宽负荷脱硝SCR入口烟气流场优化系统研究与应用.doc

宽负荷脱硝SCR入口烟气流场优化系统 研究与应用常琪陆卫东张坚明顾锦绣李郁峰上海吴泾发电有限公司燃煤机组锅炉在低负荷运行状态下，SCR （选择性催化还原）进门烟道沿宽度方 向烟温偏差很大，外侧低中间高，偏差最高可达I7[8r烟温低的区域处在催化 剂低限值下面了，面喷氨枪仍然整个烟道均匀地在喷，造成氨气与烟气混合不 均致使脱硝效率降低，同时对催化剂也产生不良影响针对这一现象，木课题在 SCR反应器入UI烟道外侧加装均流挡板，使烟气通流面积随负荷变化而变化， 充分保证喷氨枪断面上的流速，提高充满度确保烟气流场均匀，与氨气充分混 合起到匀质的效果，从而提高脱硝效率并使外侧催化剂处于休息状态，延长了 催化剂寿命工程改造后进行性能测试，均质后的效果能将NOX值降低320 mg/Nm3,可实现20 mg/Nm3的近“0”排放，喷氨流量降低11%左右获得了环保 与经济的双重收益关键词：机组低负荷;SCR （选择性催化还原）；入口烟温偏差;NOx含量;Study and Application of Wide Load Denitrification SCR Inlet Flue Flow Distribution Optimization SystemChang Qi Lu Wei dong Zhang Jianming Gu Jinxiu Li YufengShanghai Wujing Power Generation Co.， Ltd;Abstract：Coal-Fired unit boiler runs at low load, SCR inlet flue temperature changes a lot along width direction, which shows outsides temperature is low and middle ones is high and deviation is around 178C. Ammonia gun is working in whole flue pipe whi 1 e low flue temperature is below low limit value of catalyst and uneven ammonia and flue mixture results in low denitrification efficiency with bad influence on catalyst. Focus on fixing it, the author installs current sharing baffle outside of SCR reactor inlet flue, which makes flue flow area change with load changes and guarantee ammonia flow velocity to improve much evener flue distribution mixing with ammonia to increase denitrification efficiency with good influence on catalyst. The performance test was carried out after engineering renovation and the effect of homogenization can reduce N0x value by 32-40 mg/Nm3, which achieves’ Zero’ emission of 20 mg/Nm3 and reduce ammonia injection rate by about 11%. Tt means double benefits of environment protection and economy value.Keyword：Low Load Unit; SCR (Selective Catalytic Reduction) ; Inlet Flue Temperature Deviation; NOx Content;1技术产生的背景目前，国家对环保要求越来越严。

燃煤电厂的氮氧化物卵，排放必须满足国家的 环保政策燃煤电厂都装有SCR （选择性催化还原）烟气脱硝装置，使得锅炉燃 烧后卵，排放达标但是锅炉负荷降到60%以下时，烟气温度满足不了 SCR的技 术投运要求（至少〉300C），致使无法脱硝而机组低负荷运行情况又恰巧普遍 运行在40%~50%范围内，这就给环保带来丫无法逾越的困难所以，燃煤电厂必 须实施宽负荷脱硝技术，在低负荷时保证SCK投入宽负荷脱硝技术虽然可保证在低负荷时?^排放达标，但由于技术局限性使烟道 内烟气分布不均，速度场、温度场分布温差较大，造成脱硝效果差，喷氨原料浪 费，而II造成催化剂堵塞、中毒失效，有效寿命人幅下降，而催化剂在SCR系统 中成本占50%以上由于烟道内烟气分布不均，氨气与烟气混合不好，NH3逃逸率增加，NIL和烟气中 的S02、303反应生成硫酸铵、硫酸氢铵，堵塞催化剂通道和下游设备空气预热器, 降低了空气预热器的效率并腐蚀设备由于硫酸铵、硫酸氢铵堵塞催化剂通道，使得烟气流速缓慢，灰尘容易沉积，灰 尘堵塞催化剂通道，如此恶性循环，降低丫催化剂活性，影响SCR系统的脱硝 效率于是，SCR入口烟气流场的优化系统的研宄提上了议事议程。

2宽负荷脱硝工程简介吴泾电厂11号炉是上海锅炉厂引进技术生产的强制循环、四角摆角燃烧的煤粉 锅炉为适应国家环保政策，2015年3月锅炉改造完成了宽负荷脱硝装置电厂在省煤器部位烟气侧进行Y宽负荷脱硝改造，提高Y省煤器出门烟温，使 SCK入口烟温在机组负荷降低到120MW时，仍能保持在315C以上，确保了喷氨 系统不退出运行2.1 SCR入口烟气均质的必要性（1）对于进入SCR反应塔的原烟气要满足以下2点：1）烟气温度＞315C;2）烟 气与氨气得到充分搅拌、混合均匀由于随着机组的负荷下降，降到150 MW负荷时的烟气量大约为100%负荷时的 62. 0%,烟气急剧减少，使烟道内烟气充满度减低，产生沿锅炉烟道宽度方向上 的流量偏差它的主要特征是中间高两边低，最后导致烟道中间烟温高两边烟温 低的现象⑵SCR进口烟道的结构（图1）图1 300匿机组锅炉脱硝进U烟道示意图 锅炉尾部烟道宽度为1 4022 mm,它对应的2个宽度为10 000 nun的SCR进口烟 道低负荷下：1） 锅炉尾部烟道出口烟温呈两边低中间高的抛物线形状，进入SCR烟道 （1.426倍锅炉烟道）会加剧烟温的偏差；2） 尤其是7.6 m突然扩大至10 m，造成外侧的烟温更低。

