CN106552509B - 一种防止scr脱硝区堵塞的锅炉运行控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种防止SCR脱硝区堵塞的锅炉运行控制方法，在锅炉运行阶段SCR脱硝区投入运行时，根据各条喷氨格栅与锅炉炉膛中心线的距离由近到远，将各条进气支管的阀门开度由小到大设置，从而控制各条喷氨格栅喷氨量一致，并控制各条喷氨格栅各个位置的氨逃逸率均小于预设阈值，从根本上解决了SCR脱硝区堵塞的问题，防止SCR脱硝区堵塞效果好，工艺简单，系统改造成本低，易于实现。

Description

一种防止SCR脱硝区堵塞的锅炉运行控制方法

技术领域

本发明涉及电厂生产技术领域，具体涉及一种防止SCR脱硝区堵塞的锅炉运行控制方法。

背景技术

随着环保理念的不断深入，以及国家对煤电产业环保要求的提高，目前，对于一类地区，NOx(氮氧化物)排放要求从100mg/Nm³调整为50mg/Nm³，否则将对机组进行罚款、限负荷、甚至关停等处罚。因此，随着环保压力的日益增大，全国各煤电生产企业陆续投运SCR(Selective Catalytic Reduction，选择催化剂还原)脱硝设施。

然而，随着SCR脱硝设施的陆续使用，在发电过程中，也出现了以下问题：SCR脱硝区域堵灰非常严重，造成机组排烟温度升高，引风机电耗大幅度增加，而且，由于SCR脱硝区域堵灰造成脱硝效率下降，进而引起空气预热器堵塞严重，机组被迫限负荷甚至停运。由于SCR脱硝区域堵塞，为了实现达标排放，必须增加液氨的投入量，使得氨消耗量较大，增加了电厂的运行成本。例如，某电厂2014年投入SCR脱销系统以来，每次机组停运后，发现SCR脱硝区都大量积灰，每次清理积灰5-7天，灰量大约在30吨。不但影响脱硝效率，而且导致尾部烟道烟气流速增加，使尾部烟道支撑及电除尘磨损量成倍，同时影响引风机出力，严重时引风机电流增大至320A以上，厂用电率上升，烟温升高，机组被迫降负荷运行。

SCR脱硝区域积灰堵塞已经成为了困扰发电企业安全、经济、稳定运行的行业难题，因此，亟需一种防止SCR脱硝区堵塞的锅炉运行控制方案，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供一种防止锅炉SCR脱硝区堵塞的方法，用以解决SCR脱硝区堵塞的问题。

本发明为解决上述技术问题，采用如下技术方案：

本发明提供一种防止SCR脱硝区堵塞的锅炉运行控制方法，所述方法应用于选择催化剂还原SCR系统，SRC系统包括一个或多个反应器，每个反应器中设置有催化剂和一组喷氨格栅，一组喷氨格栅包括多条喷氨格栅，各条喷氨格栅分别连接用于输送氨气混合气的各进气支管，其特征在于，在锅炉运行阶段，当喷氨格栅向催化剂喷射氨气混合气时，将各条进气支管的阀门开度从近端到远端依次由小至大设置，所述方法包括：

在每个反应器中，检测反应器内各条喷氨格栅的m个位置的喷氨量，m为大于或等于2的整数；

根据所述各条喷氨格栅的m个位置的喷氨量，分别计算各条喷氨格栅的m个位置的氨逃逸率；

将各条喷氨格栅任一位置的氨逃逸率与预设的阈值相比较，若一条喷氨格栅任一位置的氨逃逸率大于或等于预设的阈值，则减小该条喷氨格栅的进气支管的阀门开度，重新检测该条喷氨格栅的m个位置的喷氨量以及计算对应的氨逃逸率，并将该条喷氨格栅任一位置的氨逃逸率与所述阈值相比较，直到该条喷氨格栅的m个位置的氨逃逸率均小于所述阈值为止。

进一步的，若一条喷氨格栅的m个位置的氨逃逸率均小于所述阈值，则保持该条喷氨格栅的进气支管的阀门开度。

优选的，所述检测反应器内各条喷氨格栅的m个位置的喷氨量，具体包括：

在反应器内的各条喷氨格栅的同一侧，沿喷氨格栅的方向将测量枪从喷氨格栅的前端向末端探入，在喷氨格栅的方向上依次检测m个位置的喷氨量；其中，所述m个位置在喷氨格栅的长度上均匀分布。

