SCR脫硝系統(tǒng)氨逃逸率高的危害及控制策略

1、SCR 脫硝系統(tǒng) 氨逃逸率高的危害及控制策略摘要：選擇性催化還原（SCR）煙氣脫硝技術(shù)是火力發(fā)電廠煙氣脫硝主流 技術(shù)之一。為控制脫硝過程中氨的使用量及保護(hù)設(shè)備，必須監(jiān)測(cè)SCR出口的氨逃 逸量。本文對(duì)氨逃逸率高的危害進(jìn)行分析；對(duì)造成氨逃逸率高的原因進(jìn)行闡述并 對(duì)這些影響因素提出針對(duì)性防控措施。關(guān)鍵詞：SCR ；煙氣脫硝；氨逃逸率高；危害；影響因素；防控措施概述某廠#4機(jī)組鍋爐型號(hào)為HG-1025/17.5-HM35，是由哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公 司所生產(chǎn)。該鍋爐機(jī)組是采用美國(guó)（ABBCE）燃燒工程公司的引進(jìn)技術(shù)設(shè)計(jì)和制 造，配300MW汽輪發(fā)電機(jī)組的亞臨界壓力，單爐膛，帶一次中間再熱、平衡通風(fēng),

2、自然循環(huán)汽包爐。鍋爐設(shè)計(jì)煤種為神華寶日希勒能源有限責(zé)任公司所產(chǎn)褐煤，校核煤種為大雁 煤業(yè)有限責(zé)任公司所產(chǎn)褐煤。配有5臺(tái)MPS190-IIC中速磨直吹式制粉系統(tǒng)，直 流式煤粉燃燒器四角布置，雙切圓燃燒，20只擺動(dòng)式煤粉燃燒器采用水平濃淡煤 粉燃燒技術(shù)。鍋爐最大連續(xù)負(fù)荷 （即 BMCR 工況）為設(shè)計(jì)參數(shù)，在機(jī)組電負(fù)荷為 330.243MW時(shí)，鍋爐的最大連續(xù)蒸發(fā)量為1025t/h,機(jī)組電負(fù)荷為300MW（即卩BRL 工況）時(shí)，鍋爐的額定蒸發(fā)量為960t/h。2017年#4鍋爐SCR裝置甲、乙側(cè)各加裝一層催化劑層進(jìn)行超低排放改造后, 通過噴氨和催化劑將煙氣中的NOX進(jìn)行超低脫除，在實(shí)際運(yùn)行過程中，噴氨

3、量的 控制，將直接影響到脫硝的效率，影響NOx以及逃逸氨的達(dá)標(biāo)排放，并會(huì)影響到 催化劑的使用壽命，從而影響整體的脫硝運(yùn)行成本。因此，為控制脫硝過程中氨 的使用量及保護(hù)設(shè)備，必須監(jiān)測(cè)SCR出口的氨逃逸量，并通過運(yùn)行方式的優(yōu)化來 控制氨逃逸率。1 煙氣脫硝原理在SCR脫硝工藝中，催化劑安裝在反應(yīng)器的箱體內(nèi)。催化劑單元垂直布置， 煙氣由上向下流動(dòng)。氨氣作為脫硝劑被噴入高溫?zé)煔饷撓跹b置中，在催化劑的作 用下將煙氣中NOx分解成為N2和H20。采用該種脫硝工藝和布置方式，優(yōu)點(diǎn)就是脫硝效率高，煙氣溫度能夠滿足催 化劑的反應(yīng)要求，但是缺點(diǎn)就是煙氣中飛灰含量高，對(duì)催化劑防磨損、堵塞及鈍 化性能要求高，投資和操

