SCR脫硝系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問(wèn)題分析

趙利，李志峰，萬(wàn)季霖，郝正

(中國(guó)華電科工集團(tuán)有限公司環(huán)保分公司，北京　100073)

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SCR脫硝系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問(wèn)題分析

趙利，李志峰，萬(wàn)季霖，郝正

(中國(guó)華電科工集團(tuán)有限公司環(huán)保分公司，北京100073)

論述了現(xiàn)行選擇性催化還原(SCR)脫硝系統(tǒng)中存在的液氨供給、噴氨格柵堵塞及催化劑磨損、積灰等問(wèn)題，分析其原因，并提出針對(duì)性解決措施。提出了一種簡(jiǎn)單有效的氨耗量估算方法，通過(guò)對(duì)比計(jì)算結(jié)果與實(shí)際氨耗量，可以判斷噴氨是否過(guò)量、均勻，保證機(jī)組安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

選擇性催化還原；脫硝；噴氨格柵；催化劑；氨耗量

0　引言

選擇性催化還原(SCR)脫硝技術(shù)作為火電廠脫硝的主流技術(shù)，在“十二五”期間得到了迅猛發(fā)展。隨著超凈排放的提出，在“十三五”期間，燃煤電廠脫硝系統(tǒng)將面臨進(jìn)一步的升級(jí)改造，NOx排放質(zhì)量濃度要低于50 mg/m3(標(biāo)態(tài)，下同)。然而目前的SCR脫硝系統(tǒng)仍有一些問(wèn)題急需解決，才能在滿足超凈排放要求的同時(shí)保證機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。

1　液氨供給問(wèn)題

當(dāng)液氨儲(chǔ)罐的壓力高于SCR區(qū)供氨的壓力時(shí)，脫硝系統(tǒng)才能正常供氨。各脫硝公司設(shè)計(jì)的供氨壓力不同(0.1～0.6 MPa)，供氨最低溫度會(huì)有所不同。北方地區(qū)冬季寒冷，脫硝系統(tǒng)運(yùn)行主要存在氨氣液化和供氨壓力不足2方面問(wèn)題。

氨氣液化最明顯的現(xiàn)象就是供氨調(diào)節(jié)閥后管路結(jié)霜，會(huì)造成脫硝效率不穩(wěn)定，氨逃逸超標(biāo)容易造成催化劑及空氣預(yù)熱器(以下簡(jiǎn)稱空預(yù)器)堵塞。氨氣液化常用的解決方法是提高液氨蒸發(fā)器出口溫度和采取氨氣管路伴熱。對(duì)于供氨壓力不足的問(wèn)題，目前有采取蒸汽伴熱和液氨泵2種解決措施。液氨泵在化工行業(yè)應(yīng)用比較成熟，火電行業(yè)大多傾向于使用蒸汽伴熱。根據(jù)液氨壓力對(duì)照表，0 ℃時(shí)液氨的飽和蒸汽壓為429.42 kPa(絕對(duì)壓力)，-10 ℃時(shí)液氨的飽和蒸汽壓為290.83 kPa，因此，適當(dāng)降低供氨壓力可以防止氨氣液化，同時(shí)可以減少氨罐伴熱及液氨蒸發(fā)器蒸汽的耗量。

廣州華潤(rùn)熱電有限公司對(duì)氨區(qū)進(jìn)行了節(jié)能改造[1]，在液氨儲(chǔ)罐頂部接1根管路減壓后接入緩沖罐，當(dāng)環(huán)境溫度比較高時(shí)，可以停運(yùn)液氨蒸發(fā)器，這樣不僅節(jié)能，還可適當(dāng)降低氨罐的溫度，防止氨罐超溫，有利于系統(tǒng)安全。

