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火电厂SCR烟气脱硝装置的运行优化研究


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第 3 9卷 第 5期  2 0 0 8年 9月  

锅  炉  技  术 
BOI I   , ER  T ECH N OI   OG Y 

V0 1 .3 9 ,NO . 5  
Se p ., 2 0 0 8  

章编 号 :   C N3 1   1 5 0 8 ( 2 0 0 8 ) 0 5  0 0 6 0  0 4  

火 电厂 S CR烟 气 脱 硝 装 置 的 运 行 优 化 研 究 
廖 永进 ,徐 程 宏 ,余 岳 溪 ,湛 志 钢 ,温 智 勇 ,廖 宏 楷 
( 广 东 电 网公 司 电力 科 学 研 究 院 ,广 州 5 1 0 6 0 0 )  

关键 词 : 火 电 厂 ;S CR;运 行 ;优 化 



要: S C R 装 置催 化 剂 出 口 N O  的浓 度 偏 差 会 明 显 影 响 催 化 剂 的 寿 命 并 增 加 锅 炉 引 风 机 的 电耗 , 甚 至 

影 响机 组 的 可用 率 。介 绍 了火 电 厂 S C R装 置运 行优化 的注 意事项 。实践表 明 , 通 过 对 喷 氨 系 统 的 优 化 调 

节, 可 以 明 显 改 善 出 口的 N( L 分布 、 并 降 低 氨 的 逃 逸 。在 S C R装置优化设计 的前提下 , 应通过 运行优 化, 控 
制出 口 N 0  的相 对 标 准 偏 差 在 2 O   以内。   中 图分 类号 : T K 2 2 9 . 6   文 献标 识 码 :   B  

1   前  言 
随着 国家对 环 境保 护 工作 的 日益 重视 , 环境  标准 的相 应提高 , 对 于火 电厂锅 炉 的 No   控 制 工  作提 出 了更 高 的要 求 。根据 最 新 版 的《 火 电 厂 大  气 污染物 排放标 准 》 , 对于第 3时段燃 煤 V  > 2 O   的锅炉, 已执 行 NO  最 高 允 许 排 放 浓 度 4 5 0   mg / Nm。 的标 准 , 且 必 须 预 留 烟 气 脱 硝 装 置 空  间 。 目前 火 电厂 的 NO  控 制技 术 主要 包 括 各 类  低 N   燃 烧 技 术 如 空气 分 级 燃 烧 、 燃 料 分 级燃 

2 运 行 优 化 的必 要 性 和 手 段 
尽管 S C R 装 置 在 设 计 阶 段 通 常 会 通 过 冷 态  流 动 模 型 试 验 并 结 合 三 维 两 相 流 动 数 值 模 拟 计 

算对 烟道 的流 场进 行 优 化设 计 , 但 往往 由 于现 场 
空 间的 限制等 各种 因素 的影 响 , S C R催 化 剂人 口   的烟气流 速场 是不 均 匀 的 , 这 样 会 导 致催 化 剂 出   口 NO  和 NH。的 浓 度 场 很 不 均 匀 。 出 现 部 分 区 

域 NO  含 量 很低 而 NH。逃逸 量 很 大 , 或 部分 区  域 NH。 逃逸 较少但 N0  含量 较高 的情 况 。这会 
影 响 系 统 总 体 的 脱 硝 效 果 并 给 系 统 的 经 济 稳 定 

烧、 煤粉再 燃 等 以及 烟 气 脱 硝 技 术 如 S C R( 选 择 
性催 化还 原 ) 、 S NC R( 非选 择性 催 化 还原 ) 等 。其  中S C R技 术具 有最 高 的脱 硝 效 率 ( 可达 9 0   ) ,  
且 技术 较 为 成 熟 , 在 我 国 得 到 了 越 来 越 多 的 应 

运 行带来 很 大 的 危 害 。 图 1为 不 同脱 硝 率 情 况  下 催化 剂后 No  浓 度 场 的不 均 匀 对 催 化 剂 寿命 
的影响 , 可 以看 出 , 若 浓度 偏 差 增 大 , 会 明 显 缩 短 

