锅炉脱硝氨耗高原因分析及采取的措施

织金电厂660MW机组W型火焰直流锅炉，脱硝装置采用选择性催化还原法，设计脱硝效率85%，在50%BMCR至100%BMCR负荷时，且脱硝装置入口烟气中NOx含量为1000mg/Nm3时，单台机组的设计液氨耗量10.53kg/万kWh。在机组投产半年后，脱硝效率下降，脱硝氨开始上升。2017年5月份，两台机组氨耗均严重偏高，平均达到了15.23kg/万kWh。本文对脱硝氨耗高的原因进行分析，并针对氨耗高的主要原因采取相应措施，使脱硝氨耗下降到了正常值，提高机组运行经济性。

1、锅炉设备及脱硝装置简介

织金锅炉为东方锅炉（集团）股份有限公司生产的型号为DG2057/25.73-Ⅱ12的燃煤锅炉，型式：超临界参数，W型火焰燃烧，一次中间再热，平衡通风，单炉膛，固态排渣，露天布置，全钢构架，全悬吊结构，尾部双烟道，低质量流速垂直管圈水冷壁，“P”型变压直流煤粉锅炉。

锅炉脱硝装置采用北京国电龙源环保工程有限公司生产的选择性催化还原脱硝装置，选择性催化还原法（SCR法）工艺，是一种干法脱硝工艺，反应器采用高尘布置方式，位于省煤器与空预器之间。

还原剂采用液氨，氨区主要包含液氨的卸料、存储、蒸发，废气收集及废液排放、液氨储罐喷淋降温、液氨罐区消防水喷雾以及氮气吹扫、氨泄漏检测报警等系统，其主要功能是向SCR系统提供足够的氨气，以保证系统安全正常运行。其主要设备有卸料压缩机、液氨储罐、液氨蒸发器、氨气缓冲罐、氨气吸收罐、废水泵、废水池及其相应的管道阀门等。

催化剂的型式采用蜂窝式，脱硝催剂层数按2+1设置。催化剂正常运行的温度范围宜控制在300-420℃。SCR催化剂应当能承受运行温度450℃（无烟煤），每次不大于5小时，一年不超过3次的考验，而不产生任何损坏。

当脱硝装置入口NOx的浓度不大于1000mg/Nm3（6%氧含量，干基，标准状态），在锅炉最低稳燃负荷-100%BMCR负荷范围内烟气脱硝效率均不低于85%，脱硝装置出口NOX浓度不高于150mg/Nm3（6%氧含量，干基，标准状态），氨的逃逸率小于3ppm以内，SO2氧化生成SO3的转化率小于0.75%。系统采用氨气作还原剂，与烟气中的NOx进行反应生成氮气和水，从而降低烟气中的NOx排放。

脱硝吹灰系统采用声波吹灰加蒸汽吹灰方式，每层催化剂(包括备用层)均设置吹灰器。

21、2号锅炉脱硝系统运行情况

织金电厂1号机组于2016年2月投产，2号机组于2016年9月投产。在机组投产初期，脱硝氨耗正常，随着运行时间的增加，脱脱氨逐渐增加，详见表1、表2脱硝氨耗统计表。

从表中可以看出，在投产初期，1、2号锅炉脱硝氨耗均在正常的9kg/万kWh左右。1号锅炉机组脱硝氨耗在投运半年后，即从2016年8月份始，脱硝氨耗明显上升，平均氨耗13.17kg/万kWh，超出了设计氨耗量3kg/万kWh。2号锅炉脱硝也是在投产半年后，脱硝氨耗开始明显上升，平均氨耗14.45kg/万kWh，在2017年7月停运消缺前，达到了最高的19.59kg/万kWh。严重影响了机组的安全环保经济运行。

表1：2016年织金电厂脱硝氨耗统计表

表2：2016年织金电厂脱硝氨耗统计表

3、织金电厂1、2号锅炉脱硝氨耗高的原因分析

引起脱硝氨耗高的原因主要有：

（1）脱硝入口烟气NOx含量高。在相同的烟气量下，脱硝入口烟气NOx含量越高，NOx总量就越多，就需要消耗更多的还原剂氨气，才能将烟气中的NOx除掉，使净烟气达标排放。表3、表4是织金电厂1、2号锅炉脱硝系统运行参数统计表，从运行中的统计数据可以看出，锅炉运行中，脱硝入口烟气中NOx含量在500～750mg/m3之间，没有超过设计参数1000mg/m3。因此，排除脱硝入口烟气NOx含量高引起氨耗高的可能。

表3：2016年脱硝参数统计

表4：2017年脱硝参数统计

（2）烟气流场均匀差。烟气流场均匀性，可能导致局部区域过量喷氨，引起氨耗量增加。在脱硝的两个烟气通道的中部，各自安装1个NOx测量点，即单点测量脱硝出入口NOx含量。