优选的，所述减小该条喷氨格栅的进气支管的阀门开度，具体包括：

按照预设的阀门开度调整参数，减小该条喷氨格栅的进气支管的阀门开度。

进一步的，所述方法还包括：

在锅炉运行阶段的初始阶段，检测SCR脱硝区催化剂入口的温度，若所述温度大于或等于320℃，则控制喷氨格栅向催化剂喷射氨气混合气，以投入SCR脱硝区运行；

若所述温度大于或等于420℃，则控制喷氨格栅停止向催化剂喷射氨气混合气，以退出SCR脱硝区运行。

进一步的，在锅炉运行阶段之前的锅炉冷启动阶段，所述方法还包括：

先启动稀释风机，然后启动引风机吹扫锅炉，锅炉吹扫完成后，再启动锅炉。

优选的，稀释风机出口的压力大于7kPa；

稀释风机出口的出风量为2500m³/h-3000m³/h。

进一步的，退出SCR脱硝区运行后，所述方法还包括：

先停运锅炉，再停运引风机，并检测催化剂入口的温度，若催化剂入口的温度小于50℃，则停运稀释风机。

本发明通过在锅炉运行阶段SCR脱硝区投入运行时，根据各条喷氨格栅与锅炉炉膛中心线的距离由近到远，将各条进气支管的阀门开度由小到大设置，从而控制各条喷氨格栅喷氨量一致，并控制各条喷氨格栅各个位置的氨逃逸率均小于预设阈值，从根本上解决了SCR脱硝区堵塞的问题，防止SCR脱硝区堵塞效果好，工艺简单，系统改造成本低，易于实现。

附图说明

图1为SCR系统结构示意图；

图2为本发明实施例提供的喷氨格栅的喷氨量控制流程图；

图3为本发明实施例提供的喷氨量检测点位置示意图；

图4为采用本发明方案后一个反应容器内各进气支管的阀门开度与喷氨量的关系示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

发明人在生产实践中发现，反应器中由于各个进气支管的进气量不同，导致各条喷氨格栅的喷氨量不均匀，进气支管与锅炉炉膛中心线越近，进气量越大，对应的那条喷氨格栅的喷氨量越大，反之亦然。当保证烟道远端的喷氨格栅达到环保要求所需的最小喷氨量时，烟道近端的喷氨格栅的喷氨量就会超标，由此导致近端喷氨格栅处的SCR脱硝区堵塞。因此，本发明提供一种防止SCR脱硝区组数的锅炉运行控制方法，根据各条喷氨格栅与锅炉炉膛中心线的距离由近到远，将各条进气支管的阀门开度由小到大设置，从而控制各条喷氨格栅喷氨量一致，并通过调节各条进气支管的阀门开度控制各条喷氨格栅各个位置的氨逃逸率均小于预设阈值，保证脱硝区各处氨浓度均匀，从根本上解决了SCR脱硝区堵塞的问题。

以下结合图1-3，详细说明本发明的技术方案。

如图1所示，SCR系统包括：锅炉1、省煤器2、SCR脱硝区、氨区、空气预热器3、除尘器4和引风机5。SCR脱硝区包括：设置在烟道内的一个或多个反应器6、氨-空气混合器7和稀释风机8，每个反应器6中设置有催化剂9和一组喷氨格栅10，一组喷氨格栅包括多条喷氨格栅10，各条喷氨格栅10分别连接用于输送氨气混合气的各进气支管(图中未绘示)。氨-空气混合器7分别与稀释风机8和氨区相连，从氨区输送的气态氨进入氨-空气混合器7，在氨-空气混合器7内与空气混合后，形成的氨混合气在稀释风机8的作用下，通过进气总管和进气支管进入烟道，并进入喷氨格栅10。氨气混合气经由喷氨格栅10喷出，与反应器6内的催化剂9产生反应，将烟气中的氮氧化物进行充分的脱除，反应后的烟气经空气预热器3加热后进入除尘器4除尘，最终利用引风机5排出。

锅炉1的烟道分为左、右两个烟道，左、右两个烟道分别设置在锅炉炉膛中心线的两侧，进气总管在锅炉炉膛中心线处分别向左、右烟道延伸，并分别通过进气支管与左、右烟道的反应器6中的喷氨格栅10相连。

各反应器6内一组喷氨格栅对应的各条进气支管的阀门开度从近端到远端依次由小至大设置。所述近端是指邻近锅炉炉膛中心线的一端，所述远端是指邻近烟道外侧壁的一端。

SCR系统运行包括以下三个阶段：锅炉冷启动阶段、锅炉运行阶段和锅炉停机阶段。在锅炉冷启动阶段，稀释风机8和引风机5启动，锅炉1点火。在锅炉运行阶段，SCR脱硝区投入运行及退出运行，在SCR脱硝区投入运行过程中，控制各条喷氨格栅10的喷氨量一致，利用氨混合气和催化剂9去除烟道内烟气中的氮氧化物。在锅炉停机阶段，锅炉1、引风机5和稀释风机8停运。

