NO x低浓度排放影响因素的调平措施及效果分新（电力）
王建峰，饶望平，李壮，王丰吉
（华电电力科学研究院，浙江杭州 310030）
摘要：通过对燃煤发电机组SCR装置的试验研究发现，SCR装置和静电除尘器的漏风会导致NO x排放浓度升高现象，SCR装置入口烟气速度偏差和NH3/NO x配比不均匀会使氨逃逸增大，脱硝效率下降。SCR装置入口烟气速度、NO x浓度和NH3/NO x配比调平试验可改善SCR装置入口的烟气速度不均匀，降低氨逃逸和NO x浓度，提高脱硝效率。在试验研究的基础上提出，对于燃煤发电厂SCR装置，需在设备投运之前进行流场优化设汁，在设备投运之后定期进行调平试验。
关键词：NO x；SCR脱硝设备；氨逃逸；烟气速度；优化
中图分类号：X701 DOI: 10.11930/j.issn．1004-9649.2016.04.023.04
0引言
目前环保政策日益严格，对于燃煤机组NO x 排放质量浓度一般要求控制在50 mg/m，（标准状态，乎基，6%02，下同）以下。为满足这一排放要求，燃煤机组主要采用SCR技术．同时加装原设计备用层催化剂。但根据燃煤发电机组实际运行情况，并受测量手段、测量点数目的影响，要满足这一
求，同时避免由于烟气中含氧量波动带来的影响 ，实际运行中脱硝装置出口NO x排放质量浓度要远远低于50 mg/m3，即脱硝效率大于原设 50mg/m3出口质量浓度对应下的脱硝效率。为满足这一排放限值．当前燃煤发电企业主要采用加大喷氨量的方法，但在催化剂活性、NH3/NO x配比一定的条件下．单纯采用加大喷氨量势必导致氨逃逸增大、空气预热器阻力增大、锅炉炉膛负压波动较大等问题，影响机组的安全稳定运行。
本文以某330 MW燃煤发电机组脱硝装置为研究对象，对脱硝设备和静电除尘器的漏风对脱硝效率的影响进行分析．并对SCR装置入口烟气
NO x浓度分布与NH3/NO x配比调平试验的结果进行分析，为满足现有NO x超低排放要
求提出改善途径。
1外部因素影响
1.1漏风影响
某330 MW燃煤发电机组在满负荷条件下．产生的烟气量为1126 000 m3/h, SCR脱硝装置加装3层催化剂，出口NO x质量浓度为30 mg/m3。假定空气预热器漏风系数为6%,静电除尘器漏风系数为3%,石灰石一石膏湿法脱硫系统漏风系数为3%，各设备漏入空气后物理性质不发生变化．计算得出空气预热器出口、静电除尘器出口及脱硫装置出口NO x浓度（见表1）。
根据表1计算结果可知．受后续设备漏风的影响，NO x质量浓度降低，即在漏风的影响下，如果SCR裴置出口满足排放浓度限值要求．那么脱硫装置出口也一定可以满足排放要求。但实际运行中，烟气为非均匀流体，漏入的空气不能及时与原烟气混合均匀，NO x浓度的分布不均匀，在实际的单点测量巾发现NO x浓度在静电除尘器出口大于脱硝装置出口，脱硫装置出口大于脱硝装置出口(见图1),因此燃煤发电厂一般采用加大喷氨量来降低脱硫装置出口即烟气终排口 NO x浓度超过排放限制的风险。
1.2静电除尘器影响
据现场试验数据发现．如果燃煤发电机组采用静电除尘器，在静电除尘器出口NO x浓度有明显升高。有关研究表明，在脉冲电源的作用下，放电极板之间流过的空气会产生一定量的NO。
目前燃煤发电厂静电除尘器极板一般采用Q235，极板之间的距离为400～450 mm，根据研究表明，含有逃逸氨、N2、水分和O2的烟气在流经约50 kV. 900 m A的放电极板时，热电离产生的N基和0基相互作用产生NO，因此静电除尘器出口NO x浓度高于脱硝装置和空气预热器出口。
2脱硝效率的影响因素
SCR脱硝技术中，主要承担脱硝任务的为第一层催化剂，下层催化剂主要是控制氨逃逸；随运行时问推移，下层催化剂脱硝任务逐渐增大。
高脱硝效率对催化剂的基本要求除满足脱硝效率外，氨逃逸不能超过2.28 mg/m3。为满足NO x排放质量浓度不大于50 mg/m3排放的要求，主要需要控制以下条件。
2.1 烟气速度偏差
相对速度标准偏差定义如下：
研究表明，氨逃逸控制在2.28 mg/m1以下．相对速度偏差要控制在7%以下。速度偏差
越小．烟气可以均匀流过催化剂表面，即烟气在催化剂表面停留时间相当，烟气中NO x与NH3反应充分．可以避免由于相对速度过高导致脱硝反应不充分、局部出现氨未能完全反应，造成氨逃逸超标，局部出现NO x过量，即NO排放超标。
2.2 NH3/NO x分布偏差
燃煤发电厂SCR系统入口烟气速度与NH3／NO x配比的关系用人口截面的不均匀性系数表达，不均匀性系数定义如下：