4、作費(fèi)用大，增加了成本，同時(shí)也存在著氨的泄露問題。2 氨逃逸率高的危害氨逃逸率是影響 SCR 系統(tǒng)運(yùn)行的一項(xiàng)重要參數(shù)，合理控制氨逃逸率至關(guān)重要 因?yàn)槿绻刂撇缓?，不僅使脫硝成本增加，而且機(jī)組安全運(yùn)行也受到威脅。其危 害性主要表現(xiàn)在以下幾方面：造成環(huán)境污染，影響環(huán)保指標(biāo)按照火電廠煙氣脫硝技術(shù)導(dǎo)則(DL/296-2011) “采用SCR工藝的脫硝 裝置氨逃逸濃度不宜大于 2.3mg/m3”?？諝忸A(yù)熱器換熱面腐蝕、積灰堵塞SCR系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)殘余的NH3與煙氣中的SO3和H2O形成硫酸 氫銨(NH4HS04)，硫酸氫銨是強(qiáng)腐蝕物，它在煙氣溫度為230C時(shí)，開始從氣態(tài) 凝結(jié)為液態(tài)，對(duì)空氣預(yù)熱器

5、中溫段和低溫段形成強(qiáng)腐蝕。硫酸氫銨具有很強(qiáng)的黏 結(jié)性，通常迅速黏在傳熱元件表面進(jìn)而吸附大量灰分，造成空氣預(yù)熱器堵灰。同 時(shí)，煙氣中約有1%的SO2被SCR催化劑轉(zhuǎn)化為SO3，加劇了空氣預(yù)熱器冷端腐蝕 和堵塞的可能。引風(fēng)機(jī)電耗增加由于尾部煙道以及空預(yù)器積灰堵塞，使引風(fēng)機(jī)出力的增加帶來了廠用電率的 增加，高負(fù)荷時(shí)出力的不足造成加負(fù)荷受限，影響機(jī)組效益。低負(fù)荷、低煙氣量 時(shí)引風(fēng)機(jī)發(fā)生搶風(fēng)現(xiàn)象，造成爐膛負(fù)壓大幅波動(dòng)，危機(jī)機(jī)組安全運(yùn)行。同時(shí)由于 空預(yù)器堵塞不均勻，引起一、二次風(fēng)壓和爐膛負(fù)壓周期性波動(dòng)， 堵塞嚴(yán)重時(shí)造 成機(jī)組被迫停爐檢修。催化劑中毒在SCR脫硝工藝中，盡管SO2氧化成S03的轉(zhuǎn)化率較低，但

6、是在較低溫度下 S03與NH3結(jié)合成的硫酸氫銨（NH4HS04）或硫酸銨（NH4）2S04附著在催化劑表 面，其反應(yīng)是如下：NH3+S03+H20NH4HS042NH3+S03+H20（NH4） 2SO4由此可見，隨著催化劑層硫酸氫銨的腐蝕和積累，不僅降低反應(yīng)性能以及使 用壽命，同時(shí)也會(huì)帶來環(huán)保指標(biāo)不合格的大問題，給機(jī)組運(yùn)行帶來了不確定性， 進(jìn)而影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益。3、氨逃逸率高的原因及控制策略實(shí)際生產(chǎn)中通常是高于理論量的氨被噴射入反應(yīng)器，反應(yīng)后在煙氣下游多余 的氨稱為氨逃逸率，用單位 ppm 表示的。為了達(dá)到 NOx 的排放要求，往往需要一 定過量的氨，所以也對(duì)應(yīng)著會(huì)有一個(gè)合適的氨逃逸率值，

7、該值設(shè)計(jì)為不大于 3ppm 但是實(shí)際運(yùn)行中往往偏大。在脫硝過程中由于氨的不完全反應(yīng)，SCR脫硝過程中 氨逃逸是難免的，氨逃逸率也會(huì)隨著時(shí)間發(fā)生改變，主要因素及防控措施如下：脫硝煙氣流速不均煙氣流速不均勻，噴氨格柵在各噴嘴出口的噴氨流量差異較大，稀釋后的氨 氣在 SCR 進(jìn)口煙道中的二次混合不理想，均可導(dǎo)致反應(yīng)時(shí)的氨氣濃度存在分布不 均的現(xiàn)象，濃度高的地方氨逃逸量相對(duì)就會(huì)大一些。因此，加強(qiáng)鍋爐燃燒調(diào)整，調(diào)整好 A/B 兩側(cè)煙氣量，保持基本平衡對(duì)稱。另 外，也要調(diào)整燃燒器風(fēng)粉比，適當(dāng)增加上層燃燒器配風(fēng)量，可減少燃盡區(qū)燃燒型 NOX的生成，減少SCR入口 NOX濃度。催化劑中毒、老化催化劑存在著使用

