關(guān)于鍋爐尾部SCR催化還原法煙氣脫硝系統(tǒng)調(diào)試總結(jié)

李春濤

（中國能源建設(shè)集團(tuán)湖南火電建設(shè)有限公司，湖南長沙 410015）

關(guān)于鍋爐尾部SCR催化還原法煙氣脫硝系統(tǒng)調(diào)試總結(jié)

李春濤

（中國能源建設(shè)集團(tuán)湖南火電建設(shè)有限公司，湖南長沙 410015）

鍋爐尾部SCR催化還原法煙氣脫硝技術(shù)是當(dāng)前電廠機(jī)組應(yīng)用最廣的一種脫硝技術(shù)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在理想狀態(tài)下，可使NOx的脫除率達(dá)90%以上?；诖?，在本文中，將主要對NOx脫除機(jī)理、主要設(shè)備布置、工藝流程等方面進(jìn)行簡單描述，同時(shí)列舉新疆某電廠作為實(shí)例，為日后調(diào)試工作的參考，并且希望提高煙氣脫硝系統(tǒng)調(diào)試的質(zhì)量水平。

脫硝技術(shù) SCR法煙氣脫硝 催化劑

1　SCR脫除機(jī)理

選擇性催化還原法（Selective Catalytic Reduction，SCR）是工業(yè)上應(yīng)用最廣的一種脫硝技術(shù)。

氨和煙氣混合物通過催化床，在那里氨和NOx反應(yīng)生成氣體N2和水蒸氣。在沒有催化劑的情況下，上述化學(xué)反應(yīng)只在很窄的溫度范圍內(nèi)（980℃左右）進(jìn)行。通過使用適當(dāng)?shù)拇呋瘎?，上述反?yīng)可以在200～450℃的溫度范圍內(nèi)有效進(jìn)行。在NH3/NO摩爾比為1的條件下，可以得到80%～90%的脫硝率。在反應(yīng)過程中，NH3可以選擇性的和NOx反應(yīng)生成N2和H2O，而不是被O2所氧化，因此反應(yīng)具有“選擇性”。

除了以上提到的化學(xué)反應(yīng)外，脫硝反應(yīng)中還存在如下一些有害反應(yīng):SO2被氧化成SO3的反應(yīng)；NH3的氧化成NO的反應(yīng)。

2　SCR工藝流程及脫硝裝置的布置

理論上，SCR脫硝裝置可以布置在水平煙道或垂直煙道中，但對于燃煤鍋爐，一般應(yīng)布置在垂直煙道中，這是一位煙氣中含有大量粉塵，布置在水平煙道中易引起SCR脫硝裝置的堵塞。選擇性催化還原脫硝系統(tǒng)，主要由催化劑反應(yīng)器、催化劑和氨儲(chǔ)存及噴射系統(tǒng)組成，催化劑反應(yīng)器在鍋爐尾部煙道中布置的位置通常布置在空氣預(yù)熱器前溫度為350℃左右的位置見圖1。

SCR法催化劑反應(yīng)器布置于空氣預(yù)熱器前的高塵煙氣中，此時(shí)煙氣中所含有的全部飛灰與SO2均通過催化劑反應(yīng)器，反應(yīng)器的工業(yè)條件是在“不干凈”的高塵煙氣中。由于這種布置方案的煙氣溫度在300～400℃的范圍內(nèi)，適合于多數(shù)催化劑的反應(yīng)溫度，因而它被采用最為廣泛。但是由于催化劑是在“不干凈”的煙氣中工作，因此催化劑的壽命受下列因素的影響:

煙氣所攜帶的飛灰中含有Na、K、Ca、Si、As等成分時(shí)，會(huì)使催化劑“中毒”或受污染，從而降低催化劑的效能；飛灰對催化劑反應(yīng)器的磨損和使催化劑反應(yīng)器蜂窩狀通道堵塞；如煙氣溫度升高，會(huì)使催化劑燒結(jié)或使之再結(jié)晶失效；如煙氣溫度降低，NH3會(huì)和SO3反應(yīng)生成（NH4）2SO4，從而堵塞催化反應(yīng)器通道和空氣預(yù)熱器；高活性的催化劑會(huì)使煙氣中的SO2氧化成SO3，因此應(yīng)避免采用高活性的催化劑用于這種裝置。