用 。 目前 我 国投运 S C R脱 硝 装 置 的大 型 机 组 已   超过 1 0台 , 正 在 建设 S C R 装 置 的机 组容 量 超 过  3 0 0 0万 k w 。火 电厂 S C R工 程 的建 设 , 不仅需 要  大 量 的投 资 费用 , 装 置建 成后 还 需 要 大量 的运 行  维 护费用 , 包 括催 化 剂 的更换 费 用 和 电耗 的增 加  等 等 。以 1台 6 0 0   Mw 机组 的 S C R装 置为例 , 目  

催 化 剂 的使 用寿命 。 同时 , 氨逃 逸 的增 加 会产 生 
催化剂后N   浓度  的相 对 标 准 偏 差  
冰 

褂  3 0   嫖 
据  2 0   椭  屣 
0   巡  1

前 的催 化剂 费用接 近3   0 0 0 万元 , 其 使用 寿命 只有 
3年 左 右 。 而 由 于 系 统 阻 力 的 增 加 , 引 风 机 电 功  率 的增 加 可 达 8 0 0   k W 以上 。 因此 , 十 分 有 必 要 

对 脱硝 装置进 行运 行 优 化 , 以保 证 装 置脱 硝 效 果 
的同时 , 减 少装 置 的运行 成 本, 提 高 装 置 的 可 

5 0  

6O  

7 0 

8 0  

90  

脱硝率, %  

用率 。  

图 1   不同脱硝率时 N ( )  浓 度 的  不 均 匀 对催 化 剂 寿命 的影 响 

收 稿 日期 : 2 0 0 7 —0 4—2 9  

作者简介 : 廖 永进 ( 1 9 7 1 一 ) , 男, 陕西西安人 , 高 级工 程 师 . 工学硕士 , 主要从事锅炉和烟气脱硫、 脱硝装置的调试 、 试验及优化工作。  

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第 5 期 

廖永进 , 等: 火电厂 S C R 烟 气 脱 硝装 置 的运 行 优 化 研 究 

6 1  

更 多的硫酸 氢氨 , 造 成 锅 炉 空 气 预 热 器 的 堵 塞 和 

很 不均匀 , 相 对标准 偏差 高 达 4 6 . 4%, 明 显呈 现 
出两边 高 , 中间低 的趋势 ( 见图 3 ) , 这 主 要 是 由 于 
2  

腐蚀 。图 2为 氨逃 逸 对 空 气 预 热 器 清 洗 周 期 的 
影响, 从 中可 以看 出 , 当S C R 系统 的氨逃逸 >2 ×   l 0  后 , 空 气 预 热 器 的 清 洗 间 隔 大 为 缩 短 。 这 会  明显降低 发电机 组 的可 用率 , 并 增 加 引 风 机 的 电  耗( 对于 6 0 0   MW 等 级 机 组 , 系统阻力增加 1 0 0   P a , 引 风机增 加 功 率 至 少 有 1 0 0   k W) , 造 成 的 直  接 和 间接 经 济 损 失 相 当 可 观 。 为 此 , 可 通 过 对 喷  氨系统进 行优 化调 整 以改 善 催化 剂 出 口 N O  和  NH  的浓 度 分 布 。 即首 先 测 量 S C R 运 行 时 催 化  剂 出 口 的 NO  分 布 , 在 此 基础 上 . 对 喷 氨分 阀 门   进 行调整 以改 变不 同位 置 的喷 氨 量 . 从 而 获 得 均  匀 的 N( )  和  H  的 分 布 。  

进 口的烟 气 流场 不 均 匀 造 成 的 。从 图 4中可 以 
0  8  6  4   2  0 

看 出, 烟 气 流 速也 明显 呈现 出两 边 高 , 中间 低 的 
趋势 , 相 对 标 准 偏差 达 到 2 O . 8   。 尽 管 喷 氨 量  已经是 两边 较高 ( 见表 2 ) , 仍 不 足 以 消 除 烟 气 流 
场 不 均 匀 的影 响 。  

图3   习惯 T 况 催 化 剂  口 N ( )  分 布 

0 

2  

4  

6  

氨 逃逸 , ×1 o 一  

图2   氨 逃逸 对空 气 预 热 器 清 洗 间 隔 时 间 的影 响 

3   S CR系 统 运 行 优 化 的 实 践 
以下介绍 对某 6 0 0   MW 机 组 S C R 装 置 运 行  优化 的情况 。该 S C R装置 布置 于省煤 器之后 、 空  气预 热器之前 , 属 于 高 尘 布 置 方 式 。 主 要 组 成 部  分 包 括 2个 装 有 催 化 剂 的 反 应 器 、 2个 液 氨 存 储 

