SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的運行方式及控制

徐思青

摘 要：當前國內(nèi)外一直關(guān)注環(huán)保問題，隨著節(jié)能減排法規(guī)的漸漸完善，我國政府對火電廠廢氣的排放要求越來越嚴格。NOx氣體排放作為污染源的一種，常規(guī)手段已經(jīng)滿足不了當前達標排放的要求。SCR煙氣脫硝系統(tǒng)作為一種效率高，污染率小的手段，已經(jīng)被應用到多家火電廠。本文將詳細介紹該系統(tǒng)的運行方式及控制，為SCR系統(tǒng)的實際應用提供有效參考。

關(guān)鍵詞：NOX；煙氣脫硝；SCR；運行；控制

中圖分類號：X701 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）13-0150-01

Abstract：At present， domestic and international attention has been focused on environmental protection， with the gradual improvement of energy saving and emission reduction regulations， the government of China's thermal power plant emissions more stringent requirements. As one of the sources of pollution， the conventional NOx method can not meet the requirements of the current emission standards. As a kind of high efficiency and low pollution rate， SCR flue gas denitration system has been applied to a number of thermal power plants. In this paper， the operation mode and control of the system are introduced in detail， which provides an effective reference for the practical application of SCR system.

Key words：NOx；flue gas denitration；SCR；operation；control

隨著霧霾天氣頻發(fā)，大氣污染逐漸成為國家乃至世界極其關(guān)注的問題。許多相關(guān)的法規(guī)相繼出臺，嚴厲打擊環(huán)境違法行為，嚴格控制污染氣體、污水的排放。氮氧化物作為較為嚴重的污染性氣體之一，最主要的排放源就是火電廠。電力是各行各業(yè)不可或缺的資源，火電廠每年的消耗十多億噸燃煤，排放的NOx 2000余萬噸，對大氣環(huán)境帶來嚴重影響。目前常用于降低NOx排放量的方法是鍋爐采用分級燃燒或者選用性能更為優(yōu)良的燃燒器，但是這些改善方法會增加成本，降低燃燒效率，增加熱耗。近年來煙氣脫硝技術(shù)受到很大的關(guān)注，它不僅可以有效降低NOx排放量，對煤炭的燃燒利用效率影響也不大，更加經(jīng)濟有效。本文著重介紹煙氣脫硝技術(shù)中較為成熟的SCR脫硝技術(shù)，詳細敘述其反應機理、運行方式及相關(guān)的參數(shù)控制。

1 SCR煙氣脫硝的機理

SCR脫硝反應就是常見的氧化還原反應。選用合適的催化劑，向含有NOX的煙氣中通入還原性氣體，與氮氧化物反應生成其他對環(huán)境無害的產(chǎn)物。最常用的氣態(tài)還原劑就是氨氣，它能在一定溫度條件下與氮氧化物反應生成氮氣和水。例如：

NO2+NO+2NH3===2N2+3H2O

6NO2+8NH3===7N2+12H2O

2 SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的運行方式

該系統(tǒng)其實由兩部分組成：脫硝CEMS系統(tǒng)和還原劑儲存、輸送系統(tǒng)。脫硝CEMS系統(tǒng)可自動檢測NOx的含量或濃度，并將該信號輸送到DCS系統(tǒng)，DCS系統(tǒng)通過得到的脫硝入口和出口NOx的含量、脫硝煙氣流量將迅速計算出所需還原劑的量并通過調(diào)整噴氨調(diào)節(jié)閥的開度控制輸送量。其運行操作也是由較為常規(guī)的啟動和停止兩部分組成的。

2.1 系統(tǒng)的啟動

通常情況下SCR系統(tǒng)與鍋爐是同時工作的，反應所用的催化劑要先一步進行加熱。煙氣的升溫速度最好不要超過4℃/min，反應器出入口溫差不能高于10℃。待煙氣溫度高于290℃后，噴氨系統(tǒng)開始工作，依據(jù)脫硝CEMS傳輸?shù)腘Ox含量信號，向反應器中輸送適量的還原劑，系統(tǒng)開始正常運行。

