超低改造后SCR脱硝氨逃逸表问题分析及处理措施
北极星大气网讯 :燃煤电厂 SCR脱硝 超低排放 改造后，对其 氨逃逸 率准确监测可以保证脱硝经济运行同时实现机组安全稳定运行。对3台实现超低排放机组的SCR脱硝出口烟气中氨逃逸率和NOx浓度进行网格法测试，发现NOx浓度分布严重不均且氨逃逸率超过设计值问题普遍存在;在线氨逃逸表数据存在单点不具代表性和异常原因造成数据有问题，均无法反应整个脱硝出口断面实际的氨逃逸率;针对上述问题，给出氨逃逸率是否超标的几点辅助判定方法，指导电厂给出正确的喷氨控制指令。研究结果消减SCR脱硝运行带来的机组负面影响，实现喷氨有“数”可依，保障脱硝超低改造设备运行和管理有一定的指导意义。
引言
2015年12月，《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》(环发文件〔2015〕164号)要求，在2020年前全国所有具备改造条件的现役燃煤机组全部实现超低排放改造。当前燃煤电厂脱硝超低排放改造仅是增加备用层催化剂，忽视对SCR反应器内速度场、温度场、喷氨均匀性、氨逃逸分析仪和空气预热器等进行相应的优化和改造。燃煤电厂脱硝超低排放改造后，对燃煤电厂氨逃逸率准确、快速高灵敏检测显得十分有必要。
当前，从燃煤电厂超低排放改造验收结果来看，关注的仅是出口NOx浓度是否达标排放，出现了脱硝出口NOx浓度分布不均匀和氨逃逸率超标严重。加剧了空气预热器和布袋除尘器硫酸氢铵(ABS)结晶堵塞，脱硝还原剂浪费严重，催化剂堵塞、磨损和活性成分流失较快等问题的严重性。
本文选取安徽省内3台实现已超低排放的超超临界机组为研究对象，采用德国NOVAplus、加拿大优胜M－NH3便携式逃逸氨分析仪等运用网格法对脱硝出口NOx分布及氨逃逸率进行测试，同时对其氨逃逸表在线数据及问题进行分析，并给出氨逃逸率超标的辅助判定方法。研究结果对消减SCR脱硝运行对机组的负面影响，实现喷氨有“数”可依及保障超低排放改造后脱硝设备运行和管理有一定的指导意义。
1氨逃逸表类型及氨测量难点
与NOx、SO2等烟气污染物相比，测量氨逃逸率要困难的多，原因如下:氨逃逸率一般量低，普通电化学、红外和紫外等方法不适用;易反应生成硫酸氢铵，抽取测量温度难以满足要求;氨气吸附性极强，极易溶于水，抽取测量改变烟气中氨气浓度;SCR脱硝反应器中振动、高含尘工况不稳定，原位对穿测量激光投射率低。燃煤电厂氨逃逸率在线监测表早期采用传统手工化学法，但由于存在转换效率问题，分析周期较长，无法满足火电厂快速、准确测量氨逃逸的需求。
目前燃煤电厂使用的氨逃逸表类型主要有瑞士ABB(A02000－LS25)、西门子LDS6、NEO(LaserGasⅡSP)、英国SERVOMEX(LaserSP)、加拿大Unisearch(LasiR)、德国Sick－GM700、日本Horiba(ENDA－C2000)和国电环保(LDAS－01)仪表。2不同类型氨逃逸表问题分析
2.1单点测量不具有代表性
案例1:F发电分公司3号机组为二期扩建工程2×660MW超超临界机组。采用单炉体双SCR结构体、高温高灰型，其布置于锅炉省煤器与空预器之间。采样液氨为还原剂。2015年10月，3号机组完成烟气污染物“超低排放”改造，脱硝系统催化剂增加备用层改造后为三层布置，增加一层催化器后设计效率为87.5%。逃逸氨监测为西门子LDS6氨逃逸表激光分析仪。