2　噴氨格柵堵塞

噴氨格柵堵塞的原因有以下幾種。

(1)啟、停機(jī)時(shí)造成的堵塞。鍋爐在啟、停過(guò)程中未及時(shí)開(kāi)啟稀釋風(fēng)機(jī)，煙道中的灰落在噴嘴上，導(dǎo)致噴嘴堵塞。所以只要引風(fēng)機(jī)運(yùn)行，必須開(kāi)啟稀釋風(fēng)機(jī)，防止噴嘴堵塞[2]。

(2)噴氨格柵調(diào)整不均造成的堵塞。有的機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生稀釋風(fēng)機(jī)電流降低、風(fēng)量下降現(xiàn)象，說(shuō)明噴嘴堵塞。噴氨格柵根據(jù)鍋爐的流場(chǎng)來(lái)調(diào)整，部分脫硝設(shè)施在噴氨格柵處流場(chǎng)嚴(yán)重不均，所以部分格柵稀釋風(fēng)量嚴(yán)重偏低，容易造成該處噴嘴積灰堵塞。有些電廠在噴氨格柵調(diào)節(jié)閥后增加壓縮空氣，定期進(jìn)行吹掃，是一種可行的解決方法。另外，可以將噴氨格柵由水平布置(噴嘴向上噴射)改為垂直布置(噴嘴水平噴射)，也可以有效避免噴嘴上落灰而導(dǎo)致堵塞。

(3)“牛角灰”堵塞。有的電廠噴氨格柵噴嘴表面在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中逐漸形成了“牛角灰”，這種現(xiàn)象在氣候潮濕、燃用高硫分及高灰分煤的電廠比較常見(jiàn)，尤其在冬季，其原因主要是低溫的NH3、空氣混合氣體與高溫含SO3的氣體接觸，生成NH4HSO4，黏附在噴嘴上，逐漸堆積形成“牛角灰”。采用壓縮空氣吹掃或調(diào)整噴氨格柵的布置，能延緩“牛角灰”的生成，但并不能從根本上解決“牛角灰”生成的問(wèn)題。所以最根本的解決方法是提高稀釋風(fēng)的風(fēng)溫，利用熱一次風(fēng)作為稀釋風(fēng)或在稀釋風(fēng)機(jī)出口加裝電加熱器，可有效解決此問(wèn)題。

3　催化劑磨損、積灰

催化劑磨損、積灰嚴(yán)重影響鍋爐的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。引起催化劑磨損、積灰堵塞的原因復(fù)雜，流場(chǎng)不均是一個(gè)很重要的因素。雖然脫硝技術(shù)協(xié)議中都對(duì)煙氣速度偏差有保證，但實(shí)際上很難做到各種負(fù)荷下煙氣流速偏差都滿足要求[3]。流場(chǎng)嚴(yán)重不均會(huì)引起催化劑積灰，且積灰反過(guò)來(lái)會(huì)加劇流場(chǎng)的不均勻性和催化劑的磨損。解決方法是重新進(jìn)行流場(chǎng)模擬，調(diào)整導(dǎo)流板，減小流場(chǎng)的不均勻性。

導(dǎo)流板及整流格柵無(wú)明顯沖刷痕跡的情況下，一般認(rèn)為催化劑積灰是吹灰強(qiáng)度不夠造成的，這種情況下積灰主要集中在聲波吹灰器的對(duì)側(cè)，解決方法主要是增加聲波吹灰器或吹灰炮。

由積灰造成的催化劑磨損，加強(qiáng)吹灰強(qiáng)度即可得到解決。還有一種磨損是蒸汽吹灰不當(dāng)造成的，其明顯特征就是催化劑的磨損方向與蒸汽吹灰器運(yùn)動(dòng)方向一致。主要有以下幾方面原因：(1)蒸汽帶水，疏水溫度不夠；(2)吹灰器安裝不規(guī)范，吹灰器距催化劑表面距離不符合要求；(3)蒸汽壓力過(guò)高；(4)蒸汽吹灰器投運(yùn)過(guò)于頻繁。

