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300MW火电机组脱硝SCR系统原理及运行

放大字体  缩小字体 2020-05-23  来源:技术资料  热度:205
300MW火电机组脱硝SCR系统原理及运行

  本文主要阐述国电达州发电有限公司300MW火力发电机组脱硝系统的原理,组成及工艺流程,启停操作及运行控制,并提出了可能存在的危险点及控制措施。其中详细列出了启停操作步骤及运行控制中的注意事项。

  1、概述

  在众多脱硝方法当中,SCR脱硝工艺以其脱硝装置结构简单、无副产品、运行方便、可靠性高、脱硝效率高、一次投资相对较低等诸多优点,在发达国家广泛应用。SCR选择性催化还原烟气脱硝技术,在金属催化剂下,喷入氨气把烟气中的NOx还原成氮气和水。

  其主要化学反应如下:

  4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O

  4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O

  2、系统的组成及工艺流程

  达州公司烟气脱硝采用选择性催化还原SCR脱硝工艺,一炉两个反应器,共用一个液氨系统,按照共用储存、卸载及供应系统的原则设计。

  2.1脱硝系统构成:

  (1)烟气系统;

  (2)SCR反应器和催化剂;

  (3)催化剂的吹灰系统;

  (4)液氨的存储和卸料系统;

  (5)液氨的蒸发系统;

  (6)氨的空气稀释和喷射系统;

  (7)工业水系统;

  (8)其他由主系统接出的水、蒸汽等辅助系统的设计。

  2.2主要工艺流程:

  公用系统制备的氨气输送至炉前,通过混合器与稀释风混合稀释后进入烟道,稀释风通过烟道内的涡流混合器与烟气进行充分、均匀的混合后进入反应器,在催化剂的作用下,氨气与烟气中的NOX反应生成氮气和水从而达到除去氮氧化物的目的。氨气的喷入量应根据出口浓度及脱硝效率通过调节门进行调节,喷氨量少会使脱硝效率过低,过大容易导致氨逃逸率上升造成尾部烟道积灰。

  3、系统的启动与停止

  为避免启动过程中温升所产生的膨胀及应力问题,在SCR的启动过程中应对反应器的温度上升速度加以控制。具体分为两种启动方式:冷态启动和温态启动。冷态启动是指锅炉的第一次启动,或者长时间(大于一周)停炉。温态启动是指锅炉在短时停运后重新启动或催化剂温度高于150℃情况下的启动。

  3.1启动前的系统检查

  系统启动前应首先作好相应的准备工作,启动相关的辅助系统。并对系统设备进行检查。

  1.检查氨气母管压力是否正常。系统投入前应首先对氨气母管进行检查,且无泄露报警。

  2.检查稀释风管道。稀释风进入烟道的手动门应全开,稀释风机入口无杂物,转动部分无障碍,风机手动阀门动作灵活,方向正确。

  3.检查烟气取样管道是否存在泄露方向正确。

  4.检查DCS上热工信号是否正确。

  5.检查过程中如发现异常应及时汇报值长,并待故障消除后方可进行SCR的启动工作。

  3.2SCR的启动

  1.联系投入相应的辅助系统如压缩空气系统、工业水系统、蒸汽系统。

  2.锅炉启动后将首先进行吹扫。脱硝系统也应随锅炉对SCR的反应器进行吹扫。吹扫过程中可投入反应器吹灰器。

  3.反应器的预热。随锅炉的启动,热烟气进入SCR系统后,其温度将逐渐升高。冷态的温升速度应在5℃/min以内,因此一旦接近限制值时,应进行调整,降低温升速度。温态启动时,正常情况下应温升速度应不超过10℃/min,属于锅炉温升控制范围[2],可以不予考虑。

  4.SCR温度达到250℃,启动氨站的蒸发系统,使氨气缓冲罐中的氨气压力保持在0.35MPa。启动稀释风机。

  5.SCR温度达到允许温度时,全开该炉两路氨气母管上的手动截止门,并开启两路供氨管道上的气动氨气截止门,通过调整喷氨气动调节门控制氨气量,开始喷氨气脱硝。

  6.氨气进入烟道后在催化剂的作用下与烟气中的氮氧化物发生反应生成氮气和水,从而实现脱硝作用。通过调节供氨量可对脱硝效率进行调节,供氨量大效率也将提高。启动过程中应逐渐加大供氨量,脱硝效率达到运行要求后,投入喷氨自动,DCS将根据脱硝效率自动调节供氨量。