图 4 催 化 剂 入 口烟 气流 速 分 布 

表 1   习 惯 工 况 试 验 结 果 

罐及 l套氨 气 注 入 系 统 。2个 S C R 反 应 器 内部 
装有两 层催 化剂 , 每 层 催化 剂 为 8 ×9模 块 布 置 。   在每 个 S C R 反 应 器 的 人 口 烟 道 安 装 了 1套 静 态 

  平均值 3 3 3 . 2   20.9

441 .1  

l1 6 . O  

标准偏差

3 . 7  

4 .4  

21 .3  

53 . 8  

相 对 标 准  0. 8   偏差/   l - l   2
2. 9   最小值 3 2 6 . 2  1

4 .8  

46 . 4  

混合器 , 在烟 道 内拐 弯 处还 安装 了导 流 板 和整 流 
装置 。锅炉燃 用 神 府 东 胜 煤 , S C R 进 口 NO  浓  度为 5 5 0   mg / Nm   . 设计 脱硝 率为 8 0   。  
( 1 ) 习惯 工 况 试 验 。  
37 6. 4   48 4.1   19 . 2   l 85 . O  

最大值

. 6   3 4 1 . 2   31

( 2 )运行 工况 的优化 。  
针对 习惯工 况 的测 量结 果 , 对 系 统 的 喷 氨 量 

首 先 进 行 了 习惯 工 况 的 摸 底 试 验 . 分 别 测 量 

了催 化 剂 进 口 的 烟 气 流 速 和 温 度 以 及 催 化 剂 出   口的 N O   ( 未喷 氨 和喷 氨 ) , 试 验 结果 见 表 1 。 可  以看 出 , 烟 气 温 度 及 未 喷 氨 时 的 N( )  十 分 均 匀 .   各 测点烟 温的相对标 准偏 差仅 为 1 . 1   ,  ( )  的 
相对标准偏 差 为 4 . 8   。 但 喷 氨 后  ( )  的 分 布 

进 行 了调 整 . 首 先在 NO  浓 度高 的区域增 加 了喷 
氨量, 进 一 步 又 减 少 了 低 NO  浓 度 区 域 的 喷 氨  量 。优 化 试 验 是 逐 步 进 行 的 , 先 后 进 行 了 3次 调  整, 试验 的主要结 果 分 别见 表 2 、 表 3和 图 5 。从  中 可 以看 出 , 通过喷氨量的运行优化, 催化剂 出  

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6 2  

锅  炉  技  术 

第 3 9卷 

3 ×1 0   的水 平 。  
表 2 喷 氨 量 调 整 的 记 录 
工 况

习  工  第  次 优 化 第  次 优 化 第 。 次 优 化 
/ m。 ? h 一   / m。 ? h 一   / m。 ? h 一   / m。 ? h 一  

各 氨 

图 5 最优 工况 催 化 剂 出 口 NO  分 布 

喷 嘴 
氨 流  量( 含  稀 释 
风量 )  

口的 N O  浓 度分 布 得 到 了很 大 的 改 善 , NO  的 

相对标 准偏差 由原 先 的 4 6 . 4   大 幅下 降至 1 4 . 8  


从 图 5中可 以看 出 , 原先 N Or 呈 现两 边 高 中 

间低的情况 已得到根本 改善 , 除个别 区域 阀门调整  已到极限外 , 整体 的 N   分 布 已十分 均 匀 。同时 
还测量 了系统 的氨逃 逸 , 平 均 的氨逃 逸 只有 0 . 4 8  

