SCR脱硝设备的两个“五小”创新应用

王剑李莹辉贾伟博

摘要：针对河津发电分公司2×350MW机组在超低排放改造后，SCR脱硝系统出现的喷氨格栅堵塞、烟气流场分布不均造成的空预器堵塞等问题，以“五小”创新的方式，通过实验的方法提出了针对性解决措施，取得了良好的效果。

关键词：SCR脱硝；喷氨格栅；烟道导流

0前言

河津发电分公司安装两台日本三菱公司生产的350MW燃煤发电机组，分别于2000年8月22日和11月26日投产发电。脱硝系统为后期改造，采用BOT运营模式，项目由北京博奇环保科技有限公司负责建设及运营。脱硝改造工程采用的是选择性催化还法（SCR）工艺，在原省煤器后与空预器之间布置高温高灰型选择性催化还原反应脱硝系统（SCR），液氨为还原剂，催化剂按2+1层方式进行布置，最下层为预留层。设计入口氮氧化物浓度最大700mg/Nm3，出口排放浓度200mg/Nm3，脱硝效率设计为85%，项目分别于2013年3月21日和2013年8月23日投入运行。

为达到超低排放要求（氮氧化物出口浓度低于50mg/m3），1、2号机组脱硝系统分别于2016年、2017年进行了加装备用催化剂层的改造工程，改造后为三层催化剂运行。项目改造完成投入运行后，频繁出现空预器堵塞、喷氨格栅部分喷氨管路堵塞的问题，影响系统的连续稳定运行。为解决这些问题，公司提出“五小”创新活动，通过实验的方法提出了针对性解决措施，取得了良好的效果。

1易清理型喷氨格栅

河津发电分公司脱硝系统喷氨格栅装置安装在反应器入口倾斜烟道中部区域，共布置32根喷氨管路，氨气与空气经“氨空混合器”均匀混合后，经喷氨格栅喷嘴射入烟道，通过静态混合器与自上游的烟气充分混合，经竖直烟道顶部发生90度转向后，向下通过整流器，进入催化剂层发生催化还原反应，脱硝后的净烟气流向下游的空气预热器。

1.1提出问题

机组在运行过程中，由于液氨品质不高等问题，经常会出现喷氨格栅部分喷氨管路堵塞。改造前的喷氨格栅管路堵塞后，必须关闭喷氨格栅氨气进气总阀，停止供氨后进行处理。随着环保考核越来越严厉，停止供氨就会导致出口氮氧化物超标，面临环保处罚，环保风险大。出现堵塞后只能待机组停运后进行处理。由于喷氨不均匀，为确保出口氮氧化物达标，只能通过增大喷氨量，导致出口氨逃逸增大。一方面实际用氨量增高，经济效果较差。另一方面，由于喷氨不均匀，氨逃逸增大，从脱硝反应器逃逸的部分氨与烟气中的SO3反应生成硫酸氢氨，硫酸氢氨发生沉积，形成一种很粘稠的物质。这种物质粘在传热元件表面进而吸附大量的飞灰，一般的吹灰器无法清除，造成空预器严重堵塞现象，影响锅炉效率。另外氨逃逸过大时对脱硫系统也将造成不良后果。

1.2提出解决方案

为解决这一问题，通过对现场喷氨管路管路构造进行研究，设计出一种便于清理的喷氨格栅（见下图）。在喷氨格栅32根喷氨管路上各上设置一根压缩空气吹扫管，并设置流量表。在做好喷氨格栅调阀优化后，确定了每根管路的喷按量。在传输管的内部设置有石棉网、隔离层和纱网，因石棉网、隔离层和纱网根据过滤孔的大小，从大往小依次排列，通过石棉网、隔离层和纱网把管道内的杂质进行过滤。经过一段时间运行后，运行人员定期检查流量计，如出现堵塞流量下降时，可以对喷氨管路进行在线吹扫作业。

进行吹扫时，先将喷氨调节阀关闭，再打开喷嘴吹扫阀，对喷嘴处堵塞物进行吹扫。如果流量变化不大。可以打开喷氨调节阀，由于喷氨压力一般为0.08MPa，压缩空气压力一般为0.6-0.8MPa，这样可以通过压缩空气对喷氨管路及管路滤网进行反吹，彻底解决喷氨格栅管路无法在线清理的难题。

2脱硝反应区前均流板优化

因氨逃逸增大导致的空预器堵塞问题，有两个主要原因，一是喷氨不均匀，二是烟气流量不均。脱硝反应区前安装有导流板，超低排放改造后，增加了一层催化剂层，烟道阻力发生变化，烟气流量分布出现变化，流量分布不均造成部分区域脱硝反应不完全氮氧化物浓度升高，这是超低排放改造后空预器出现堵塞的一个重要原因。

图1易清理型喷氨格栅

（1、氨空混合器。2、喷氨调节阀。3、喷嘴吹扫阀。4、压缩空气吹扫管路。5、流量计）

1.1提出要求

在超低排放改造后，现有的流场已经不能满足要求，为提高脱硝装置性能，同时降低氨逃逸，对流场要求进一步提高：

BMCR工况下，改造结果满足以下要求：

对应各负荷段，第一层脱硝催化剂上方1米截面处烟气速度分布相对标准差≤10%。

对应各负荷段，第一层脱硝催化剂上方1米截面处氨浓度分布相对标准差≤5%。

对应各负荷段，第一层脱硝催化剂上方1米截面处烟气入射角与垂直方向角度偏差≤10°。

脱硝烟气系统阻力≤1000Pa（含备用催化剂）。

1.2提出解决方案

为解决这一问题，就要对脱硝反应区前烟道前导流板进行重新设计、调整。通过对现场烟道建立数字模型，计算每个导流板的调整位置，通过数字实验的方法进行验证。

图2脱硝入口导流板改造示意图

1.3试验验证

通过建立数字模型确定脱硝反应区前均流板具体优化方案，在现场调整优化后，对脱硝出口烟道流速分布采用网格法布置采样点进行监测。

图3导流板具体调整位置示意图

监测结果表明：脱硝A/B侧烟气流速分布有了很大改善，但部分点位流速分布仍不是很均匀。考虑到空预器存在堵塞的情况，配合对喷氨格栅进行优化调整后，氨逃逸问题大大改善，此次均流板优化基本达到预期目的。

图4烟道导流板优化后流场试验数据

3总结

以小发明、小建议、小设计、小改进、小革新为主要内容的“五小”创新活动，进一步激发员工的创造力，提出很多具有可操作性的优秀创新，解决了很多现场的实际问题。通过改造易清理型喷氨格栅和优化脱硝入口导流板，大大减缓了脱硝系统造成的空预器堵塞，降低了环保风险，确保了机组的连续稳定运行。