SNCR+SCR脫硝技術(shù)在羅定發(fā)電廠的應(yīng)用

劉華

摘 要：文章主要介紹了廣東羅定電廠SNCR+SCR脫硝技術(shù)的基本原理，工程簡(jiǎn)介，同時(shí)對(duì)運(yùn)行中存在的氮氧化物濃度偏高、反應(yīng)器入口煙溫偏高、噴槍堵塞、尿素站稀釋水泵切換時(shí)打不起壓等問(wèn)題進(jìn)行分析并采取措施予以解決。

關(guān)鍵詞：SNCR；SCR；脫硝；問(wèn)題；處理

1 鍋爐概況

廣東羅定電廠鍋爐為DG420/13.7-Ⅱ2，是與135MW汽輪發(fā)電機(jī)組配套的超高壓、一次中間再熱Π型布置、自然循環(huán)汽包爐，單爐膛、燃燒器四角布置、切圓燃燒、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、采用管式空氣預(yù)熱器、鋼筋混凝土構(gòu)架（單排柱），是由東方鍋爐廠為燃用無(wú)煙煤而設(shè)計(jì)生產(chǎn)的，設(shè)計(jì)煤種山西晉東南無(wú)煙煤。因無(wú)煙煤市場(chǎng)上采購(gòu)困難，而且燃用無(wú)煙煤煤耗相對(duì)較高，為降低電廠成本和煤耗。2012年公司利用A級(jí)檢修的機(jī)會(huì)，將兩臺(tái)鍋爐設(shè)計(jì)煤種改為Vdaf=40.66%的山西煙煤。

2 SNCR+SCR脫硝技術(shù)原理

2.1 SNCR原理

SNCR的基本原理是在沒(méi)有催化劑的情況下，向800℃～1150℃爐膛中噴入還原劑氨或尿素，還原劑“有選擇性”地與煙氣中的NOx反應(yīng)并生成無(wú)毒、無(wú)污染的N2和H2O。SNCR的NOx脫除效率主要取決于反應(yīng)溫度、NH3與NOx的化學(xué)計(jì)量比、混合程度、反應(yīng)時(shí)間等。SNCR的反應(yīng)溫度控制至關(guān)重要，若溫度過(guò)低，NH3的反應(yīng)不完全，容易造成NH3逃逸上升；而溫度過(guò)高，NH3則容易被氧化為NO，抵消了NH3的脫硝效果。溫度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)導(dǎo)致還原劑損失和NOx脫除率下降。

當(dāng)用尿素作還原劑時(shí)其反應(yīng)可表示為：

NH2CONH2+H2O→2NH3+CO2

2NO+4NH3+2O2→3N2+6H2O

6NO2+8NH2→7N2+12H2O

在尿素還原NOx的同時(shí)也會(huì)有從尿素溶液中揮發(fā)出來(lái)的NH3分子與O2發(fā)生的反應(yīng)：

4NH3+5O2→4NO+6H2O

4NH3+3O2→2N2+6H2O

2.2 SCR原理

羅定電廠SCR脫硝工藝采用選擇性催化還原方法，即在裝有催化劑的反應(yīng)器里，煙氣與SNCR系統(tǒng)逃逸的氨在催化劑的作用下發(fā)生還原反應(yīng)，生成無(wú)害的N2和H2O，實(shí)現(xiàn)脫除氮氧化合物的目的。其主要化學(xué)還原反應(yīng)如下：

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O

4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O

SCR（脫硝系統(tǒng)）催化劑的工作溫度是有一定范圍的，溫度過(guò)高（>450℃）時(shí)催化劑會(huì)加速老化；當(dāng)溫度在低于290℃以下時(shí)，在同一催化劑的作用下，另一副反應(yīng)也會(huì)發(fā)生：

2SO2+O2→2SO3

NH3+H2O+SO3→NH4HSO4

即生成氨鹽，該物質(zhì)粘性大，易粘結(jié)在催化劑和鍋爐尾部的受熱面上，影響鍋爐系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此，只有在催化劑環(huán)境的煙氣溫度在290℃-430℃之間時(shí)方允許啟動(dòng)脫硝。