為了盡可能的延長催化劑的使用壽命，除了應(yīng)選擇合適的催化劑外，要使反應(yīng)器通道有足夠的空間可以防堵塞，同時(shí)還要有防腐措施。

3　工程實(shí)例

3.1設(shè)備概況

某工程裝設(shè)四臺(tái)350MW純凝空冷機(jī)組。鍋爐為亞臨界參數(shù)汽包爐，燃用煙煤。采用自然循環(huán)、一次中間再熱、單爐膛、四角切圓燃燒燃燒方式、燃燒器擺動(dòng)調(diào)溫、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼懸吊結(jié)構(gòu)、緊身封閉布置燃煤鍋爐。

3.2脫硝島系統(tǒng)首次投運(yùn)

確認(rèn)省煤器出口溫度＞320°；啟動(dòng)任一臺(tái)氨稀釋風(fēng)機(jī)，投入聯(lián)鎖，檢查稀釋風(fēng)流量單側(cè)大于2500標(biāo)立方，壓力不低于3KPa；打開氨氣供應(yīng)各手動(dòng)門、把氨氣供應(yīng)至噴氨關(guān)斷閥前；檢查確認(rèn)以下條件是否全滿足:SCR反應(yīng)器入口的煙氣溫度在設(shè)計(jì)溫度范圍之內(nèi)＞320°，＜425°，且持續(xù)10min以上；煙氣分析裝置運(yùn)行正常，無故障報(bào)警；已有至少1臺(tái)稀釋風(fēng)機(jī)運(yùn)行，風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓、風(fēng)量正常；

上述條件滿足后，打開SCR系統(tǒng)噴氨氣動(dòng)關(guān)斷閥；手動(dòng)緩慢調(diào)節(jié)每個(gè)反應(yīng)器的噴氨流量調(diào)節(jié)閥，行試噴氨試驗(yàn)，當(dāng)調(diào)節(jié)閥打開后，確認(rèn)氨氣流量計(jì)能夠準(zhǔn)確地測量出氨氣流量，首次噴氨時(shí)，脫硝效率暫時(shí)控制在30%；根據(jù)SCR出口NOx的濃度及氨氣濃度，緩慢地逐漸開大噴氨流量調(diào)節(jié)閥，在噴氨過程中，全面檢查各個(gè)系統(tǒng)，特別是反應(yīng)器系統(tǒng)。NOx分析儀、氨氣分析儀及氧量分析儀，確保煙氣分析儀都工作正常。檢查氨氣制備系統(tǒng)，確保氨氣參數(shù)正常（建議參數(shù)為母管調(diào)門后控制壓力0.2MPa，溫度＞10°C，對應(yīng)溫度下的氨飽和蒸汽壓力表見附件，為確保無局部液化現(xiàn)象在一定壓力情況下氨氣飽和蒸汽溫度按加10°控制）；在全面檢查各個(gè)脫硝系統(tǒng)均工作正常后，可以繼續(xù)手動(dòng)緩慢開大噴氨流量調(diào)節(jié)閥。使脫硝效率達(dá)到設(shè)計(jì)值（80%），穩(wěn)定30分鐘后將噴氨調(diào)節(jié)閥投入自動(dòng)控制；

吹灰器投用:吹灰器原則上每天吹灰一次，當(dāng)反應(yīng)器差壓在對應(yīng)負(fù)荷下超過原值的1.2倍，應(yīng)加強(qiáng)吹灰。

3.3脫硝裝置停運(yùn)

正常停運(yùn)順序。短時(shí)停運(yùn):逐步關(guān)小氨氣流量調(diào)節(jié)門到0%后關(guān)閉氨氣關(guān)斷閥，稀釋風(fēng)機(jī)保持運(yùn)行。長時(shí)間停運(yùn):等停止噴氨后，稀釋風(fēng)機(jī)保持運(yùn)行15分鐘后停運(yùn)，關(guān)閉噴氨操作臺(tái)手動(dòng)球閥。

