基于性能试验的SCR常见故障诊断及其优化调整.pdfVIP

1月22．23日南京 全国煤电节能减捧升级与改造技术交流研讨会 基于性能试验的SCR常见故障诊断及优化调整 黄治军，华伟，孙虹，陈建明，张磊，王卫群，祁建民 (江苏方天电力技术有限公司，南京，211102) 摘要：本文分析了SCR脱硝系统的一些常见故障及危害、故障的预防和排除措施。提出了通过性 能试验手段对SCR脱硝系统故障分析、诊断和排除的技术路线和方法，分析了当前SCR脱硝性能试验中 存在的一些问题，并针对SCR的安全稳定运行给电厂提出了一些建议和意见。 关键词：脱硝；性能试验；故障诊断；优化调整 随着《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223．2011)的实施，火力发电机组普遍配置了脱硝装 机组共113台，除两台循环流化床锅炉配置的是SNCR以外，其余11l台配置的均是SCR脱硝装置。 经过几年的运行，SCR脱硝系统一些较为普遍的问题逐步暴露出来，对机组安全经济运行产生了重 大影响。 1． SCR脱硝系统常见故障及危害 由于大多数电厂都装有低氮燃烧器，所以基本上都能保证脱硝入口NOx浓度在设计范围内。从根 本上讲，SCR脱硝系统的安全高效运行主要取决于催化剂的性能、烟气流场均匀度、AIG喷氨分配合理 性等几个方面。这三方面的问题造成了大多数的SCR脱硝系统运行问题。 1．1烟气流场和出口NOx浓度场不均 烟气流场不均是很多电厂的通病，尤其是在一些初始未设计SCR装置后期加装场地受限的电厂。 尽管SCR脱硝装置对烟气流场进行了CFD建模并设计了导流、整流装置，但理论计算的结果往往和实 际情况有很大差异较大差异。另一方面，初始设计对不同负荷下烟气量的适应性也会对流场的均匀性产 生很大影响，经常出现的一种情况就是在某一个工况下流场较均匀，但由于烟气量随着负荷的变动，脱 硝入口断面流速差异变得很大，这就说明设计的烟道和导流板布置对烟气量的适应性不是很好。此外， 在少数电厂还发生过导流装置安装错误或运行中脱落损坏造成烟气流场不均的情况。 烟气流场不均往往造成局部流速过大，对催化剂形成冲刷磨损。同时，由于局部NOx质量流量过 大，超过催化剂的反应能力，会导致脱硝效率降低。烟气流场不均还会引起喷氨流量分配调整困难，严 重时甚至无法调整，造成出口NOx浓度超标。 1．2催化剂活性降低 催化剂的反应活性随着运行时间的加长而不断降低，主要是由于催化剂发生磨损、积灰和中毒。 催化剂的磨损是由于烟气流场不均造成的局部冲刷…。积灰一方面是由于流场不均时局部烟气流速 ·1R0· 1月22．23日南京 全国煤电节能减捧升级与改造技术交流研讨会 有效活性表面降低【31。 SCR烟气脱硝催化剂中毒主要是砷中毒【4】，分物理中毒和化学中毒两种，主要是烟气中的气态As203 引起的。由于气态As203分子远小于催化剂微孔尺寸，气态As203分子可以进入催化剂微孔，并且在微 孔内凝结，从而导致其堵塞，这是催化剂砷中毒的物理机理。化学机理则主要是气态As203分子扩散到 催化剂活性位上，并且发生反应，生成不具备催化剂能力的稳定化合物，从而导致催化剂失活中毒。 无论是哪种原因引起的催化剂活性降低，都会造成脱硝效率降低，进一步造成NOx排放和氨逃逸超标。 另外，催化剂积灰堵塞还会造成烟道阻力增大，能耗增高。 1．3氨述逸超标 引起氨逃逸超标的原因有很多，最主要的是烟气流场与喷氨浓度场不匹配，即氨氮摩尔比断面分布 不均。其次，催化剂积灰堵塞、中毒失活降低了有效的催化反应面积，造成局部的氨逃逸超标。此外， 由于热工自动逻辑通常是根据SCR出1：3NOx浓度或脱硝效率设计的，未考虑氨逃逸参数，SCR投自动 运行时可能会出现为满足NOx浓度或脱硝效率而增加喷氨量造成氨逃逸超标。 逃逸氨与烟气中的S03和水蒸气反应生成硫酸氢铵。在一定温度范围内呈液态的硫酸氢氨具有中度 酸性并有很大的粘性，易沉积在空预器和GGH等的换热元件表面上并吸附烟气中的飞灰物【51，加剧换 热元件的堵灰和腐蚀，造成换热效果降低、能耗增大，严重时甚至危害机组的安全运行。 1．4CEMS数据代表性差 由于脱硝出口断面上流场和NOx浓度场不均，而CEMS所取数据仅仅是极个别的点，所以经常出 现CEMS取到的数据代表性较差，例如很多电厂运行过程中会发现烟囱入口NOx浓度高于SCR出口 NOx浓度的数据倒挂的情况。