3 脫硝工程簡(jiǎn)介

羅定電廠脫硝工藝主要分為兩大部分。第一部分為SNCR系統(tǒng)，第二部分為SCR系統(tǒng)。在合適溫度區(qū)間的爐膛中噴入還原劑尿素，尿素在爐膛中分解為氨和異氰酸，并與煙氣中的NOx反應(yīng)。未參加反應(yīng)的氨氣逃逸至SCR反應(yīng)器。在反應(yīng)器內(nèi)的催化劑催化下進(jìn)一步與煙氣中的NOx反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)SNCR+SCR混合脫硝。工藝流程如圖1所示。

4 存在的問(wèn)題及其處理

4.1 氮氧化物排放濃度偏高

我廠脫硝系統(tǒng)投運(yùn)以來(lái)， NOx濃度長(zhǎng)期偏高，難以達(dá)到設(shè)計(jì)值（設(shè)計(jì)值為<100mg/Nm3），且隨工況變化波動(dòng)較大，如果調(diào)整不及時(shí)易出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象。為了提高脫硝效率，使NOx排放達(dá)到國(guó)家要求（<200mg/Nm3），我們?cè)谶\(yùn)行方式上采取了如下措施：

（1）在進(jìn)行加減負(fù)荷、啟停制粉等操作時(shí)，由于爐膛氧量、出口煙溫等參數(shù)均會(huì)發(fā)生很大變化，從而影響脫硝效率及NOx排放。因此，在進(jìn)行操作時(shí)，監(jiān)盤(pán)人員應(yīng)提前做出調(diào)整，以防NOx濃度超標(biāo)。

（2）屏過(guò)后溫度兩側(cè)平均大于700℃（A、B兩側(cè)溫差盡量控制在50℃以內(nèi)，超出應(yīng)進(jìn)行運(yùn)行調(diào)整）SCR進(jìn)口煙溫任一測(cè)點(diǎn)溫度大于320℃，采用上層8支噴槍與補(bǔ)氨層噴槍組合運(yùn)行，滿足排放要求和氨逃逸不超即可。

（3）屏過(guò)后溫度兩側(cè)平均在600～700℃之間（A、B兩側(cè)溫差盡量控制在50℃以內(nèi)，超出應(yīng)進(jìn)行運(yùn)行調(diào)整），采用上層噴槍1～5號(hào)噴槍運(yùn)行和前墻下層1～4支中的兩支運(yùn)行，如未能滿足排放要求，可增投前墻下層1～4中的另外兩支運(yùn)行。

（4）當(dāng)屏過(guò)后平均溫度小于600℃優(yōu)先選用下層1～4噴槍?zhuān)欧挪荒軡M足要求，可增投上層1-5號(hào)噴槍運(yùn)行。

（5）SCR進(jìn)口煙溫任一測(cè)點(diǎn)溫度都大于320℃，補(bǔ)氨層噴槍不受限制，數(shù)量視排放量和氨逃逸確定。當(dāng)SCR進(jìn)口煙溫平均小于315℃，禁止投運(yùn)補(bǔ)氨層噴槍?zhuān)划?dāng)SCR進(jìn)口煙溫任一測(cè)點(diǎn)小于305℃時(shí)，禁止投運(yùn)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)上方的補(bǔ)氨層噴槍。

（6）當(dāng)升爐時(shí)機(jī)組在65MW前，應(yīng)投入SNCR噴槍運(yùn)行，保證NOx排放<200mg/m3，若排放超標(biāo)且SCR入口煙溫未達(dá)到投運(yùn)條件時(shí)，應(yīng)穩(wěn)定負(fù)荷不超65MW，通過(guò)燃燒調(diào)整，提高爐溫，盡快達(dá)到投入補(bǔ)氨層噴槍的條件。

采取以上措施后，我們很好的將NOx濃度控制在國(guó)家規(guī)定范圍內(nèi)。

4.2 反應(yīng)器入口煙溫偏高

我廠SCR投運(yùn)以來(lái)，反應(yīng)器入口溫度長(zhǎng)期偏高，且時(shí)常超過(guò)規(guī)定上限溫度值430℃，嚴(yán)重威脅催化劑使用壽命。為此，我們采取如下措施：

（1）限負(fù)荷運(yùn)行。負(fù)荷越高，煙溫越高，反應(yīng)器入口溫度也相應(yīng)增加。因此合理分配兩臺(tái)機(jī)組負(fù)荷，將反應(yīng)器入口溫度偏高的那臺(tái)機(jī)組適當(dāng)降低負(fù)荷運(yùn)行，以保證反應(yīng)器入口溫度不超規(guī)定值。

