論SCR脫硝系統(tǒng)運行如何避免空預(yù)器堵塞

摘 要：燃煤電廠在發(fā)電過程中排出的廢氣中含有氨氣和二氧化氮等有毒氣體，現(xiàn)如今，燃煤電廠處理煙氣所使用的煙氣脫硝技術(shù)主要是SCR即選擇性催化還原法。在火電廠加裝SCR裝置能夠有效的凈化廢氣，可是在煙氣進行脫硝時容易產(chǎn)生空氣預(yù)熱器堵塞的問題。經(jīng)過分析認為在SCR脫硝過程中存在局部噴氨過量導(dǎo)致大量氨氣逃逸現(xiàn)象，從而造成了在空氣預(yù)熱器的冷段部分硫酸氫胺結(jié)晶堵塞，使得空預(yù)器的運行效果達不到預(yù)期。本文通過介紹SCR的脫硝原理，對于空預(yù)器堵塞問題進行了詳細的分析，并給出了相應(yīng)的對策以供參考。

關(guān)鍵詞：空氣預(yù)熱器；脫銷；堵塞

中圖分類號：TK223.3 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）26-0256-01

引 言

隨著大眾環(huán)保意識的增強，國家節(jié)能減排工作的大力開展，應(yīng)新版《火電廠大氣污染物排放標準》的要求，火電廠廢氣中的NOx排放限值低至了100mg/m3。目前這些燃煤企業(yè)大部分都安裝了SCR脫硝系統(tǒng)，而此種脫硝方式在實際工作過程中經(jīng)常出現(xiàn)氨氣凈化不完全，部分氨氣逃逸與空預(yù)器中的SO3發(fā)生反應(yīng)生成硫酸氫胺，而硫酸氫胺吸附空氣中的煙塵，形成較大的堵塞物顆粒，造成空預(yù)器的堵塞，使得其運行效果達不到預(yù)期，影響脫硝工作的正常運行。

1 SCR系統(tǒng)的脫硝原理

SCR的脫硝系統(tǒng)的原理是將NH3等還原劑通過噴氨格柵噴入煙道中，在催化劑的作用下，還原劑會與廢氣中的NO和NO2等有毒氣體發(fā)生反應(yīng)，排出無害氣體，從而達到凈化廢氣的目的。其原理方程式如下：

4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O

4NH3+2NO2+O2=3N2+6H2O

2 空預(yù)器堵塞原因

2.1 堵塞原因分析

在SCR系統(tǒng)的脫硝過程中，廢氣中會有一部分SO2在催化劑的作用下形成SO3，轉(zhuǎn)化的量大概占總體SO2的1%，而隨著催化劑活性不斷升高，周圍環(huán)境溫度的提升，這個占比也會逐漸增加。

在SCR脫硝系統(tǒng)的工作過程中，還原劑不會完全與NOx發(fā)生反應(yīng)，從而一部分氨氣會逃逸，并且，影響氨逃逸的因素有很多，如：①催化劑活性不夠，使得氨氣不能夠完全反應(yīng)；②各個部分噴入的氨氣不均勻，使得氨氣有剩余；③設(shè)定的NH3/NOx摩爾比過大等等因素都會導(dǎo)致氨逃逸。而這部分的逃逸氨氣回去受催化劑影響形成的SO3發(fā)生化合反應(yīng)，生成容易吸附灰塵的硫酸氫胺，硫酸氫胺與鍋爐煙氣的飛灰結(jié)合形成沉積物，從而發(fā)生空預(yù)器堵塞。

2.2 堵塞物分析

空預(yù)器的堵塞部位主要是空預(yù)器管內(nèi)和中下級兩個部位的連接部位，通過取樣分析，發(fā)現(xiàn)堵塞物為結(jié)晶樣顆粒，并且結(jié)晶物成分的35%以上都是硫酸氫胺。

3 減輕空預(yù)器堵塞的措施

3.1 控制SO3生成量

燃煤電廠廢氣中的SO3生成的主要原因是由于在高溫并且氧濃度大的環(huán)境下，煤爐膛燃燒時間越久，產(chǎn)生廢氣停留的時間越長，煙氣中SO3的濃度就越高。為了避免這種情況的發(fā)生，以及同時減少NOx等有害氣體的形成，一般采用的方法是低氧燃燒法，即降低氧氣濃度燃煤，這可以有效的降低SO3的產(chǎn)生。另一部分SO3來自于催化劑對于SO2催化作用，原理方程式如下：

V2O5+SO2=V2O4+SO3；

2SO2+O2+V2O4=2VOSO4；

2VOSO4=V2O5+SO2+SO3.

