脱硝热稀释风清洁技术耦合分区精准喷氨降低氨逃逸技术研究

脱硝热稀释风清洁技术耦合分区精准喷氨降低氨逃逸技术研究

曲鸣

大唐七台河发电有限责任公司 黑龙江省七台河市茄子河区154600

摘要：通过脱硝热稀释风清洁技术研究、脱硝喷氨格栅防堵灰研究、烟气换热器分区模块化布置提升稳定性研究、脱硝SCR区烟气流场研究、脱硝SCR区喷氨还原剂在流场内均布研究、脱硝SCR分区测量和分区自动控制喷氨研究，采取脱硝热稀释风清洁技术耦合分区精准喷氨降低氨逃逸技术，取得了较好的降低氨逃逸效果，同时空预器ABS现象有了显著缓解。

关键词：脱硝热稀释风、空预器ABS现象、超低排放改造、喷氨自动

1. 项目背景

火电厂超低排放改造完成后，机组的氮氧化物排放水平确实得到了很大程度的下降，但是也使得出口NOx浓度的调整区间显著压缩（由原来的100mg/Nm3降低为50mg/Nm3），同时由于SCR系统本身是一个非线性、大迟滞、多运行参数耦合的脱硝反应体系，在实际运行中受负荷波动、燃烧条件、运行参数测量大迟滞等多重因素的影响，系统运行参数会发生相对剧烈的波动，直接导致传统喷氨自动的不稳定投运，进而增加了NOx排放瞬时超标的风险，过量喷氨、不及时喷氨等运行特性较为普遍；

此外，超低排放改造完成后，机组仍采用了传统的喷氨支管手动固定喷氨的运行方式，忽略了系统内烟气流速、NOx浓度等关键运行参数的时间及空间波动性，不能保证系统内良好的氨氮混合当量比，进而导致系统的氨利用率水平较低，氨耗量明显增加，空预器运行阻力上升等一系列问题。

目前SCR脱硝稀释风系统风源为热一次风，热一次风为一次风机出口冷一次风与空气预热器换热后的一次风。因脱硝系统的过量喷氨及高尘运行，使得空气预热器硫酸氢铵和灰尘沉积堵塞严重，一次风与空预器换热过程中携带走大量硫酸氢铵和灰尘。还原剂车间来的还原剂气体与热一次风混合后经氨喷射装置喷入脱硝入口烟道，热一次风携带硫酸氢铵和灰尘致使喷氨管道及喷嘴堵塞，进一步加重喷氨过量，氨逃逸的增加。

2. 存在的主要问题

多数电厂还原剂由液氨改为尿素（尿素水解法），热一次风夹杂飞灰与产品气在喷氨格栅支管、喷嘴处沉积结垢，导致喷氨系统堵塞严重、脱硝系统氨烟混合不均，还原剂利用率低，脱硝系统出现氨逃逸超标现象，一次风与空预器蓄热元件换热过程中携带走大量硫酸氢铵和飞灰，使用携带大量灰的热一次风作为脱硝稀释风，进一步使得空气预热器因硫酸氢铵和飞灰沉积堵塞严重，空预器、氨喷射系统堵塞循环影响，已严重影响脱硝系统、空预器系统安全经济运行。

3. 调查研究的主要依据、过程及结论

1.1 通过调研中煤新疆准东五彩湾北二电厂（2x660MW），SCR脱硝系统稀释风自热二次风引接，并通过增压风机提升压力。热二次风里带有烟灰，造成脱硝系统喷氨格栅喷嘴堵塞不畅通，影响机组安全稳定运行。

经调研2x660MW机组于2021年4月、10月分别进行喷氨优化改造，本次改造稀释风改为使用冷一次风，并经布置在脱硝入口烟道内的烟气换热器进行加热；原有的增压风机保留，增加风机旁路。机组正常运行时，冷一次风压力足够，增压风机不投入运行。稀释风风源改造后，解决了喷氨格栅喷嘴因稀释风带灰产生的堵塞问题。

1.2 通过调研皖能合肥发电有限公司2x630MW机组，5、6号炉脱硝系统稀释风来自大气，还原剂为液氨，因此稀释风未设加热装置。

5、6号炉于2020年8月进行脱硝还原剂液氨改尿素项目改造，本次改造中稀释风机保留，稀释风通过位于脱硝出口烟道处的烟气换热器进行加热。因稀释风风源来自大气，脱硝改造后未出现喷氨格栅喷嘴堵塞现象。

1.3 通过调研国家能源泰安热电有限公司2×350MW热电联产机组2015年加装SCR脱硝系统，还原剂为尿素，采用尿素水解工艺，稀释风来自大气，通过暖风器加热（蒸汽加热）。因稀释风风源来自大气，脱硝装置自投运以来，未出现喷氨格栅喷嘴堵塞现象。

1.4调研情况总结：

1）中煤新疆准东五彩湾北二电厂

2）皖能合肥发电有限公司

3）国家能源泰安热电有限公司

4. 必要性及方案

1）喷氨管道及喷嘴堵塞，导致氨烟混合不均、还原剂利用率低，喷氨管道和喷嘴需要定期清理，增加清理费用。

2）喷氨管道和喷嘴不定期清理灰垢，造成机组的非计划停机。

3）空预器清洗频率上升，增加清洗费用，严重时会导致机组非计划停机。

通过脱硝稀释风系统改造去除喷氨管道及喷嘴堵塞现象，可有效提升SCR脱硝系统、空预器系统运行的安全性、经济性和环保性能，并有效避免上述情况的出现。

为解决原脱硝稀释风系统产生的问题，将稀释风风源更换，不再采用含尘和硫酸氢铵高的热一次风，达到解决因稀释风带灰造成的格栅喷嘴、支管堵塞的预期效果。

脱硝稀释风改造系统示意图

稀释风系统改造性能指标保证：

a）稀释风系统漏风率为0，喷氨格栅喷嘴堵塞个数为0。

b）机组30%负荷时稀释风加热后温度≥180℃。

c）保证稀释风与尿素水解产品气混合后，氨空体积比≤5%。

d）机组100%负荷时烟气换热器烟气侧阻力不大于50Pa。

结 语：通过脱硝热稀释风清洁技术研究、脱硝喷氨格栅防堵灰研究、烟气换热器分区模块化布置提升稳定性研究、脱硝SCR区烟气流场研究、脱硝SCR区喷氨还原剂在流场内均布研究、脱硝SCR分区测量和分区自动控制喷氨研究，采取脱硝热稀释风清洁技术耦合分区精准喷氨降低氨逃逸技术，取得了较好的降低氨逃逸效果，同时空预器ABS现象有了显著缓解。