SCR对脱硝效率及SO2转化率影响分析
王杭州
（厦门华夏电力公司，厦门，361026）
摘 要：本文通过300MW机组脱硝的性能试验,测试SCR脱硝效率及NOX浓度及其分布试验以及对SO2转化成SO3影响进行测试分析，探讨与分析烟气脱硝工程性能试验所采用的方法、手段及评价依据，为日益增多的烟气脱硝系统提供性能试验的技术借鉴与实践参考。 关键词：性能试验；选择性催化还原技术(SCR)；SO2
NOx作为燃煤电厂的主要污染物之一，在烟尘与SO2污染逐步得到控制后，正日益引起重视。影响SCR系统的因素多（烟气条件、环保要求、排烟条件、FGD装置、空气预热器、ESP等设备），投资大，运行成本高，因此，对SCR系统进行现场性能分析研究对于SCR系统内流体流动、传质传热、节能降耗具有重要的意义。SCR系统各种参数（脱硝效率、NOx浓度、烟气流量与温度等）之间有着非常紧密的联系，其中的脱硝效率是所有参数中最关键、最核心的因子。参数之间、注氨格栅以及烟气流体分布的优化与调整，对SO2的转化率的程度等，对整套SCR系统的科学与经济运行有着重要的促进作用。本文通过300MW机组脱硝的性能试验,测试SCR脱硝效率及NOX浓度及其分布试验以及对SO2转化成SO3影响进行测试分析，探讨与分析烟气脱硝工程性能试验所采用的方法、手段及评价依据，为日益增多的烟气脱硝系统提供性能试验的技术借鉴与实践参考。
1.1 样品的采集与测试
测试方法总体描述为：在每台SCR反应器的进出口烟道截面上，采用网格法（进口28点，出口20点）逐点采集烟气样品，用NGA2000多功能分析仪测量烟气中的NO与O2，以此来获得每台反应器的脱硝效率。为了分析烟气通过催化剂后的SO2/SO3转化率，需要用化学法在省煤器出口和SCR反应器出口烟道同时采集烟气样品，以分析SO2与SO3浓度。通过在每台反应器出口5点烟气取样，来分析烟气中的氨逃逸浓度。 1.1.1 SCR设计参数
每台锅炉配备两台三分仓容克式空气预热器，在省煤器与空预器之间，由上海电气石川岛电站环保工程有限公司设计安装了两台高灰型SCR烟气脱硝装置。脱硝反应器采用“2＋1”的催化剂布置模式，初装两层美国康宁公司提供的蜂窝型催化剂（节距7.0mm，22×22孔，0.8mm壁厚），每层催化剂上方安装3只半伸缩式蒸汽吹灰器。SCR反应器入口安装了格栅式喷氨系统，每台反应器设置9只手动调节阀，采用分区调节的方式来控制喷氨后的NH3/NO分布。
表1 SCR装置的设计参数
项目 烟气流量
单位 t/h Nm/h
入口烟气成分
O2 H2O
% %
1
3
数据 1305 1010466 4 8
备注 湿基 干基 湿基
SOx 飞灰浓度 NOx
SCR性参数
NOx(干基) 脱硝效率 NH3逃逸 SO2/SO3转化率 系统阻力
μL/L g/Nm mg/Nm mg/Nm% μL/L % Pa
3 33
500 23
≤450（max600） 180（首期） 45（远期） 60(首期) 90（远期）
≤3 ≤1 ≤1000
干基 干基、6%O2
100ìR 干基，6%O2 Vol.
喷氨的均匀性是保证良好脱硝效率及减少氨逃逸率的关键，为保证喷氨的均匀性，每个SCR反应器设有9×3根伸入烟道的注氨支管，每根支管上有10个不锈钢喷头，即27根注氨支管与270个喷嘴组成了注氨格栅(AIG)（见图1注氨格栅示意图），均匀地分布在SCR
氨管 调节阀 流量计 烟道 喷嘴 进口侧烟道的截面上。另外，在注氨支管上设置了流量调节阀、节流孔以及差压计，用于调整注入氨量的均匀性。
图1 注氨格栅(AIG)示意图
1.1.2 NOx与O2浓度测量
在每台SCR反应器的进出口烟道截面上，采用网格法（进口28点，出口20点）逐点采集烟气样品，用NGA2000多功能分析仪测量烟气中的NO与O2，以此来获得每台反应器的脱硝效率。为了分析烟气通过催化剂后的SO2/SO3转化率，需要用化学法在省煤器出口和SCR反应器出口烟道同时采集烟气样品，以分析SO2与SO3浓度。此外，每个试验工况都采集了入炉煤和飞灰（空预器出口撞击灰）样品。在每台SCR反应器的进口和出口烟道截面，采用等截面网格法（进口7×4，出口5×4）布置烟气取样点（图2），分析各采样点烟气中的NO与O2含量，从而获得烟道截面的NO与O2分布，并计算每台反应器的脱硝效率。每台SCR反应器的进出口均已安装了NO和O2浓度在线分析仪，通过测量烟道截面的NO
2
与O2浓度分布，可找出在线监测分析仪的显示值与实际NO与O2浓度之间的关系，以此来连续监测每个试验工况期间的脱硝效率波动。
省煤器 SO2、SO3 NO及O2 第一层催化剂
注氨 第一层催化剂 备用层 NO、O2 取样点
空预器
图2 NO与O2浓度的采样点
烟气中的NO浓度的测量参考美国EPA－7E标准。采用ROSEMOUNT公司的NGA2000型烟气分析仪逐点测量。首先用不锈钢管将烟气引出至烟道外，然后经过水洗除尘、除氨器除氨、烟气预处理装置清洁、除湿、冷却，最后接入NGA2000型烟气分析仪进行分析。NOx取样与分析系统见图3。每个试验工况结束后，根据各取样点的NO与O2浓度，将NO修正到6%氧量下，加上5%NO2，可获得各取样点的NOx浓度。
过滤器 采样泵1 采样泵2 冷凝器 混合器 取样管 预过滤器 蠕动泵
图3 NO和O2的取样分析系统
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1.1.3 NH3逃逸测量
烟气中气态氨的样品采集执行美国EPA CTM027标准，图4是样品采集系统的示意图，用硫酸溶液作为氨的吸收液，用离子色谱仪进行浓度分析。采样点位于SCR反应器出口水平烟道，每侧5个取样孔。
取样点 过滤器 引风机 烟气流量计 加热器 300℃ H2SO4 图4 烟气中的NH3取样系统
1.1.4 SO2/SO3转化率
在脱硝反应器的进出口烟道同时测量SO2和SO3浓度，可获得烟气通过SCR反应器后的SO2/SO3转化率。在每台反应器的入口水平烟道选择两个烟气取样孔，采用图4－5所示系统同时采集SO2与SO3样品；在反应器出口水平烟道选取两个烟气取样孔，也采用图5所示系统采集SO3样品。用离子色谱仪分析所采集样品中的硫酸根离子浓度，可折算出烟气中的SO2、SO3浓度。SO2/SO3转化率的计算公式如下：
Kso2=Cso3,ex-Cso3,in 100% ………………（1）
Cso2,in式中：Kso2－SO2/SO3转化率，%；
Cso3,ex－SCR反应器出口的SO3平均浓度，μL/L@6%O2； Cso3,in－SCR反应器入口的SO3平均浓度，μL/L@6%O2； Cso2,in－SCR反应器入口的SO2平均浓度，μL/L@6%O2。
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