脱硝系统的板结、堵塞问题及预防措施

摘 要：本文就目前火电厂脱硝系统产生硫酸氢氨等原因造成板结堵塞进行分析，并针对所产生的问题提出了相应的措施，对于脱硝系统预防硫酸氢铵的产生有一定的预防作用。

关键词：脱硝；硫酸氢铵；SCR；堵塞；空预器；措施

1. 引言

为了改善大气环境质量，保护生态环境，目前较多新建电厂脱硫脱硝同步建设同步投产，老电厂进行脱硫脱硝改造，达到“近零排放”要求，但是脱硝系统由于设计、催化剂质量、机组负荷波动、运行不当等原因，造成脱硝系统故障，主要原因有堵塞、腐蚀、脱硝效率不高等原因。

2. 硫酸氢铵造成脱硝系统堵塞的主要原因

2.1 硫酸氢氨、粉尘是造成堵塞的主要原因，硫酸氢铵是一种具有很大粘性的物质，在低温下具有吸湿性，从烟气中吸水后会造成设备的腐蚀。如大量附着于催化剂的表面会阻塞催化剂并影响其活性，如黏附在空预器蓄热元件的表面，使蓄热元件腐蚀和积灰，引起空预器流通截面减小、阻力增加，限制机组带负荷能力。运行数据显示，控制不当的机组，空预器运行半年后的阻力即会增加50%，严重影响设备可靠性。某厂曾经出现过硫酸氢铵腐蚀及堵塞空预器蓄热元件的情况。

2.2 运行经验和热力学分析都表明，硫酸氢铵的形成与NH3浓度、氨逃逸量、NH3/SO3摩尔比和烟气温度有直接关系。前两项与机组运行控制水平和催化剂性能有关，而烟气温度与机组运行负荷率直接对应，并影响硫酸氢铵的形成以及转化。

2.3 锅炉运行负荷变化，会导致通过催化床的烟气量、温度、烟气流速等发生变化，从而对硫酸氢铵的形成产生影响，参见图2，其具体过程如下：

2.3.1 在锅炉高负荷（如100%THA）运行时，反应器潜值高于要求达到目标脱硝率和最小氨逃逸量的最低潜值。

2.3.2 随着锅炉运行负荷的降低，烟气流量降低，反应器的潜值增大。

2.3.3 由于机组持续在低负荷条件下运行，反应器运行温度低于最低运行温度，硫酸氢铵形成并沉积在催化剂上，这将降低反应器的潜值。

2.3.4 当机组重新以满负荷运行时，随着烟气流量的增加反应器的潜值降低。

2.3.5 伴随着满负荷条件下的更高的烟气温度，硫酸氢铵升华并且反应器潜值恢复为满负荷时的初始值。

2.4 硫酸氢铵的沉积将首先发生在催化剂的空隙里。沉积的过程是可逆的，当运行温度提升到露点以上时硫酸氢铵将蒸发，催化剂活性将恢复。当运行温度在一定时间内低于硫酸氢铵凝聚温度时将导致催化剂活性明显降低；在这种情况下，即使将运行温度升至露点温度以上也不能完全恢复催化剂的活性，造成催化剂的老化或失效，最终影响机组NOx排放控制。

2.5 为提高SCR脱硝工艺脱硝效率，NH3/NOx摩尔比通常控制为大于1，因此脱硝过程氨逃逸不可避免。SCR脱硝过程使用的钒基催化剂会对烟气中的SO2产生催化作用，使其易被氧化为SO3。当NH3/SO3摩尔比大于2时，就会产生硫酸氢铵。

2.6 由于低负荷时氨逃逸量增大，势必促进硫酸氢铵的形成。硫酸氢铵附着于催化剂的表面会阻塞催化剂并影响其活性，且硫酸氢铵的粘性使之易于牢固黏附在空预器蓄热元件的表面，使蓄热元件积灰，空预器流通截面减小、阻力增加以及换热元件的换热效率下降。

3. 预防脱硝系统硫酸氢铵产生的措施

3.1 保证均匀的烟气流场，防止因氨分布不均匀，造成局部堵塞。通过数学模型和实物比例进行初步设计，优化流场。在安装过程中要对导流板的安装位置、安装强度进行复核测量。在实际运行中要通过对喷氨格栅前流场的速度测量和催化剂上层的速度流场测量来验证设计安装的效果，如果发现异常要及时查找设计和安装等方面的原因并排除。

3.2 设置可靠的氨逃逸表计，防止氨逃逸过量。氨逃逸测点应由单点取样尽量改为烟道内网格取样。同时做好氨逃逸表计定期维护和检修管理。

3.3 在氨逃逸表计不精准的情况下，应做好喷氨量的统计与分析，同时进行氨消耗量、SCR实际效率、理论效率计算，明确各负荷段理论喷氨量，并与实际喷入量比较，严防因喷氨量多，发生硫酸氢铵腐蚀问题。

3.4 SCR吹灰器应定期吹灰，保证催化剂表面清洁。

3.5 加强锅炉燃烧调整，合理配风，尽量减少SCR入口氮氧化物的生成。

3.6 优化喷氨系统控制，保证合理的氨氮摩尔比设置，控制合理的喷氨量。

3.7 机组停运期间，检查SCR积灰情况，人工彻底清理。

3.8 喷氨退出温度较低的机组，在停机时，若喷氨退出温度太低，随着机组停运，催化剂表面生成的硫酸氢铵将不能再分解，机组启动过程中，也可以在后续的高负荷条件下将硫酸氢铵部分分解。因此建议在不违反环保政策的条件下，应在机组启动和停止时将喷氨的温度提升到催化剂厂家要求温度，这样才能有效避免硫酸氢铵的生成，防止催化剂微孔堵塞。