2.2 系統(tǒng)的停止

2.2.1 正常停止

鍋爐開始進入停運狀態(tài)時，機組開始滑壓運行，為了保證脫硝排放不超標，必須嚴格監(jiān)視脫硝入口煙氣溫度，當溫度將要低于290℃時，立即手動打閘鍋爐MFT，防止污染物排放超標。另外，還原劑停止輸送后，催化劑要進行除塵操作，然后用引風機對整個SCR系統(tǒng)進行清理。

2.2.2 特殊情況停止

（1）跳閘停止。如果在運行過程中出現(xiàn)鍋爐跳閘現(xiàn)象，還原劑輸送處會自動停止工作，隨鍋爐一起吹掃完畢。鍋爐重新點火升溫，脫硝入口煙氣溫度高于290℃后，投運SCR系統(tǒng)，整個系統(tǒng)恢復正常運行。

（2）高、低溫停止。脫硝催化劑長期工作在高于420℃或290℃以下時，會造成催化劑中毒，喪失活性，所以當反應區(qū)煙氣溫度高于420℃或低于290℃之前，要馬上停止還原劑的輸送，調(diào)整鍋爐燃燒，提升鍋爐脫硝入口煙氣溫度，達到規(guī)定值以上，再重新啟動。

3 SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的參數(shù)控制

3.1 催化劑活性

催化劑是SCR系統(tǒng)裝置運行成本的重要影響因素，其使用時間越長，運行成本越低。所以本著降低成本的原則要選用活性衰退速率減慢的催化劑。除了在選材上要選擇性能優(yōu)良的催化劑，在實際應用中也要做好保護催化劑活性的工作。高溫、磨損、塞堵都會在一定程度上降低催化劑的活性，所以在系統(tǒng)運行過程中，若出現(xiàn)溫度超高或過低的情況，一定要及時停運脫硝系統(tǒng)，避免催化劑受損；系統(tǒng)運行結(jié)束后，一定要對催化劑進行除塵清理，防止堵塞降低磨損。

3.2 反應溫度

反應溫度必須考慮催化劑的耐受性。正如上節(jié)所述，溫度若是高于催化劑承受的范圍，催化劑活性將會降低，使用壽命縮短，系統(tǒng)運行成本升高。但溫度如果太低，則會在發(fā)生許多副反應，不僅會消耗一部分還原劑，影響脫硝效率；副反應生成的產(chǎn)物還很容易阻塞催化劑孔道，同樣會影響催化劑的活性。所以反應溫度必須嚴格控制在所選催化劑的適用溫度范圍內(nèi)，既能保證系統(tǒng)的正常運行，又不會影響催化劑的活性。

3.3 還原劑與NOx含量

如果還原劑量太少，NOx將不能完全被反應掉，脫硝效率低；量較多，雖然NOx可以反應完全，但還原劑會浪費，與煙氣反應生成硫酸銨，堵塞空預器，甚至逸散出去，污染空氣。要想達到較高的脫硝率就必須計算好還原劑與NOx的摩爾比。系統(tǒng)所選催化劑類型會很大程度上影響該比例，因此要根據(jù)催化劑種類合理確定該比例。

還原劑的輸送量是由脫硝CEMS數(shù)據(jù)控制的，所以煙氣的NOx在線監(jiān)測設(shè)備要定期檢修，校準，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的精準，否則設(shè)定的最佳還原劑/NOx比將失去意義。除此之外，還原劑的輸送速率要適當，保證能與NOx充分反應，防止逸散。

4 結(jié)語

SCR煙氣脫硝系統(tǒng)已經(jīng)大量的應用到火電廠中，在降低NOx污染氣體排放量的環(huán)保工作中取得了較好的效果。該系統(tǒng)運行方式較為簡單，但不管是正常情況下的啟動停止還是跳閘或高、低溫造成的臨時停止，其操作都要按照預定的步驟進行，選用合適的應對措施。SCR系統(tǒng)的運行要著重注意對溫度的監(jiān)控，溫度不得當將會降低催化劑活性，影響反應效率。另外，系統(tǒng)運行結(jié)束后，清掃工作也不容忽視。

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