1、45第 43 卷第 4 期能 源 工 程SCR 脱硝系统温降测量及现场改造措施研究陈石明1，孙长安1，李德波2(1国能浙江宁海发电有限公司，浙江 宁波 315612；2南方电网电力科技股份有限公司，广东 广州 510080)摘要：针对某 1000MW 电厂 1 号锅炉 SCR 脱硝系统测量温降值较高的问题，在现场开展了更准确和精细的温度场测量研究，研究结果表明：A、B 反应器的实际温降的平均值分别为 6.75和 4.93，整体上都处于合理范围内。同一截面的测点温度波动较大，最大值 32.6位于 A 侧反应器入口，表明反应器烟气温度场不均匀。由于截面温度分布不均匀，SCR 进出口截面的特定点位温
2、度值相差较大，A 反应器中最大相差 24.5，B 反应器中最大相差 13.5。在 SCR 反应器入口与第一层催化剂之间，温差超过 2，表明反应器保温效果较差。电厂出现测量温降值较高的情况，主要是烟气流场温度分布不均匀，且现有 DCS 测温装置测点较少，导致测量温度值没有代表性；需要优化 SCR 脱硝系统温度场，增加温度测点以改进 DCS 测温系统，提升 SCR 脱硝系统保温效果，保证 SCR 脱硝系统温降测量结果更准确。关键词：SCR；温降值；温度测量中图分类号：X701文献标识码：ADOI：10.16189/j.nygc.2023.04.007Research on temperature
3、drop measurement and on-site improvement measures of SCR denitrification systemCHEN Shiming1,SUN Changan1,LI Debo2(1.Guoneng Zhejiang Ninghai Power Generation Co.,Ltd.,Hangzhou,315612,China;2.China Southern Power Grid Technology Co.,Ltd.,Guangzhou,510080,China)Abstract:Aiming at the problem of high
4、temperature drop measured by SCR denitrification system of No.1 boiler in a 1000MW power plant,a more accurate and precise temperature field measurement study was carried out.The results show that the average actual temperature drop of A and B reactor is 6.75 and 4.93 respectively,which is in a reas
5、onable range as a whole.The temperature at same measuring section fluctuates greatly with maximum value is 32.6 at the entrance of A side of reactor,indicating that the flue gas temperature field of reactor is uneven.Due to the uneven temperature distribution in cross section,the temperature at a sp
6、ecific point of the inlet and outlet of SCR varies greatly,with a maximum difference of 24.5 in reactor A and 13.5 in reactor B.The temperature difference between the entrance of SCR reactor and the first layer of catalyst is more than 2 ,indicating poor thermal insulation effect of reactor.Higher m
7、easured temperature drop is mainly due to the uneven temperature distribution of flue gas flow field and insufficient number of measuring points in DCS temperature measuring devices,which results in unrepresentative measured temperature values.It is necessary to optimize the temperature field of SCR
8、 denitrification system,increase temperature measuring points to improve DCS temperature measurement system,improve the heat preservation effect of SCR denitrification system,and ensure more accurate temperature drop measurement results of SCR denitrification systemKey words:selective catalytic redu
