火电厂SCR烟气脱硝系统常见问题探讨

摘要：我国在2012年8月，《节能减排“十二五”规划》制定了期间的各项减排目标。今年5月，国务院印发《2014-2015年节能减排低碳发展行动方案》，对NOx排放治理工作提出一些更具体，更严格的要求。 在此种情况下，对火电厂SCR法烟气脱硝系统连续、高效运行进行分析研究具有重要的现实意义。

关键词：火电厂；SCR；烟气脱硝；

中图分类号：TV文献标识码： A

1、SCR脱硝系统

1.1、SCR脱硝技术的原理

SCR脱硝技术，是在一定温度和催化剂存在的条件下，利用还原剂有选择地把烟气中NOx还原成无毒无污染的氮气和水，还原剂可以是氨、碳氢化合物、一氧化碳、氢气等，工业应用的还原剂主要为氨，以氨为还原剂的SCR的反应化学式如下：

1.2、SCR脱硝系统的工艺系统

SCR 脱硝系统主要由两部分组成: 一部分是SCR反应系统；另一部分是还原剂制备供应系统。目前工业使用还原剂原料主要有液氨、氨水、尿素三种，无论使用哪种原料，最终都是制成约5%的氨气作为还原剂。比如以某发电厂的SCR脱硝工程为例，对SCR脱硝系统的工艺流程作一个简单介绍。该脱硝工程还原剂氨是通过尿素CO（NH2）2尿素颗粒通过输送系统进入尿素溶解罐加入除盐水配置成50%的尿素溶液，然后通过尿素高流量泵送入热解炉，控制热解炉的温度，以确保尿素能够完全热解成NH3，热解炉送入一定量的稀释风，确保最终的氨气浓度不高于5%，稀释风取自锅炉热一次风，送入热解炉的一次风既有热媒作用又有稀释风的作用。制成的氨气通过喷氨格栅喷入SCR反应器与烟气均匀混合，与NOx充分反应，从而去除烟气中的氮氧化物。

SCR反应系统采取高尘布置，反应器是布置在省煤器之后，空预器之前，省煤器出口烟道两侧对称各布置一个反应器，因为SCR脱硝反应的合理反应温度区在310―430℃之间，在该温度区内反应器内的催化剂的活性达到最佳状态，脱硝反应效率高。反应器的催化剂采取2+1布置即布置两层催化剂，预留一层。反应器进、出口分别装设有NOx浓度的CEMS监测点。SCR反应系统示意见图1。

图 1SCR反应系统的示意

2、火电厂SCR法烟气脱硝系统运行常见问题与解决措施

2.1、SCR入口烟气温度不满足要求

根据催化剂的物理、化学特性其活性温度范围300--420℃，当反应温度在高温区域使用时，高温促使催化剂的表而烧结，降低催化剂使用寿命尤其烟气温度大于450℃时将导致催化剂损毁。脱硝反应装置入口温度低于310℃时，烟气中SO3和H20形成NH4HSO4和（NH4）2SO4，温度降低后形成粘稠物，从而腐蚀堵塞空预器冷端，造成空预器差压差压增大，引风机电流升高。一般各电厂电网调度负荷为40%负荷至100%负荷或50%负荷至100%负荷，当机组负荷接近或低于50%负荷时，很多电厂此时脱硝入口烟温己经低于脱硝SCR最低烟温要求，同时设计上如没有设计省煤器烟气旁路，造成脱硝系统频繁退出，脱硝投运率降低。某600MW机组脱硝入口烟温经验值如表1。