8、壽命，一旦使用時(shí)間過長(zhǎng)老化，催化效果就會(huì)變差，脫硝 反應(yīng)效果也會(huì)變差，為保證NOx排放環(huán)保指標(biāo)合格，而大量噴氨就會(huì)造成氨逃逸 率增加。所以當(dāng)催化劑老化時(shí)要及在停機(jī)時(shí)進(jìn)行更換，保證逃逸率合格的同時(shí)也能更好控制NOx的排放。另外#4爐催化劑層已增加至設(shè)計(jì)值，達(dá)到了超低排放的標(biāo)準(zhǔn)。SCR裝置入口煙氣溫度的影響長(zhǎng)時(shí)間低負(fù)荷運(yùn)行SCR系統(tǒng)入口溫度偏低，造成氨逃逸率高有以下兩個(gè)方面: 1.煙氣溫度低導(dǎo)致催化劑的效果減弱，進(jìn)而直接影響反應(yīng)效果，造成氨溢出量 大。2.煙氣溫度低時(shí)，在脫硝效率（SCR入口 NOx-出口 N Ox/SCR入口 NOx *100% ）設(shè) 定值不變的情況下，為了滿足脫硝效率，氨氣自動(dòng)

9、調(diào)整門就會(huì)自動(dòng)開大，導(dǎo)致氨 逃逸率偏高。本爐SCR脫硝工藝所選用的V O/WO2催化劑在300430C范圍，設(shè)25計(jì)使用溫度350C為最佳，下圖是脫硝效率與SCR系統(tǒng)入口溫度的關(guān)系。因此，首先加強(qiáng)煙溫320C以下和420C以上等極端煙溫條件下噴氨時(shí)間的 控制，噴氨時(shí)間最多4-5小時(shí)，及時(shí)申請(qǐng)調(diào)整機(jī)組負(fù)荷，以改善煙溫條件，防止 催化劑永久失效、損壞，造成噴氨多逃逸高的惡性循環(huán)出現(xiàn)。另外在事故情況下要及時(shí)進(jìn)行調(diào)整， 盡可能地保證煙氣溫度；其次在溫度 允許范圍內(nèi)，及時(shí)調(diào)整脫硝效率定值。SCR系統(tǒng)反應(yīng)區(qū)積灰、結(jié)垢堵塞燃煤鍋爐脫硝反應(yīng)區(qū)處在高灰塵區(qū)，不可避免地會(huì)在反應(yīng)區(qū)積累灰塵，積灰 將會(huì)使反應(yīng)變差，逃

10、逸率增加。為了防止有飛灰大顆粒產(chǎn)生的催化劑堵塞，首先必須保證脫硝灰斗和省煤器灰斗有效收集煙道中的飛灰，同時(shí)確保灰倉(cāng)泵正?？?靠地投入及時(shí)清空，始終保持煙道清潔；其次保證 SCR 系統(tǒng)聲波吹灰器的除灰效 果，如果吹灰間隔時(shí)間長(zhǎng)或儀用壓縮空氣壓力低，會(huì)造成聲波吹灰效果不好，可 以通過增加吹灰次數(shù)、提高吹灰氣源壓力等方法提高吹灰效果。4、結(jié)束語煙氣脫硝裝置中催化劑中毒、反應(yīng)器堵塞、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重等問題其根本原因 是氨逃逸率高造成的。因此可以看出脫硝氨逃逸率控制的重要性，一方面降低氨 逃逸率可以有效保護(hù)脫硝系統(tǒng)設(shè)備；另一方面在環(huán)保合格的基礎(chǔ)上降低逃逸率可 以減少氨氣的有效使用量，降低脫硝系統(tǒng)運(yùn)行成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。如何降低氨 逃逸量，是所有安裝 SCR 脫硝裝置