9、ction;temperature drop value;temperature measurement收稿日期：2023-05-10基金项目：国家自然科学基金资助项目(51376161)作者简介：陈石明（1981-），男，浙江宁波人，工程师，研究方向：电厂自动化控制、智慧电厂建设。通讯作者：李德波（1983-），男，浙江大学工学博士，教授级高级工程师，主要研究方向为燃煤耦合生物质掺烧理论研究、数值模拟和现场实验研究，超（超）临界锅炉调试、试验和技术监督，煤粉燃烧高级数值模拟，大规模并行计算方法和程序开发等。VOL.43No.4Aug.2023第 43 卷第 4 期2023 年 8 月能 源
10、工 程ENERGY ENGINEERING46VOL.43No.4陈石明等：SCR 脱硝系统温降测量及现场改造措施研究0引言2014 年国家发改委和国家环保部联合下发煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年），要求燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值（在基准氧含量6%条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于 10、35、50mg/m3）。NOx排放控制技术是超低排放目标实现的关键措施，主要分为燃烧过程控制和烟气后处理两类：燃烧控制技术通过调整锅炉燃烧参数提高锅炉燃烧效率、降低 NOx的生成；烟气后处理技术通过脱硝系统对产生的 NOx进行还原处理，降低
11、NOx的排放。针对超低排放目标，学术界和工业界对相关技术进行了大量研究，取得了有价值的研究成果，通过对燃烧过程和烟气后处理过程的优化控制，大大降低了 NOx的排放。何金亮1等进行了燃煤电站 SCR 烟气脱硝系统运行典型故障诊断技术研究。王建峰2等进行了飞灰含氨量对脱硝装置氨逃逸测定影响的现场试验研究。潘栋3等进行了超低排放电站锅炉 SCR 脱硝装置的故障诊断及运行优化技术研究。李德波4-8等进行了超低排放下 NOx动态超标问题热工控制优化技术研究。毛奕升9等进行了火电厂 SCR 脱硝系统喷氨优化调整及烟气取样方法改进的研究，提高了 SCR 系统出口 NOx测点代表性。郭凯旋10等进行了基于 N
12、Ox浓度场实时检测的喷氨优化技术研究，提出了适用于 SCR 脱硝系统 NOx控制的优化算法。国内其他研究者在 SCR 脱硝系统优化方面开展一些工作，取得了一些对于工程有价值的研究成果11-18。某 电 厂 1000MW 机 组 SCR 脱 硝 系 统 中，DCS 上显示 A、B 反应器进出口温降达到 15。电厂热控人员对烟温测量热电偶进行校验，发现并非是热电偶出现故障。为了找出温降测量值高的原因，现场开展了全面的 SCR 脱硝系统温度场测量工作，研究分析后找到了主要原因，并提供了改造措施建议，为 SCR 脱硝系统安全稳定运行提供了重要的指导。1电厂设备情况及存在的问题本文研究电厂为 21000
13、MW 超超临界燃煤发电机组，采用四角切圆方式燃烧烟煤。为满足烟气脱硝环保要求，采用高灰型选择性催化还原烟气脱硝（SCR）工艺，分 SCR 反应器区和液氨储存及供应区域。催化剂层数按“2+1”模式布置，初装两层预留一层，在设计工况、处理 100%烟气量、在布置两层催化剂条件下每套脱硝装置脱硝效率均不小于 80%，脱硝还原剂采用液氨。脱硝装置原设计基准数据见表 1 所示。该电厂原有的催化剂已经运行近三年时间，脱硝装置长期运行后，催化剂的活性表面可能被部分覆盖或缺失，影响催化剂的活性及作用，最终影响脱硝效率和氨逃逸率，且于 2015 年底进行了分级省煤器和加装顶部催化剂的改造，运行参数相应也会发生比
14、较明显的改变。2SCR 脱硝系统存在的问题目前，该电厂的 SCR 脱硝系统存在较大的问题是 SCR 反应器进出口的温降值较高，可能对催化剂脱硝效率造成影响。锅炉在满负荷运行时，现有的 DCS 测温装置显示 A、B 反应器进出口温降达到15以上，且难以通过现有技术手段调控。由于 SCR 反应器的核心即催化剂成分，对反应温度的要求较高，需要在合适的温度下才能确保脱硝效率满足要求，因此对该问题进行研究。首先对烟温测量热电偶进行检查，结果表明现有热电偶运行正常。为了找出造成 SCR 脱硝系统温降测量值高的原因，进一步开展更精细和准确的现场测量工作，选取 SCR 脱硝系统的四个截面，分别为系统进口和三层
15、催化剂出口，以校验现有的DCS 测温装置准确性，并找出温度变化的主要区域，结合现场实际情况分析原因，并提出后续的改造措施及建议。47第 43 卷第 4 期能 源 工 程表 1脱硝系统入口有关设计参数项目参数单位数值备注烟气流量湿烟气流量m3/h22592643.43%O2，锅炉 BMCR 工况值（燃用煤种以 2007 年实际到厂煤种为依据）烟气成分烟气湿度%9.26锅炉 BMCR 工况值（燃用煤种以 2007 年实际到厂煤种为依据）O2%3.43CO2%15.93CO%0N2%71.38烟气中其他成分飞灰浓度g/m3316%O2、标态、干基NOxmg/m33506%O2、标态、干基SO2mg/
16、m329256%O2、标态、干基、煤含硫按最高 1.2%SO3mg/m3366%O2、标态、干基、煤含硫按最高 1.2%Fmg/m320.76%O2、标态、干基、煤含氟按最高Clmg/m323.26%O2、标态、干基、煤含氯按最高Asmg/m31.466%O2、标态、干基、煤含砷按最高Hgmg/m30.0236%O2、标态、干基、煤含汞按最高Pbmg/m30.126%O2、标态、干基、煤含铅按最高3SCR 脱硝系统温降高原因分析与讨论3.1SCR 系统温度场分布现场测量方法试验仪器利用E型热电偶和FLUKE测温仪，在三层催化剂入口进行温度测量，每个反应器每层催化剂靠近侧墙位置有 6 个测孔，每个测孔测量 6 个温度值，取样枪长度为 8 米。根据试验项目，所需试验仪器（包括但不限于）详列于表 2。表 2 实验所需仪器清单名称数量用途E 型热电偶12温度测量FLUKE 测温仪1温度测量取样枪、胶管、工具等-辅助工具在机组 100负荷下，在脱硝系统三层催化剂入口，靠近侧墙位置测量温度分布，每个反应器每层催化剂入口在侧墙位置布置有 6 个测量孔。记录 DCS 显示的温度值，验证 DCS 测量结