原理 ， 显示 的 参数具有一定的局限性， 需要深入研究烟气采集 取样 方法 和位 置 。 2 由于 S NC R脱硝 技术对 反应 区 的温度分 布有较高的要求， 所 以应在锅炉本体上布置多个 测 温元件 来 准确 测 量 炉 膛 上 部 及 水 平 烟 道 的温 度 才较为 合适 例 如 在整 个脱 硝 区域 的进 出 口处 锅 炉 的左 右 两侧 都 安 装 一 套 测 温 设 备 ， 而该 系 统 1台锅 炉 只安装 了 1 个 测 温元 件 ， 无 法 满 足 实 际脱 硝监 控 的需要 。 3 该 系统 没 有设 计 氨 逃 逸 浓 度监 测 装 置 ， 要靠 化验 电 除尘 底 部 灰 罐 的灰 中氨 含 量 来 估 计 氨逃 逸浓 度 ， 而一般 电厂里 没 有 化验 固态 灰 渣 中 氨含 量 的设 备 。在 实 际 生 产 中为 了更 好 的调 整 S NC R脱 硝 效 果 ， 控 制 系统设 计 应 该采 集 更 多 的 信号 如烟 气 中 氧 量 、 C O 浓 度 、 NH。 逃 逸 量 等 参 数作 为对 比。 4 长枪闭式冷却水直接进入凝 汽器热井 ， 一 旦冷却水系统发生故 障如疏水 阀门误开、 管道 法 兰泄露 等 事 故 将 造 成 真 空 破 坏 扩 大 事 故 范 围 甚至停 机 ， 故应在 热 井前 加 装 水封 设 备 起 到 隔 离 真空作 用 。 4 结 语 1 调 试 过 程 发现 ， S NC R脱 硝 装 置 喷射 长 枪 闭式 冷却 水系 统有 待 进一 步改 进 ， 为 了 满 足 喷 射器对雾化空气压力 的要求 ， 脱硝空压机宜单独 布置 ， 与其他厂用空压机隔离开 ； 稀 释水设计使 用 的是 工业 水 ， 现 场 经常 出现供 给 压 力 和水 质 不 稳定现 象 ， 喷 射 液 流 量 被 迫 减 少 ， 改 用 软 化 水 后 效果较 好 。 2 在 不 同 负荷 下 每个 区 域 喷枪 的 流 量 存 在着 最 佳 流 量 ， 在 该 流 量 下 脱 硝 效 率 较 高 消 耗 还原 剂 量 最 少 ， 继 续 增 大 流 量 脱 硝 效 率 还 会 稍 微 提高一 点 ， 但 是 消耗 的还 原 剂 流量 将 大 幅 增 加 。 3 影 响 机 组脱 硝 效 率 的 因素 很 多 ， 除 温 度 及喷枪位置对脱硝效率的影响外， 烟气 中的 NO 含量及 尿 素 溶 液浓 度 对脱 硝效 率 的 影 响 也 很 明 显 ， 当烟 气 中 的 NO 含 量 高 时脱 硝 效率 高 ， 尿 素 溶液浓度提高时脱硝效率也 明显提高， 但存