（2）保證鍋爐安全前提下，適當(dāng)降低爐膛風(fēng)量，也能起到降低煙溫的作用。

（3）保持高粉位交班。反應(yīng)器入口溫度高時(shí)，停運(yùn)一側(cè)制粉，以降低爐膛出口溫度。

（4）適當(dāng)調(diào)整煙氣擋板開(kāi)度，溫度高時(shí)，適當(dāng)關(guān)小對(duì)應(yīng)上方煙氣擋板，減少煙氣流量，以達(dá)到降低煙溫的目的。

（5）利用機(jī)組大修期間，對(duì)鍋爐進(jìn)行改造，增加尾部煙道受熱面，徹底解決該問(wèn)題。

4.3 噴槍堵塞

噴槍在使用過(guò)程中出現(xiàn)堵塞是較常見(jiàn)的故障。對(duì)此，我們主要采取以下措施：

（1）定期檢查噴槍流量是否正常，出現(xiàn)流量低時(shí)，及時(shí)退出運(yùn)行，并通知維修處理。

（2）在投運(yùn)噴槍前應(yīng)對(duì)其試水，檢查其霧化效果良好后，方可投入運(yùn)行。

（3）退出噴槍運(yùn)行前，應(yīng)對(duì)其用稀釋水進(jìn)行沖洗10分鐘，防止尿素結(jié)晶，引起噴槍堵塞。

（4）對(duì)未投運(yùn)的噴槍?zhuān)３謮嚎s空氣常開(kāi)，同時(shí)還要定期試水，以保證其管道通暢，霧化良好，隨時(shí)可投入運(yùn)行。

4.4 尿素站稀釋水泵切換時(shí)打不起壓

尿素站投運(yùn)以來(lái)，兩臺(tái)稀釋水泵定期切換時(shí)，備用泵經(jīng)常出現(xiàn)打不出水現(xiàn)象。我們分析主要由于備用泵內(nèi)積空氣引起，因此，我們對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了以下改造：

（1）將兩臺(tái)稀釋水泵入口管分開(kāi)。原設(shè)計(jì)兩臺(tái)泵入口共用一根母管，這樣造成入口稀釋水全部向運(yùn)行泵流走，備用泵入口管道不能充滿水，空氣進(jìn)入管道內(nèi)，引起備用泵啟動(dòng)時(shí)打不出水?，F(xiàn)將兩臺(tái)稀釋水泵入口管分開(kāi)，分別接入水箱內(nèi)，使得備用泵入口管道及泵體始終充滿水，無(wú)空氣漏入，很好的解決了備用泵打不起壓的問(wèn)題。

（2）在泵的入口增加了排空氣門(mén)。原設(shè)計(jì)入口管道無(wú)排空氣門(mén)，一旦有空氣，將無(wú)法排出。增加空氣門(mén)后，啟泵時(shí)可開(kāi)啟排空氣門(mén)，待有水出后再關(guān)閉。

（3）將稀釋水箱水位最低值設(shè)高。原設(shè)計(jì)稀釋水箱水位低于0.5米，開(kāi)啟補(bǔ)水門(mén)補(bǔ)水。水位低，易引起泵入口斷水，漏空氣，影響泵的正常運(yùn)行。現(xiàn)改為低于0.9米開(kāi)啟補(bǔ)水門(mén)，以提高泵入口壓力，保證泵的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

5 結(jié)束語(yǔ)

羅定電廠脫硝系統(tǒng)投運(yùn)以來(lái)，基本能滿足國(guó)家政策規(guī)定的排放要求200mg/Nm3以內(nèi)。盡管在運(yùn)行中遇到很多問(wèn)題，但經(jīng)過(guò)電廠方面分析，并采取有效措施，基本都已得到解決，脫硝系統(tǒng)整體運(yùn)行安全，穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)

[1]林愛(ài)榮.火電廠脫硝系統(tǒng)原理及運(yùn)行[J].中國(guó)電力，2009（42）：150-153.

[2]任建興，翟曉敏，傅堅(jiān)剛，等.火電廠氮氧化物的生成和控制[J].上海電力學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，18（3）：19-23.