當工廠利用V2O5來進行催化作用時，需要注意釩的用量，將催化劑中釩的占比控制在1%的范圍內(nèi)就能夠有效的降低SO3的生成量。

3.2 控制氨逃逸量

控制氨逃逸量是最根本解決空預(yù)器堵塞的辦法。通過實驗得出，廢氣中氨氣的體積分數(shù)在1mL/m3以下時，SO3的生成率很低，產(chǎn)生的硫酸氫胺也很少，空預(yù)器會有輕微的堵塞情況，但不影響使用；而氨氣的體積分數(shù)約為2mL/m3左右的時候，空預(yù)器使用一年就會堵塞嚴重。而氨氣的體積分數(shù)大于3mL/m3，會產(chǎn)生很多的硫酸氫胺，造成空預(yù)器的阻塞程度增加到50%，這會嚴重的影響其使用情況。所以要想避免空預(yù)器堵塞情況的發(fā)生就要嚴格控制逃逸氨的濃度。

3.3 運行溫度控制

SCR脫硝系統(tǒng)中催化劑活性的最佳溫度要大于320℃。所以如果在運行過程中達不到320℃，催化劑的催化效果會達不到應(yīng)有的程度，使得裝置中的氨不能與廢棄中的有害氣體完全反應(yīng)，容易造成氨逃逸，所以，利用溫控裝置控制系統(tǒng)的運行溫度也是預(yù)防空預(yù)器堵塞的手段之一。

3.4 空預(yù)器改造

（1）提高空預(yù)器低溫區(qū)材料質(zhì)量的需求。材料的選擇能夠有效的預(yù)防空預(yù)器的堵塞，尤其是在空預(yù)器的低溫區(qū)的材料選擇上要選擇一些抗腐蝕能力高、不易結(jié)露的材料。傳統(tǒng)的SCR脫硝裝置是由鋼材制成，而鋼材的抗腐蝕能力已經(jīng)不能夠滿足脫硝系統(tǒng)的需求，而最新研發(fā)的搪瓷管式空預(yù)器是一種新型材料的空預(yù)器，它采用了防腐新工藝，在鋼管上涂抹了一層特殊的無機瓷釉，具有防腐能力高，耐磨損等等特點，而且其表面經(jīng)過特殊加工，十分光滑不易積灰，而且便于清洗。在選擇此類空預(yù)器時需要注意選擇搪瓷層較厚且沒有裂紋的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，這樣才能夠?？疹A(yù)器的使用壽命；

（2）增加空預(yù)器表面的潔凈度。硫酸氫鈉的吸附能力能強，定期的清理空預(yù)器表面的灰塵，保持表面光滑可以預(yù)防堵塞物的產(chǎn)生。如果空預(yù)器上已經(jīng)存在部分堵塞物，在以往清灰的基礎(chǔ)上要采用高強度的高壓水流清洗和高壓蒸汽清洗，這樣可以達到氣液雙方清潔的效果；

（3）增強密閉性。如果空預(yù)器的密閉性能很差會導(dǎo)致機器的傳熱效果不夠，環(huán)境溫度降低，催化劑的活性下降，從而產(chǎn)生更多的硫酸氫鈉堵塞空預(yù)器。最后，要定期的對空預(yù)器進行檢修檢查，并對泄漏的空預(yù)器管束進行盲堵，必要時更換新空預(yù)器。

4 結(jié) 語

發(fā)電廠為了提高廢氣的清潔程度達標，一般會將NH3/NOx比重調(diào)整到稍大于1的狀態(tài)，因此氨逃逸的情況是不可避免的，所以為了防止空預(yù)器堵塞問題的發(fā)生，我們可以通過控制SO3的生成量、控制系統(tǒng)運行的溫度以及進行空預(yù)器的改造等方法來進行預(yù)防，從而使得SCR脫硝系統(tǒng)保持節(jié)能、高效的運行狀態(tài)，促進燃煤電廠的穩(wěn)步發(fā)展

參考文獻

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收稿日期：2018-8-6