研究表明，随NH3/NO x不均匀性系数提高，脱硝效率下降，而且脱硝效率越高，下降
的值越多。如果NH3/NO x不能较好匹配，烟气流经催化剂表面时，反应不能充分进行，即NH3/NO x与人口NO x浓度场分布相匹配，才可以保证满足脱硝效率，在投运机组中，不同负荷下NO x浓度场分布不尽相同，因此应根据实际情况进行喷氨调整。
3实测数据分析
3.1 入口流速优化必要性
图2为国内13个燃煤发电机组的SCR装置入口烟气速度不均匀性系数与氨逃逸的统计结果，根据结果显示，基本趋势为SCR装置入口速度不均匀性系数越高，氨逃逸越高，局部数据不符合这一趋势可能是由于测试期问取样管路伴热不足或是飞灰量较大导致。
SCR装置入口烟气速度不均匀性系数直接影响SCR装置是否能满足NO x排放限值要求，但入口烟气速度不均匀性系数非工程投运之后可进行优化，冈此在工程设计前期应进行锅炉燃烧优化调整．减少锅炉两侧由于炉膛出口烟气旋转带米的烟气量偏差，同时要在SCR装置设计前期进行数值模拟和物理模拟，设置最优的导流措施，降低SCR装置入口烟气速度的不均匀性系数，增加氨逃逸和NO x排放达标的安全系数，严格控制后续设备漏风，降低由于设备漏风带来的超标排放风险，条件允许时，建议燃煤发电厂在线监测数据采集采用多点测量求均值的方式进行。
3.2 NH3／NO x调平必要性
目前运行的SCR装置入口测试孔一般加装在喷氨格栅之前，因此NH3/NO x调平一般采用对测试孔处NO、浓度进行预调平，主要采用调整锅炉的配粉、配风方式以达到测试孔处NO x浓度均匀，然后测试测试孔出口处的NO x浓度场来反应NH3／NO x调平结果，同时测量若干点（根据烟道进行确定）氨逃逸来验证调整结果。
图3为SCR装置入口NO x浓度分布，是NH3/ NO x渊平进行的前提条件，即调平基于入口NO x 浓度场分布进行，调整前，由于锅炉燃烧条件以及不同层燃烧器的投运、配风方式等因素的影响．SCR装置入口NO x浓度波动较大：调整后．SCR装置入U NO x浓度分布优于调整前NO x浓度分布。在实施低浓度排放限值之后，应进行锅炉优化运行调整，使SCR装置人口NO x趋于平衡．便于进行NH3/NO x配比调平试验，为脱硝装置高效率、安全稳定运行提供必要条件。
由图4可知，调整后SCR装置出口不同测孔NO x浓度明显优于调整前，即喷氨格栅调整之后，可以有效匹配SCR装置入口不同区域NH3/NO x分布，使烟气流经催化剂表面时，NO x可以被有效还原。
由图5可知，调整后．SCR装置出口烟道中间区域的氨逃逸明显降低，但烟道边壁出现较大氨逃逸现象，这是由于在SCR反应器边壁可能存在积灰或烟气不均匀流动造成。
对比图3和图4可知，调整前，喷氨格栅的开度相同，因此入口高浓度NO对应出口高浓度NO x；调整后，出口NO x浓度排放趋于均匀，即在线烟气排放连续监测系统( CEMS)测点安装位置对监测数据影响较小。对比图3、图4和图5可知，在运行的SCR装置上，由于锅炉和SCR装置相应烟道、受热面、导流板等已固定，不能进行SCR装置入口速度的二次调整，只能通过调整燃烧方式达到SCR装置入口NO x浓度趋于均匀，调整NH3/NO x以匹配SCR装置人口NO x浓度，确保出口NO x浓度、氨逃逸均匀，保证NO x浓度满足超低排放要求．
4结论
本文基于对某330 MW燃煤机组SCR装置及静电除尘器等设备漏风对脱硝效率的影响的研究和对SCR装置入口速度与NH3/NO x调平试验的试验结果得出以下结论，由于试验结果为工业试验，因此部分试验结果需要后续工作进一步完善。
(1)脱硝装置人口烟气速度和NH3/NO x配比均匀性对NO x低浓度排放有着至关重要的影响。人口烟气速度分布系数需要在工程前期进行相应的数学／物理模拟，以达到最优的入口条件；NH3／NO x分布需要在SCR装置投运之后定期进行氨调平试验，降低偏差。
(2)在低浓度排放限值下．应减少设备的漏风，减少漏入空气对各通道流场的影响，确保CEMS数据的准确性和可靠性。
(3)静电除尘器的放电作用对NO x低浓度排放有一定影响。为满足NO x排放限值，需要进一步降低SCR装置出口NO x浓度，SCR装置入口烟气速度和NH3/NO x配比均匀性至关重要。
(4)对脱硝装置建议进行卡片操作方式．即在不同负荷不同配风方式下进行试验，制作喷氨格栅开度卡片，在后续运行中以卡片为一定依据进行调整，降低NO x排放超标风险，提高运行的直观性。