一般機(jī)組以聲波吹灰器為主，蒸汽吹灰器為輔。蒸汽吹灰器運(yùn)行時(shí)要特別注意疏水溫度，防止蒸汽帶水，同時(shí)注意嚴(yán)禁蒸汽超壓，避免對(duì)催化劑造成傷害。蒸汽吹灰器的吹掃頻次應(yīng)控制在3～5 d 1次，各電廠可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，應(yīng)避免蒸汽吹灰器長(zhǎng)期停運(yùn)，造成蒸汽吹灰器卡澀。鍋爐啟、停期間煙溫較低，蒸汽吹灰可能造成催化劑受潮，不建議投運(yùn)蒸汽吹灰器。

催化劑積灰、磨損還有一些其他方面的原因，如飛灰本身發(fā)黏而導(dǎo)致催化劑堵塞，鍋爐長(zhǎng)期低負(fù)荷運(yùn)行而導(dǎo)致催化劑下部掛灰等，還需要進(jìn)一步研究并加以解決。

4　氨耗量的估算

脫硝系統(tǒng)氨耗量設(shè)計(jì)值是在額定負(fù)荷下，入口NOx和出口NOx質(zhì)量濃度一定的條件下計(jì)算出的，考慮了氨逃逸、氧量等諸多因素。為了方便日常運(yùn)行過(guò)程中判斷噴氨是否過(guò)量，提出一種簡(jiǎn)單有效的計(jì)算方法。

式中:qV′為計(jì)算氨耗量；qV為設(shè)計(jì)氨耗量；P′為實(shí)際負(fù)荷；P為額定負(fù)荷；ρr′為實(shí)際入口NOx質(zhì)量濃度；ρr為設(shè)計(jì)入口NOx質(zhì)量濃度；ρc′為實(shí)際出口NOx質(zhì)量濃度；ρc為設(shè)計(jì)出口NOx質(zhì)量濃度。

通過(guò)對(duì)比計(jì)算氨耗量與實(shí)際氨耗量，可以判斷噴氨是否過(guò)量、均勻等問(wèn)題。

5　結(jié)束語(yǔ)

除上述問(wèn)題外，NOx質(zhì)量濃度不均勻、空預(yù)器堵塞、脫硝系統(tǒng)對(duì)鍋爐的影響等問(wèn)題也是困擾很多電廠運(yùn)行的難題。國(guó)家和各發(fā)電集團(tuán)都制定了超凈排放的改造計(jì)劃，日益嚴(yán)峻的環(huán)保形勢(shì)下，各電廠在進(jìn)行超低改造的同時(shí)，也應(yīng)加緊解決現(xiàn)行SCR系統(tǒng)運(yùn)行中存在的各種問(wèn)題。

[1]廖大兵.脫硝氨區(qū)氨氣供給管路節(jié)能技術(shù)改造方案[R/OL].(2012-11-22)[2016-02-23].http://www.doc88.com/p-990978061997.html.

[2]嚴(yán)增軍.火電廠SCR脫硝運(yùn)行維護(hù)注意事項(xiàng)和異常處理[R/OL].(2014-04-17)[2016-02-23].http://blog.sina.com.cn/s/blog_4f35f5640101sel5.html.

[3]黃治軍，華偉，孫虹，等.基于性能試驗(yàn)的SCR常見(jiàn)故障診斷及優(yōu)化調(diào)整[C]//中國(guó)能源學(xué)會(huì).2016燃煤電廠超低排放形勢(shì)下SCR(SNCR)脫硝系統(tǒng)運(yùn)行管理及氨逃逸與空預(yù)器堵塞技術(shù)交流研討會(huì)論文集,2016：388-392.

(本文責(zé)編：弋洋)

2016-02-23；

2016-05-25

X 701

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1674-1951(2016)06-0071-02

趙利(1979—)，男，河北石家莊人，工程師，工學(xué)碩士，從事大氣污染防治工程調(diào)試方面的工作(E-mail:ali7995@163.com)。