从图1可知，在负荷546MW下，3号炉SCR脱硝A、B侧出口NOx浓度分布相对标准偏差分别为97.18%、69.13%，均大于15%设计值。A、B侧各测孔的氨逃逸浓度分布也极不平均，且测孔出口的氨逃逸浓度与NOx浓度均值呈反比关系。由于对穿式西门子LDS6氨逃逸表分别装在A、B反应器角落，一般都是喷氨量相对较少的区域，造成氨逃逸浓度较低，氨逃逸表不具有代表性。
案例2:T发电厂3号机组为2×660MW超超临界机组工程，锅炉生产厂家为上海锅炉厂有限公司，燃烧方式采用四角切圆，为全悬吊结构Π型锅炉。脱硝装置采用SCR脱硝装置，还原剂采用液氨，SCR装置的催化剂层数按2+1层方案进行设计。2016年5月完成超低排放改造，主要为更换原来两层催化剂，且催化剂体积增大到231.5m3，设计效率为不低于85%。逃逸氨监测为德国Sick－GM700一体式氨逃逸表。
图1 3号炉SCR脱硝出口NOx浓度及氨逃逸分布
图2 3号炉SCR脱硝出口NOx浓度及氨逃逸分布
从图2中可以看出，3号炉SCR脱硝A、B侧出口各测孔NOx浓度和氨逃逸浓度分布极不平均。德国Sick－GM700一体式氨逃逸表分别安装在A、B侧反应器出口的中间位置，恰好位于氨逃逸浓度较小，NOx浓度较高位置。
2.2测量数据有问题
案例3:P发电有限责任公司5号机组为三期2×1000MW超超临界机组。采用单炉体双SCR结构体脱硝装置、高温高含尘布置方式，还原剂采用尿素。5号机组为新建同步实现超低排放机组，反应器内催化剂布置3层，设计脱硝效率不低于87%。逃逸氨监测为日本HoribaENDA－C2000氨逃逸表，分别安装在A、B反应器出口中间。
图3 5号炉SCR脱硝出口NOx浓度及氨逃逸分布
从图3可知，在负荷869MW下，A、B侧NOx浓度分布相对标准偏分别为15.42%、22.74%，略大于15%设计值。脱硝装置A、B侧出口NH3逃逸浓度平均值分别为4.95μL/L、2.74μL/L。B侧氨逃逸表值均远高于各实测点值，结合B侧出口NOx浓度高于A侧和脱硝效率低于A侧初步判定可能B侧氨逃逸表有问题。
电厂运行人员打开B侧氨逃逸分析仪，清理出催化剂上大量飞灰，并疏通管路。清理后机组在810MW负荷下，B侧氨逃逸分析仪监测数据在3h均值为2.76μL/L。同时A侧调节进口喷氨阀开度，做到氨逃逸单点监测具有代表性。
3氨逃逸超标辅助判定方法
(1)SCR脱硝出口与烟囱入口CEMS显示得NOx偏差较大，表明SCR入口喷氨不均匀。
(2)空预器短期压降增长较快，ABS堵塞现象与SCR脱硝设备整体过量喷氨或局部过大有关。生成的硫酸氢铵在空预器冷段蓄热元件上液化，其表面粘附烟尘造成堵塞，导致空预器短期压降增长较快，影响机组的安全稳定运行。
(3)除尘器灰斗或灰库中氨味较重，FGD脱硫浆液pH偏高，布袋除尘器ABS糊袋，或者脱硫废水氨氮含量超标严重等现象，通常与SCR脱硝设备整体过量喷氨有关。此外同时易造成布袋ABS糊袋，造成布袋短期阻力上升较快。
4结语
对3台实现超低排放机组的SCR脱硝出口氨逃逸率和NOx浓度进行研究，发现NOx浓度分布相对标准偏超过15%设计值且氨逃逸率超过设计值问题普遍存在。在线氨逃逸表数据存在单点不具代表性和堵灰原因造成数据异常有问题，均无法反应整个SCR脱硝出口断面实际氨逃逸率。给出脱硝与烟囱NOx偏差、空预器压降增速、除尘器灰中氨味较重和布袋除尘器ABS糊袋等现象辅助判定氨逃逸率超标经验方法，指导电厂给出正确的喷氨控制指令。研究结果消减SCR脱硝超低排放运行带来的机组负面影响，实现喷氨有“数”可依和保障脱硝超低改造设备运行及管理。
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来源:《电力科技与环保》
