大型燃煤机组SCR系统设计中应注意的几个问题

lihua32990227

大型燃煤机组SCR系统设计中应注意的几个问题
脱硫除尘事业部  李 华

SCR是世界上应用最多、最为成熟的一种烟气脱硝技术。随着中国对氮氧化物的排放要求的日益严格，SCR技术正得到越来越广泛的应用。目前，中国几乎所有的大型燃煤机组都是采用的SCR技术进行烟气脱硝。
广东国华台山电厂5号机组（600MW）和浙江宁海电厂（600MW）是我国最早实现“三同时168”的大型燃煤火电机组。通过对国华台山电厂5号机组SCR系统近一年的运行情况进行分析，提出了SCR设计中应注意的几个问题，以利后续。
台山电厂5号机组SCR系统168期间（2006年11月18日通过168），各项运行指标均超过了规定值，氮氧化物脱除率曾达到94％。近期，通过对SCR系统的性能试验，发现了一些问题。
1．        SCR系统运行初期，氮氧化物脱除率稳定在87％，运行半年后，效率下降至82％。通过性能试验，发现通过隔栅注入空气/氨气后，通过静态混合器，氨与烟气的混合不是特别均匀。
2．        台山电厂的SCR系统是没有旁路系统的。不设旁路系统，为SCR系统和整个机组的运行带来了风险。在低负荷下，从后烟井出来的烟气温度降低，使得催化剂的活性受到抑制。同时，SCR系统的压力损失波动会造成锅炉炉膛负压的波动，可能会导致锅炉MFT。
3．        通过对空预器的检查，发现ABS沉积较多。当然，对于采用V2O5作为催化剂的SCR系统，ABS的生成是不可避免的。但在设计和运行中，我们应该尽量减少ABS的生成。
以上三个问题是SCR系统中常常会出现的情况。笔者认为，在设计中应该注意一下几个方面：
1．        注氨隔栅以及喷嘴的布置。合理的选择喷嘴的直径、出口压力以及角度，保证氨气能与烟气均匀混合。传统的布置方式是沿烟道水平布置，笔者认为，应该在CFD模拟的基础上，优化喷嘴的布置（喷管可以交错布置，也可以采用布置方法，依照CFD模拟结果来定），以便氨气与烟气的均匀混合，保证脱硝效率，同时减少氨气的逃逸。
2．        NH3/NOX的混合效果是SCR装置设计和运行中的重点和难点，特别是当脱硝装置要求较高的脱硝率时，其难度更大。对于静态混合器和静态混合器的设计和选择，一定要根据烟道长度、系统压降等因素综合考虑。一般，对于SCR入口有较长的烟道时，常采用静态混合器。
3．        对于SCR反应器旁路的设置，笔者认为还是有必要的。特别对于那些煤源不稳定，或用于调峰的机组，应该设置反应器旁路系统。当锅炉启停或低负荷运行，以及高温或发生爆管时，都可以启动旁路系统，以减少对催化剂的损害，规避风险。
4．        脱硝产生的ABS会堵塞催化剂，造成脱硝率的下降和系统阻力的增加，同时会造成空预器的腐蚀和堵塞，影响锅炉的正常运行。烟气中SO2/SO3的转化率与烟气温度、催化剂的性能密切相关，这就要求我们在选择催化剂时，对烟气的成分进行翔实的分析，同时可以采取一些其他措施降低SO2的氧化率。当ABS对空预器有影响时，应增加吹灰器的吹灰次数。
相对于脱硫系统，脱硝工艺流程要简单的多。但脱硝系统对流场（速度场、浓度场）的均匀性和系统的稳定性，提出了更高的要求。这就要求我们在设计之前，对有关模型试验要进行优化。值得一提的是，对于脱硝系统，调试的工作也是很关键的一步，特别是对于注氨隔栅的流量调节，是最为核心的内容——这直接关系到系统的脱硝率和氨逃逸率。

dahua

其实中型 机组也应注意这些事情

zzcool

多谢楼主，写的太好了，受教了

Mikewolf

专家就是专家，受教了！

不过据我所知，台山项目要求的初始脱硝效率是94%，长期运行的脱硝效率是80%，如果没有特殊要求的话，一般过了性能验收后，都是按照80%的脱硝效率来运行的，因为需要喷入的氨少，可以省一笔银子。你说的87降到82可能是这个原因
没有旁路在中国确实存在一定问题，不过上不上旁路有时不是技术说了算了的:039

fengxz

谢谢，学习了

dunga

说明了三点：
1. cfd和物理流场模拟相当重要；
2. so2/so3的氧化率比较高，以后设计中要重点考虑；
3. 设置旁路是必要的，但是设置旁路后容易给不良电厂留下作弊的后路，这个就比较难决策了。

dunga

最近几天和别人交流scr方面的问题，突然想到一个问题，麻烦问问楼主：
你的经验中的第一条如下：1．        SCR系统运行初期，氮氧化物脱除率稳定在87％，运行半年后，效率下降至82％。通过性能试验，发现通过隔栅注入空气/氨气后，通过静态混合器，氨与烟气的混合不是特别均匀。我想问问你们是进行怎样的性能试验，认为氨气与烟气混合不均匀的？一般电厂自己做测试的话，几十米宽长的烟道，做测量的话，太困难了，我想问问你们是不是有另外的号方法？

maikee2008

今天略闲，随便说两句，说得不对，或者得罪了谁，请多包涵。

楼主的帖子有些地方感觉似是而非，

1.        抛开氨的逃逸，比较脱硝效率，没有任何意义。

2.        在没有旁路挡板的情况下，SCR烟气系统没有可动作部件，或者影响压力的反应，积灰造成的烟气系统阻力增加，是相当地缓慢的，说SCR系统损失压力波动造成锅炉MFT，有点危言耸听。

至于氨硝摩尔比分布的测量，不同的位置有不同的意义，反应器前的测量，用以验证CFD计算，催化剂入口断面的测量，用来验证CFD计算以及界定催化剂厂家和系统设计者的责任，如果不是运行有问题或者科研的话，这些测量完全没有必要。最重要的测量位置就是催化剂出口断面，这是做喷射栅格调整所必须的。一个好的SCR设计，应该包括永久的催化剂出口断面处的取样栅格。一旦锅炉因为种种原因进行了燃烧调整等因素造成脱硝系统入口烟气条件发生较大变化后，就需要对喷射栅格进行调整，以获得良好的氨硝摩尔比的分布。

我要是用户，一定会要求SCR供货厂家提供这个取样栅格。

dunga

不知道现在国内做的scr项目有没有这么一个取样格栅？