在锅炉运行阶段的初始阶段，检测SCR脱硝区催化剂9入口的温度，若所述温度大于或等于320℃，则控制喷氨格栅10向催化剂9喷射氨气混合气，以投入SCR脱硝区运行。具体的，控制氨区向氨-空气混合气7输送气态氨，稀释风机8将气态氨与空气混合后的氨气混合气经由进气总管输送至各进气支管，与各进气支管相连的各条喷氨格栅10在反应器6内开始向催化剂9喷射氨气混合气，从而实现SCR脱硝区投入运行。若SCR脱硝区催化剂9入口的温度小于320℃，氨气混合气无法与催化剂9完全反应，造成氨逃逸率急剧增大，因此，SCR脱硝区催化剂9入口的温度达到320℃才能投入SCR脱硝区运行，以保证氨逃逸率合格，符合环保标准要求。

以下结合图1和图2，详细说明锅炉运行阶段喷氨格栅的喷氨量控制过程。

如图2所示，在SCR脱硝区投入运行过程中，所述防止SCR脱硝区堵塞的锅炉运行控制方法包括：

步骤201，在每个反应器中，检测反应器内各条喷氨格栅的m个位置的喷氨量，m为大于或等于2的整数。

具体的，在反应器6内的各条喷氨格栅10的同一侧，沿喷氨格栅10的方向将测量枪从喷氨格栅10的前端向末端探入，在喷氨格栅10的方向上依次检测m个位置的喷氨量，其中，所述m个位置在喷氨格栅10的长度上均匀分布。由于烟道侧壁较厚，加上保温约40cm厚，故从烟道侧壁开孔后，将测量枪探入烟道内部，即可测量各位置(检测点)的喷氨量，喷氨量测量完成后，将测量枪取出。

以下结合图3，通过一具体实例详细说明喷氨量检测点的位置。如图3所示，在反应器6内，6条喷氨格栅10形成一组，6条喷氨格栅10分别连接6条进气支管A～F，6条进气支管A～F上分别设置有阀门，6条进气支管A～F分别与进气总管相连，进气支管A处为邻近锅炉炉膛中心线的近端，进气支管F处为邻近烟道外侧壁的远端。6条进气支管A～F的阀门开度从近端到远端依次由小至大设置，即从进气支管A到进气支管F，其阀门开度逐渐增大。

由于各条进气支管的压力不同，为了保证脱硝率，必须保证各条喷氨格栅的进氨量相同，可以通过将各进气支管的阀门选用不同的型号，压力高的进气支管(近端进气支管)的阀门最大开度相对小一点，压力低的进气支管(远端进气支管)的阀门最大开度相对大一点。

在6条喷氨格栅10的邻近锅炉炉膛中心线的一侧(即图3中的左侧)，在喷氨格栅10的前端到喷氨格栅10的末端的方向上，依次均匀设置4个检测点a、b、c、d。喷氨格栅10的前端是指邻近进气总管的一端，喷氨格栅10的末端是指远离进气总管的一端。

需要说明的是，检测点并不是指固定设置在反应器内的固定测点，而是指测量枪深入喷氨格栅的检测位置。

通过按照上述方式检测反应器内各条喷氨格栅的m个位置的喷氨量，利用拉网格的方式，检测SCR脱硝区的喷氨量，简便易行。在SCR系统运行过程中就可监测喷氨量的均匀性，以便及时采取措施，防止SCR脱硝区堵塞效果更好。

步骤202，根据所述各条喷氨格栅的m个位置的喷氨量，分别计算各条喷氨格栅的m个位置的氨逃逸率。

具体的，根据喷氨量计算氨逃逸率的具体实现方式属于现有技术，在此不再赘述。

步骤203，将各条喷氨格栅任一位置的氨逃逸率与预设的阈值相比较，若一条喷氨格栅任一位置的氨逃逸率大于或等于预设的阈值，则执行步骤204，否则，执行步骤206。

具体的，所述阈值可以设置为3％，3％的氨逃逸率为本行业通行的标准。

若一条喷氨格栅任一位置的氨逃逸率大于或等于预设的阈值，说明该位置的氨逃逸率不合格，则减小该条喷氨格栅的进气支管的阀门开度，若一条喷氨格栅所有m个位置的氨逃逸率均小于预设的阈值，说明该条喷氨格栅的氨逃逸率合格，则保持该条喷氨格栅的进气支管的阀门开度。