3） 宽负荷脱硝装置在低负荷下，左右两个烟气通道不通，烟气往中间烟道通过, 更进一步造成外侧烟道的烟温降低3）鉴于SCR反应塔的要求和设备结构上的不足，为满足高效脱硝和防止催化 剂中毒的目的，必须要对设备进行优化改造2.2工程改造方法（1）设备结构 1）每侧喷氨母管上共引出12根分管，均布在整个烟道上;图2 300 MW机组锅炉脱硝进U设备示意图 2) 每根喷氨分管再一分为二供应2支喷氨枪喷氨枪正上部600 mm处冇-•根挡 杆；3) 改造设计每侧有大、小均流板各一块，布置在挡杆上面900 ™处2) 技术设计思路1) 原始状态：(1) 烟道流通截面积是按最大负荷时设计的当负荷降低后烟气在烟道内的充满 度降低，形成流量偏差由于流量偏差同时产生烟温偏差；(2) 烟气充满度降低，烟气的紊流程度降低，氨气与烟气的混合效果变差；(3) 因流量偏差，喷氨流量仍以原调整的方式喷射，流量分布曲线与喷氨分布 不对应；(4) 鉴于上述3个因素，造成低负荷下SCR工作条件变差，促使脱硝效率降低2) 技术方案改造的预期：(1) SCR进口烟道内的烟气充满度保持基本不变，相当于额定负荷时的状态；⑵当负荷在18CT150 MW区段，将外侧的“外侧均流板”关吼同时对应的4 根喷氨管道关闭也关闭。

外侧均流板”关闭后所产生的效应是：八.烟道内的烟气流速提高，相当于额定负荷吋的烟速，烟气紊流程度提高烟气 与氨气的混合程度得到充分搅拌；B. 沿烟道宽度方向的烟温偏差减少，烟温场全部满足和大于催化剂的温度耍求；C. 喷氨枪的单位流量增加，压力提高使得喷口出来的气流雾化程度提高，同时 喷UI到档杆的冲击力抬高，致使氨气散射更均匀；D. 鉴于烟气流紊流度增加、氨气散射更均匀、烟温偏差减少促使了 SCR脱硝效率 提高；E. 虽然单支喷氨枪的流量增加，但远比关闭4根喷氨管道的流量来得小所以， 也可收到降低喷氨流量的效果3) 同理，当负荷在15CT120MW区段，将内侧的“内均流板”关闭,同时对应 的2根喷氨管道电动阀也关闭思路同A~E条款3)设备安装进程施工从2016年11月29日开始，至2016年12月9日冷态调试结束，历时11 天3试验3. 1试验目的⑴是否达到设计预期以及N0/变化特性；(2) 改造后所能产生的经济效益3.2试验方法(1) 加仓煤质要求:对燃烧煤质不做要求，按平时运行方式加仓2) 磨煤机运行方式:对磨煤机运行方式不做要求，尽可能地提高再热蒸汽汽 温3.3试验工况操作方式(1) 确保CEMS表计N0.、值在允许范围内，绝对不能超标排放。

因此，宽负荷烟 气挡板可以做任何操作2) 在16(Tl70 MW负荷区段，分2个测试工况；1) SCR入口导流挡板全开，喷氨枪全开；2) SCR入口 “外侧均流板”关闭，“|Aj侧均流板”开两侧对应的喷氨枪编号 9~12总阀门关闭3) 在130〜140丽负荷区段，分2个测试工况；1) SCR入口导流挡板全开，喷氨枪全开；2) SCR入口 “外侧均流板”和“内侧均流板”都关闭，两侧对应的喷氨枪编号 9~12电动总阀门和编号7、8电动小阀门均关闭4试验日期与测试结果试验时间与负荷见表1表1试验时间与负荷 4.1 160〜170负荷段试验160^170负荷段性能指标变化情况见表21) 图3中A点是“外侧均流板”关，对应的编号9~12号喷氨支管的电动总门 也同时关CEMS表计的N0x值明显下降，最终稳定在20 mg/m以下；表2 16(^170负荷段性能指标变化表 图3 “外侧均流板”的动态特性曲线 注:右侧纵坐标是NOx含量标尺(2) B点是“外侧均流板”恢复开的起始点；(3) 试验中也采取了先关闭“外侧均流板”，然后再关喷氨支管的电动总门，在这个过程中，SCR反应塔的效率会在关喷氨支管电动总门之前下降约7%^8%, CEMS表计值没变化。

当开始关喷氨支管的电动总门后，SCR反应塔的效率马上提 升直至超过原始状态效率值约7%~8%所以，“均流板”和对应的喷氨电动门必 须同步开或关4.2 130~140负荷段试验(1)均流板开与关的特性变化130^140负荷段性能指标变化情况见表32) 烟道沿宽度的分布特性 进口烟道沿宽度方向的特性曲线见阁41) “♦”点的曲线是均流板前的烟温，“■”点的曲线是均流板后的烟温;2)大均流板关闭时，图中横坐标的0~3烟道宽度被挡住，烟气只能往内侧流动, 改变了外侧温度比较低的现象(A/B=317.5/306C),进入SCR的烟温显著抬升， 达到了 335C以上；表3 130^140负荷段性能指标变化表 图4 137. 0丽时的SCR进门烟道沿宽。