表1 某电厂入口烟温/负荷对应表

负荷/MW 600-500 450 400 350 300

入口烟温/℃ ＜350 315±5 310±5 300±5 295±5

为了满足脱硝投运率与电网调度要求尽可能减少脱硝退出时间，需要通过运行调整，使得在调度负荷范围内，脱硝入口最低烟温在保护值以上。脱硝入口烟温的调节主要从锅炉燃烧调整方面控制，采取的措施：调节各运行磨的煤量分配或通过倒磨维持上层磨运行提高火焰中心，使得热值较低含水位较高的煤种尽量多烧一些，这样产生的烟气量会多增加尾部烟道的对流换热；停止炉膛吹灰或尾部烟道吹灰；调节开启再热烟气挡板.通过调节再热烟气挡板，使得再热器侧走更多的烟气，由于再热器侧受热面相对较少，达到提高再热器后即脱硝入口烟气温度的目的；由于南方厂电网的峰谷差较大，降大负荷时应根据脱硝入口的温度及时提前提高锅炉的总风量，防止降负荷时总风量降的太快，导致低负荷时脱硝入口烟温短时间过低，有烟气旁路的机组当脱硝入口温度降到保护值之前提前开启旁路挡板提高脱硝入口烟温，低负荷250MW―300MW时候应提高锅炉总风量保证脱硝尽量不退出.低负荷尽量提高中间点温度停止炉膛吹灰，使得水冷壁受热面吸热减少；总之提高脱硝入口烟温的调节方法与排烟温度的调节手段相反，所以低负荷阶段，脱硝系统的运行影响到了机组运行的经济性和安全性。

2.2、氨逃逸率不准

氨气逃逸率：指在脱硝装置出口未参与还原反应的氨气的多少，正常运行中，为了阻止和减少生成硫酸氢氨要严格控制尾部烟道的中逃逸NH3的量和控制脱硝装置的入口烟气温度，因为氨气的逃逸率越大生成的氨盐也降低了电除尘和脱硫的效率，所以要严格控制氨气的逃逸率这样阻止生成硫酸氢氨还减少了氨气的使用量，提高经济和安全性.目前测量氨气逃逸的方法有三种：TDLAS激光原位安装法、TDLAS激光干式抽取法、抽取式化学分光法，一般对于高灰段采取第二种.如测量氨逃逸不是很准确，数据也不具有代表性，造成氨逃逸的控制很难。可以通过监视表计显示的排放的氮氧化物浓度作为前馈结合当前监测到的氨气逃逸率为根据，运行人员及时调整和控制脱硝装置的喷入的氨量，保证实际喷氨量小于在当前锅炉总风量和氮氧化物浓度下的理论喷氨量，因此脱硝装置的氮氧化物等在线监测的仪表需要定期的维护保证表计准确性。还可以将NH3/NHx摩尔比上传至DCS画MIAN ，当效率约80%时，NH3/NOx摩尔比约在0.83--0.84之间。根据对摩尔比的监视控制氨逃逸在规定范围内。还有在脱硝调试运行期间进行脱硝系统的喷氨流场优化试验也是减少氨逃逸的力一法。通过对各喷氨手动门的调整控制喷氨量使得NH3的分布与NOx的分布吻合

2.3、防止脱硝反应器的催化剂堵塞、烧结、失效、处理

硫酸氢氨凝结物会粘附烟气中的灰分或不完全燃烧的煤粉颗粒和油，在脱硝催化剂处沉积，由于硫酸氢氨凝结物高温可以分解的特点，通过提高催化剂处的烟气温度热力再生可以消除催化剂的硫酸氢氨凝结物沉积现象，所以按某国产蜂窝式催化剂技术要求，烟温区间为300--427℃，最低喷氨温度为300℃，最低连续喷氨温度为310℃，烟气温度在300--310℃之间只能断续运行，时间超过12小时必须停止喷氨，同时因恢复烟温至340℃以上运行相同时间将生成的硫酸氢氨分解。另外利用水力、气力、振动等方法清除沉积的灰颗粒也可以利用常见的加装导流和筛网可以大大减少飞灰颗粒的沉积，保证吹灰器可靠投入，定时吹灰保证催化剂表面的清洁。如引风机运行，脱硝系统的稀释风机不能停止运行，同时保证气源干燥度，以保证脱硝喷氨喷头的通畅防止积灰堵塞。

3、结束语

总言之，SCR烟气脱硝技术的应用发展尽管目前还存在有待解决的问题。但随着数值模拟技术的不断进步。将会得到更好的发展应用。而这就要求我们在以后的实际工作中要特别的重视其研究应用。

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