步骤204，减小该条喷氨格栅的进气支管的阀门开度。

具体的，可以按照预设的阀门开度调整参数减小该条喷氨格栅的进气支管的阀门开度。阀门开度调整参数可以为阀门开度比例，例如，以5％-10％的阀门开度为一档，每次将阀门开度减小5％-10％。

步骤205，重新检测该条喷氨格栅的m个位置的喷氨量以及计算对应的氨逃逸率，并将该条喷氨格栅任一位置的氨逃逸率与所述阈值相比较，直到该条喷氨格栅的m个位置的氨逃逸率均小于所述阈值为止。

具体的，减小该条喷氨格栅的阀门开度后，再次检测该条喷氨格栅的m个检测点的喷氨量，计算氨逃逸率，并再次判断m个检测点的氨逃逸率是否合格，若仍不合格，则继续按照上述方式降低该条喷氨格栅的进气支管的阀门开度，直到该条喷氨格栅的m个位置的氨逃逸率均小于所述阈值为止。

步骤206，保持该条喷氨格栅的进气支管的阀门开度。

本发明通过在锅炉运行阶段SCR脱硝区投入运行时，根据各条喷氨格栅与锅炉炉膛中心线的距离由近到远，将各条进气支管的阀门开度由小到大设置，从而控制各条喷氨格栅喷氨量一致，并控制各条喷氨格栅各个位置的氨逃逸率均小于预设阈值，从根本上解决了SCR脱硝区堵塞的问题，防止SCR脱硝区堵塞效果好，工艺简单，系统改造成本低，易于实现。

SCR脱硝区投入运行过程中，SCR脱硝区的进、出口差压为800Pa-1200Pa，若压差大于1200Pa，则说明SCR脱硝区堵塞，若压差小于800Pa，则说明催化剂9已失效破损。

SCR脱硝区一般先于锅炉停运，因此，进一步的，在锅炉运行阶段，若SCR脱硝区催化剂9入口的温度大于或等于420℃，则控制喷氨格栅10停止向催化剂9喷射氨气混合气，以退出SCR脱硝区运行。一旦温度高于420℃，催化剂9容易烧结，因此要及时退出SCR脱硝区。

在锅炉冷启动阶段，现有技术中通常是先启动引风机5对锅炉1进行吹扫，当吹扫结束后，投入油枪以启动锅炉1。锅炉1点火成功后，再启动稀释风机8。采用现有工艺启动锅炉，即引风机5先于稀释风机8启动，在启动稀释风机8时，容易将烟道内残留的煤灰等杂质吹到喷氨格栅10和催化剂9上，增加SCR脱硝区堵塞的风险。

为了进一步降低SCR脱硝区堵塞的风险，本发明除了通过在锅炉运行阶段控制喷氨格栅的喷氨量之外，还在锅炉冷启动阶段对工艺进行了改进。具体的，先启动稀释风机8，然后启动引风机5吹扫锅炉1，锅炉吹扫完成后，再启动锅炉1。

需要说明的是，只要有烟气通过催化剂9，即在锅炉1运行过程中，稀释风机8必须持续不间断运行，以防止喷氨格栅10堵塞。

通过先启动稀释风机8再启动引风机5，即使烟道内的煤灰等杂质落在喷氨格栅10和催化剂9上，后续通过启动引风机5，也可以将落在喷氨格栅10和催化剂9上的煤灰吸出，避免烟道内的煤灰等杂质附着在喷氨格栅10和催化剂9上，从而降低SCR脱硝区堵塞的风险。

为了保证各进气支管内的氨气混合气气量均匀，当稀释风机8稳态运行时，稀释风机8出口的压力大于7kPa，稀释风机出口的出风量为2500m³/h-3000m³/h，优选的，出风量为2800m³/h，这样才能保证SCR脱硝区足量进风，使各进气支管内的氨气混合气气量均匀，保证喷氨效果。

在锅炉停机阶段，现有技术中通常是当催化剂入口温度低于320℃，不再进行喷氨时，随即停止稀释风机8运行。当锅炉1灭火后就停止引风机5的运行。当空气预热器3入口温度小于100℃时，可以再次启动引风机5进行锅炉炉膛和尾部烟道的通风工作。这样使得锅炉停机后以及再次通风时，在烟道内大量的积灰造成扬尘，堵塞喷氨格栅的喷嘴，当机组再次启动时，喷氨格栅的喷嘴无法喷出氨气混合气，降低脱硝效率。