×1 O 一、 最高 为 0 . 8 6 ×1 0 ~, 远 低 于 性 能保 证 的 
1   2  3  4   5  6   7   8   9   O  

阀 门 已全 开 , ~ 阀 门 已基 本 关 闭 。  

表 3 各 优 化 运 行 工 况 主 要 试 验 结 果 
O  O   O   如   O  O   ∞  

O 

O   ∞  

0 

O  

O 

0 m  O  m  O  姗  O  姗  O    O 猢  O    O 渤  
4   4   3   3   2   2   3   3   4  

。 .  
4  

∞  ∞  ∞  ∞  ∞  ∞  ∞  ∞  

。 -  

( 3 )优化 调整 的注意 事项 。  

4  4  3  3  2   2  3  “   由于对某一 区域 的喷 氨量 进行调整 时 会 ∞  ∞  ∞  ∞   加  , ∞  影  I 。  

想的。  

响 到邻 近区域 的喷 氨 量 , 且 每 个 反应 器 的调 节特 
性 也不相 同。因此 开始 不 宜进 行 大 的 调 整 , 可选  取 2 ~ 3点 进 行 小 幅 调 整 , 待 掌 握 了 具体 反 应 器  的特性 后再 逐 步调 整 。并 且 每 次 调 整 都 应 记 录  被 调 阀门 的原 始 位 置 及 调 整 幅 度 。通 常 应 先 调  整 NO  高 的点 , 再 调整 NO  低 的点 , 尤 其要 保证  避 免 出现 N0  过低 的点 。因为 NO   过 低意 味着 
高 的氨逃 逸 。  

4   结  论 
S C R 装置 催化 剂 出 口 NO  的浓 度 偏差 会 明 
显影 响催 化剂 的寿 命并 增 加 锅 炉引 风 机 的 电耗 ,   甚至 影 响 机 组 的 可 用 率 。 因 此 十 分 有 必 要 对  S C R装 置进 行运 行优化 。实践 表 明 , 通 过 对 喷 氨  系统 的优 化 调 节 , 可 以 明 显 改 善 出 口 的 NO  分  

布、 并 降低 氨 的逃逸 。在 S C R装 置优 化设 计 的前  提下 , 应 通 过运 行 优 化 , 控 制 出 口 NO  的相 对标 
准偏 差在 2 0   以 内。   参考 文献 :  
[ 1 ]S C R 脱 硝技 术 与脱 硝 设 备 的 运 行 及 优 化 [ c 3 .广 州 : 中 德 技 
术 合 作 高级 培 训研 讨 会 , 2 0 0 7 .  

若能 将催化 剂 出 口 NO  的相 对 标 准偏 差 调 
整到 1 O   及以下, 是极 为 理 想 的 , 这 需 要 装 置 的 

设计 和运行 均 十分理想 。通 常来 讲 , 出 口 NO  的 
相对标 准偏 差在 1 0   ~2 O   都 是 可 接 受 的 。尤  其对 于老 机 组 加 装 S C R装 置 , 受 场 地 条 件 的 限 

制, N0  的 相 对 标 准 偏 差 在 2 O   以 内 是 较 为 理 

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廖 永进 , 等: 火 电厂 S C R烟 气 脱 硝 装 置 的 运 行 优 化研 究 

6 3  

St u d y   o f   Op t   i mi z a t   i o n   Op er a t   i o n   f or   P o w er   P l a n t   S CR   Sy s t e m 

LI AO  Yo n g — j i n 。 XU  Ch e n — h o n g,   YU  Yu e — x i ,  
ZH AN  Zhi — g a ng.   W EN  Zhi — y on g, LI AO  Hon g — ka i  
( Gua ng d on g   Po we r   Te s t   a nd   Re s e a r c h   I ns t i t u t e,G ua ng z ho u   5 1 06 00, Chi na )  

K e y   w or d s: p o we r   pl a n t ;   S CR ;   o p e r a t i on;   o p t i mi z a t i on  

Ab s t   r a ct : Th e   c a t a l ys t   s e r v i c e   l i f e   wi l l   de c r e a s e   a nd   i nd uc e d   f a n s  p o we r   c on s u mpt i on   wi l l  
i nc r e a s e   be c a us e   o f   N O c on t e n t   de v i a t i on   f o r   S CR  r e a c t o r . The   n e c e s s i t y   a nd   me t ho d   of   op —   t i mi z a t i on   op e r a t i o n   f o r   p o we r   pl a n t   SCR  s y s t e m  a r e   i n t r o du c e d. W i t h   a   6 0 0   MW   un i t   SCR  s y s t e m  a s   e x a mp l e s.t h e   op t i mi z a t i o n   op e r a t i o n   t e s t   i s   i nt r o d uc e d . A nd   ma t t e r s   ne e d   a t t e n—  

t i on   du r i ng   op t i mi z a t i o n   o pe r a t i o n   i s  a l s o   i n t r o du c e d. N O  c o n t e nt  d e v i a t i o n   a n d   N H3  e s —  
c a p e me n t   wi l l   d e c r e a s e   by   o pt i mi z a t i o n   o pe r a t i o n   f o r   SCR  s ys t e m . And   N O  c on t e n t   d e v i a —  

t i on   s h ou l d   be l o w  2 O  

.  