  3.3SCR的停止

  SCR的停止首先由切断氨气的供应开始,然后根据停机原因及是否有其它锅炉脱硝运行决定是否停止氨气制备系统。如只是脱硝系统短期停止运行,没有必要的话反应器的吹灰装置应继续运行。具体步骤如下:

  1.接到停止脱硝反应器工作的通知后,首先关闭氨气气动截至阀,稀释风机应保持运行。

  2.关闭氨气母管上的手动截止门

  如长时间不投入脱硝系统,具体步骤如下:

  1.首先关闭氨气气动截至阀,停止稀释风机。

  2.如果其他机组不用供氨,停止液氨蒸发系统

  3.反应器吹扫

  4.运行控制

  经验表明,SCR系统在运行中应特别注意控制以下三方面的问题:

  1.保证催化剂活性——脱硝反应器的核心是脱硝催化剂。随着脱硝装置的运行,催化剂会逐渐老化。因而,必须定时检测每层催化剂前后烟气中NOx的浓度和氨氮比(NH3/NOx),以及取催化剂样品进行实验室测试确定各层催化剂的活性与老化程度,以确保脱硝装置的正常运行。

  2.保证合适的反应温度——不同的催化剂具有自己不同的适宜温度区间,我公司使用的催化剂最适应305-420℃。

  3.保证适当的氨气输入量——对NH3的输入量的调节必须既能保证NOx的脱除效率(≤100mg/Nm3[1]),又能保证较低的氨逸出量。由于烟气经过空气预热器温度迅速下降,多余的NH3会与烟气中的SO2和SO3等反应形成铵盐,导致烟道积灰与腐蚀。另外,NH3吸附在烟气飞尘中,会影响电除尘器所捕获粉煤灰的再利用价值,氨泄露到大气中又会对大气造成新的污染,故氨的流出量一般要求控制在3ppm以下。

  4.安全注意事项及控制措施

  4.1氨站

  氨站系统为液氨存储及产生氨气辅助系统,由于氨具有一定的毒性,而且氨气在15-27%浓度下与持续明火具有爆炸性,因此氨站操作应严格遵循操作规程。一旦发生泄露应及时切断液氨供应,对泄露点用水喷淋,并向上级领导汇报。

  4.2反应器

  锅炉启动后应监视反应器的温升速度,冷态启动时不应超过5℃/min。同时,氨气的投入也对温度有要求,反应器的设计工作温度应在允许范围内,只能承受5小时以内最高420℃短期烟气冲击,因此如启动温升过快或温度超过420℃时应及时要求锅炉调节燃烧。

  喷氨后应注意监视反应器入口的氨气浓度情况,氨气浓度不应大于5%,在DCS中按最大喷氨量计算出了最小稀释风量,运行中应监视稀释风量的变化,当接近最小风量时系统会报警,此时应及时检查稀释风机及稀释风管道是否存在堵塞,如稀释风量低于最小风量,系统将关闭供氨气动截止门。

  4.3声波吹灰器

  在有人进入反应器检修时应关闭吹灰压缩空气总门,并将吹灰器操作锁定,避免吹灰器动作伤害工作人员听力。

  吹灰器故障及处理:

  故障现象:吹灰喇叭不发声。

  处理方法:检查压缩空气压力、阀门是否正常;检查吹灰器喇叭是否堵塞、膜片是否破损;过滤器是否堵塞。

  5、结束语

  随着我们大气环境污染的日益严重,国家及环保部门对大气污染排放物的限制也将越来越严格,火电厂作为大气污染物排放大户,肩负的环保压力也将越来越大,所以我们一定要保证脱硝系统良好稳定的运行,脱硝系统的启动,停止必须按照相关规定执行。同时脱硝系统也给电厂运行带来相应的危险点,我们也必须做好相应的事故预想,最大程度保证设备和人身安全。

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