在本发明中，退出SCR脱硝区运行后，在锅炉停机阶段，所述防止SCR脱硝区堵塞的锅炉运行控制方法还包括以下步骤：

首先停运锅炉1，再停运引风机5，并检测空气预热器3出口的温度，若空气预热器3出口的温度小于100℃，则可以再次启动引风机5，进行锅炉炉膛和尾部烟道的通风工作，带走烟道内的灰尘。通风结束后，停运引风机5，并检测催化剂9入口的温度，若催化剂9入口的温度小于50℃，则停运稀释风机7。

本发明中，先停运引风机5，后停运稀释风机7，也就是说，在锅炉停机阶段，稀释风机7始终开启，即使在进行锅炉炉膛和尾部烟道的通风工作过程中，引风机5和稀释风机7均开启，不会造成烟道内扬尘和喷氨格栅的喷嘴堵塞。当催化剂9入口温度小于50℃时，通风工作已经结束，人员可以安全的进入烟道内，也不会造成大量的扬尘，从而降低喷氨格栅喷嘴堵塞的可能性。

参见图4，为采用本发明方案后一个反应容器内12条进气支管的阀门开度与喷氨量的关系示意图。如图4所示，近端的第1个进气支管的阀门开度最小(24％)，远端的第12个进气支管的阀门开度最大(90％)，各进气支管对应的各条喷氨格栅的喷氨量都相同，均为100％，实现了均匀喷氨。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种防止SCR脱硝区堵塞的锅炉运行控制方法，所述方法应用于选择催化剂还原SCR系统，SCR系统包括一个或多个反应器，每个反应器中设置有催化剂和一组喷氨格栅，一组喷氨格栅包括多条喷氨格栅，各条喷氨格栅分别连接用于输送氨气混合气的各进气支管，其特征在于，在锅炉运行阶段，当喷氨格栅向催化剂喷射氨气混合气时，根据各条喷氨格栅与锅炉炉膛中心线的距离由近到远，将各条进气支管的阀门开度从近端到远端依次由小至大设置，所述方法包括：

在每个反应器中，检测反应器内各条喷氨格栅的m个位置的喷氨量，m为大于或等于2的整数；其中，各条喷氨格栅上的m个位置在喷氨格栅的长度上均匀分布，以利用拉网格的方式来检测SCR脱硝区的喷氨量，

根据所述各条喷氨格栅的m个位置的喷氨量，分别计算各条喷氨格栅的m个位置的氨逃逸率；

将各条喷氨格栅任一位置的氨逃逸率与预设的阈值相比较，若一条喷氨格栅任一位置的氨逃逸率大于或等于预设的阈值，则减小该条喷氨格栅的进气支管的阀门开度，重新检测该条喷氨格栅的m个位置的喷氨量以及计算对应的氨逃逸率，并将该条喷氨格栅任一位置的氨逃逸率与所述阈值相比较，直到该条喷氨格栅的m个位置的氨逃逸率均小于所述阈值为止。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若一条喷氨格栅的m个位置的氨逃逸率均小于所述阈值，则保持该条喷氨格栅的进气支管的阀门开度。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测反应器内各条喷氨格栅的m个位置的喷氨量，具体包括：

在反应器内的各条喷氨格栅的同一侧，沿喷氨格栅的方向将测量枪从喷氨格栅的前端向末端探入，在喷氨格栅的方向上依次检测m个位置的喷氨量；其中，所述m个位置在喷氨格栅的长度上均匀分布。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述减小该条喷氨格栅的进气支管的阀门开度，具体包括：

按照预设的阀门开度调整参数，减小该条喷氨格栅的进气支管的阀门开度。

5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在锅炉运行阶段的初始阶段，检测SCR脱硝区催化剂入口的温度，若所述温度大于或等于320℃，则控制喷氨格栅向催化剂喷射氨气混合气，以投入SCR脱硝区运行；

若所述温度大于或等于420℃，则控制喷氨格栅停止向催化剂喷射氨气混合气，以退出SCR脱硝区运行。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在锅炉运行阶段之前的锅炉冷启动阶段，所述方法还包括：

先启动稀释风机，然后启动引风机吹扫锅炉，锅炉吹扫完成后，再启动锅炉。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，稀释风机出口的压力大于7kPa；

稀释风机出口的出风量为2500m³/h-3000m³/h。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，退出SCR脱硝区运行后，所述方法还包括：

先停运锅炉，再停运引风机，并检测催化剂入口的温度，若催化剂入口的温度小于50℃，则停运稀释风机。