( 上接第 5 9页 )  

好 工作状态 , 对 于 预 防 锅 炉 结 渣 十 分 重 要 。对 排 

可行 的防治措 施 , 以减轻 危害 , 提 高效率 。  
参考文 献 :  
[ 1 ]岑 可法 , 等 编 著 .锅 炉 和 热 交 换 器 的 积 灰 、 结渣 、 磨 损  和 腐 蚀  的 防 止原 理 和计 算 [ M] .北 京 : 科 学 出 版社 。 1 9 9 4 .   [ 2 ]高苑 辉 , 等 .2   1 0 0   t / h锅炉 结 焦 原 因 分 析 及对 策 E J ] .  东北 电 
力技 术 , 2 0 0 2 , ( 9 ) .  

除 了灰熔 融 特 性 造 成锅 炉 结 渣 的异 常 现 象 进 行 
分析, 消 除设备缺 陷 。  

5 结 束 语 
对于煤 粉炉 结渣 和 积灰 问题 , 要 在 理 论 分析 
的基础上 , 联 系锅 炉 具 体 参 数 和 工 况 。 寻 找 切 实 

Ca u s e   An al y s i s   a n d   P r e v e n t   i v e   Me a s u r e   of   Boi   l e t   Sl a g gi n g  
Z H ANG  J i e   ,   FE NG  Yu — c h a o  ,   Z H ANG   Z h i — h u i  
( 1 .P o we r   P l a n t ,Xi n g t a i   i r o n& s t e e l   Co .,Lt d ,Xi n g t a i   0 5 4 0 2 7,Ch i n a ;  
2. N o r t h   Chi n a   El e c t r i c   Powe r   Un i ve r s i t y, Ba o di ng   071 0 03,Chi na )  

Ke y   wo r ds: bo i l e r ;   s l a gg i n g;   c a u s e   an a l y s i s; pr e v e nt i ve   me a s u r e   Ab s t   r a c t: The   bo i l e r   s l a g g i ng   i s   a   c om pl i c a t e d   phy s i c a l  c he mi s t r y   c o u r s e, t h e r e   a r e   n o t   a   ma t h e ma t i c s   mo d e l , wha t   c a n   f i x e d   a mo un t   d e s c r i b e   t he   s l a gg i ng   p r oc e s s, u p   t O   no w . The  

b oi l e r   s l a g g i ng   i s   a   ke y   pr o bl e m  whi c h   pe r p l e xs   e l e c t r i c   po we r   pr o f e s s i o n .I n   t hi s   t e xt ,t he   r e a s o n   of   t he   bo i l e r   s l a gg i n g   ma i nl y   be   d i s c u s s e d   wi t h   f u e l   bu r ni n g   a nd   bu r ni n g   d y na mi c s,  

a n d   i n t r o d u c e d   a   f e w   me t h o d s   t O   j   u d g e   b o i l e r   s l a g g i n g   a t   h o me   a n d   a b r o a d   c u r r e n t l y .I n   t h e  
e nd,t hi s   t e x t   a i ms   a t   t he   p r o c e s s   of   dr e gs   b e   f or me d   a n d   t h e   r e a s o n   o f   b o i l e r   s l a gg i n g   t o   t a —  

b l e   s o me   p r o p o s a l   f o r   a v o i d   b o i l e r   s l a g g i n g   f r o m  f u e l   s e l e c t i n g,j o i n e d   i n t o   s t o v e   t h e   f u e l  
p r o c e s s ,b o i l e r ’ S   l o a d,t h e   wo r k   c o n d i t i o n   a d j u s t me n t   a n d   b o i l e r   s e r v i c e ,i t   s h o u l d   a d o p t   o f  
me a s u r e   wi t h   g ui d e   b oi l e r   d e s i g n   a nd   b o i l e r   m ov e me nt .  


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