緊急停運(yùn)。保護(hù)動(dòng)作停運(yùn)脫硝系統(tǒng)，見脫硝系統(tǒng)跳閘保護(hù)邏輯。

4　SCR反應(yīng)器給氨串級PI調(diào)節(jié)回路（自動(dòng)）

原理為通過鍋爐給煤量、燃煤高發(fā)熱值、燃煤F因子、進(jìn)出口其中原煙氣流量因省煤器至SCR反應(yīng)器之間的煙道一般沒有合適的直管段安裝煙氣流量測量裝置，并且在這種高溫、高粉塵的環(huán)境下沒有比較合適的煙氣流量測量裝置，所以原煙氣流量一般根據(jù)鍋爐給煤量和燃煤高發(fā)熱值以及燃煤F因子計(jì)算得出。其中對于一定煤質(zhì)的燃煤，其燃煤高發(fā)熱值和燃煤F因子均為定值，該值由工藝專業(yè)提供（目前設(shè)置值為設(shè)計(jì)煤種計(jì)算得出）。若燃煤變化，可將燃煤分析值通過DCS畫面輸入至調(diào)節(jié)回路中修改。

NOX 濃度等計(jì)算得出內(nèi)環(huán)PID給氨流量設(shè)定值，再由一個(gè)外環(huán)PID將設(shè)定目標(biāo)NOX濃度與NOX濃度實(shí)際值偏差對內(nèi)環(huán)PID給氨流量設(shè)定值進(jìn)行修正。這樣控制調(diào)節(jié)給氨量來說有一定的超前，即依據(jù)給煤量產(chǎn)生前饋調(diào)節(jié)作用。

5　運(yùn)行注意事項(xiàng)

鍋爐點(diǎn)火后且在SCR投入情況下，尤其是煤油混燒、等離子點(diǎn)火等，特別注意加強(qiáng)吹灰器投入，防止未燃盡的煤粉在催化劑上面沉積燃燒，造成催化劑損壞事故。

按照催化劑廠家設(shè)計(jì)鍋爐煙氣溫度變化速率進(jìn)行控制，避免催化劑溫度驟變，造成催化劑模塊產(chǎn)生裂紋損壞。

煙氣溫度對催化劑的活性有著重要影響。當(dāng)煙氣溫度低于催化劑的活性溫度范圍時(shí)SO3生成率成倍增加，與過量噴氨逃逸的NH3在300°以下在催化劑作用下反應(yīng)生成（NH4）2SO4或NH4HSO4結(jié)露黏著于催化劑及空預(yù)器表面且無法用蒸汽吹灰清除（因其露點(diǎn)較高140°以上，通常情況下空預(yù)器冷端平均溫度無法達(dá)到該值），同樣反應(yīng)器在低溫情況下生成硫酸鹽和硝酸煙也會(huì)引起催化劑堵塞且降低催化劑活性。因此運(yùn)行時(shí)應(yīng)兼顧燃用煤質(zhì)、反應(yīng)器進(jìn)口溫度及氨逃逸率在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

SCR煙氣脫硝系統(tǒng)要配備有便攜式氨泄漏監(jiān)測裝置、配備專用防護(hù)用品，運(yùn)行人員嚴(yán)格遵守操作規(guī)程、加強(qiáng)安全意識、應(yīng)做好事故及應(yīng)急預(yù)案。

熱態(tài)調(diào)整注意事項(xiàng):供氨系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)行穩(wěn)定，提供合格的反應(yīng)氣體，對照氨氣飽和蒸汽壓力表，確保無氨氣液化及局部液化現(xiàn)象；

在SCR的噴氨投入后，要注意監(jiān)視反應(yīng)器進(jìn)出口壓差的變化情況。如果反應(yīng)器的壓差在同負(fù)荷情況下增加較大，應(yīng)注意加強(qiáng)吹灰。

6 結(jié)語

該項(xiàng)目脫硝運(yùn)行中各項(xiàng)參數(shù)平穩(wěn)，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)良好，氮氧化物控制在要求范圍內(nèi)、脫硝系統(tǒng)整體試運(yùn)合格，本調(diào)整方法可為類似調(diào)試工作提供借鑒。

［1］建設(shè)方與供貨商簽訂的有效技術(shù)合同文件和設(shè)備技術(shù)資料.

［2］《脫硝裝置調(diào)試報(bào)告》.

李春濤（1980.05—），男，大學(xué)本科生，鍋爐調(diào)試專工，從事鍋爐調(diào)試專業(yè)。