运行中发现：脱硝A、B侧出口NOx含量与净烟气NOx含量进差较大，脱硝出口NOx低于净烟气NOx含量90mg/m3左右，由此可以看出，烟气流场均匀性比较差。脱硝出口测点安装在烟道中部，对应的喷氨手动调整门为3、4号。在2016年11月至12月，对1、2号锅炉脱硝系统均匀性进行了多次调整试验，统计数据详见表5。在NOx在试验过程中，对3、4号喷氨手动调整门作了大幅度的调整，最低关到40%。

调整试验结果表明，关小脱硝出口NOx测点对应的3、4号喷氨手动调整门，对减小脱硝出口NOx含量与净气NOx偏差有一定的效果，但是对减小氨耗量，几乎没有效果，脱硝氨耗量没有明显下降。

表5：1号炉脱硝喷氨均匀性调整试验表

（3）脱硝系统积灰堵灰。织金电厂1、2号锅炉脱硝催化剂层，自调试期间开始，积灰堵灰就非常严重。催化剂层压差高，在负荷500MW负荷时压差最高达到了1350Pa。在停炉后，对催化剂层检查，发现1、2号锅炉脱硝系统积灰非常严重，如图1。

图11号炉脱硝催化剂层积灰情况

由于脱硝催化剂层积灰严重、压差高，根据龙源环保工程有限公司技术人员的建议，采取以下应对办法：

一方面加强对脱硝系统进行蒸汽吹灰，蒸汽吹灰由两天吹灰1次改为每天1次，最频繁的时候，每天吹灰3次；声波吹灰器投入连续循环运行方式，并加强巡检消缺，确保声波吹灰器运行正常；

另一方面，利用每次停炉机会，采取人工清灰的方式，清除脱硝系统催化剂层表面浮灰，对催化剂通流孔内的积灰，尽量清除，减少积灰。如图2，为采取人工清灰的催化剂层。

图2采用人工清灰后的脱硝催化剂

催化剂积灰严重，虽然采取频繁吹灰及停运人工清灰的应对措施，但是效果并不好。人工清灰后，催化剂孔疏通率最多能达到80%，随着运行时间的增加，人工疏通率最多只能达到60%。由于多次采用人工清灰，使脱硝催化剂部分损坏，如图3，加上蒸汽吹灰频繁，脱硝催化剂脱除效率降低，是脱硝氨耗升高的主要原因。

4、脱硝氨耗高采取的措施

（1）对脱硝催化剂进行技改，更换脱硝催化剂，新的催化剂采用板式催化剂。由于催化剂层部分被损坏，使脱硝效率降低，因此利用机组C修期间，更换损坏的催化剂。2017年6月，1号机组C修，将1号炉脱硝催化中没有损坏的，堵灰较轻的换至下层，将A、B侧上层催化剂全部换掉，换为板式催化剂。2017年8月对2号炉做了同样的处理。

（2）蒸汽吹灰汽源技改，优化蒸汽吹灰。织金电厂1、2锅炉脱硝蒸汽吹灰汽源设计为采用辅汽联箱来汽，压力0.8MPa,温度280℃。在实际运行中，脱硝吹灰蒸汽疏水温度只能达到175℃，达不到设计要求的230℃。因此将脱硝蒸汽吹灰汽源改至本体吹灰汽源，并对疏水系统管道进行改造，将原25mm的疏水管道改为45mm管子，增大疏水量，提高疏水温度，减少进吹灰枪时的蒸汽带水，延长催化剂寿命。

（3）改造效果。1、2号进行技改启动后，运行至今效果良好，氨耗分别从13.17kg/万kWh、14.45kg/万kWh下降到8.28kg/万kWh、5.81kg/万kWh，脱硝氨耗下降非常明显。脱硝进出口压差在500MW负荷时为850Pa。脱硝达标排放率也有明显好转，在改造成，1、2号炉净烟NOX排放非常难控制，尽管采取降低氧量，开足燃尽风门，全开喷氨调整阀门等措施，NOx排放仍然经常超标，达标排放率只能达到97.5%。改造之后，NOx排放达标率达到99.86%。

表6：2017年脱硝改造后氨耗统计表

 

5、遗留问题

催化剂层积灰严重。织金电厂1、2号锅炉积灰严重，为了减少脱硝催化剂层积灰，已将省煤器出水平烟道的底部进行了改造，将省煤器灰斗后部向SCR方向入口延展，增加灰斗的收尘面积，减少省煤器出口水平烟道底部的水平段，减少水平段的积灰，进而减少进入SCR催化剂层的灰量。但是此举对脱硝催化剂层积灰没有明显的效果，脱硝催化剂层积灰仍然严重，这将成为织金电厂脱硝系统以后运行中需要解决的技术难题。