基于氨逃逸的SCR系統(tǒng)噴氨優(yōu)化

摘要：簡(jiǎn)要介紹國(guó)電泉州熱電有限公司SCR系統(tǒng)噴氨優(yōu)化的情況，結(jié)合降低氨逃逸和具體的噴氨調(diào)整試驗(yàn)，對(duì)SCR系統(tǒng)噴氨優(yōu)化的手段進(jìn)行總結(jié)，并提出了相應(yīng)的調(diào)整方法。

關(guān)鍵詞：噴氨優(yōu)化;氨逃逸;配風(fēng)調(diào)整;控制措施

引言

國(guó)電泉州熱電有限公司4臺(tái)機(jī)組均采用催化還原（SCR）煙氣脫硝技術(shù)，為控制脫硝過(guò)程中氨的使用量及保護(hù)設(shè)備，必須監(jiān)測(cè)SCR出口的氨逃逸量，氨逃逸率是影響SCR系統(tǒng)運(yùn)行的一項(xiàng)重要參數(shù)，實(shí)際生產(chǎn)中通常是多余理論量的氨被噴射入反應(yīng)器，反應(yīng)后再延期下游多余的氨稱為氨逃逸率，為達(dá)到環(huán)保要求，往往會(huì)出現(xiàn)過(guò)量的噴氨，而逃逸的氨將與SO3反應(yīng)生成硫酸氫氨，導(dǎo)致空預(yù)器堵塞，嚴(yán)重威脅機(jī)組正常運(yùn)行?，F(xiàn)通過(guò)技術(shù)路線研究方法分析降低氨逃逸率，對(duì)SCR系統(tǒng)進(jìn)行噴氨優(yōu)化。

1 設(shè)備簡(jiǎn)介

國(guó)電泉州熱電有限公司一期鍋爐為亞臨界中間一次再熱自然循環(huán)汽包鍋爐，二期鍋爐為超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行直流爐、單爐膛、前后墻對(duì)沖燃燒、一次再熱、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)∏型布置。脫硝SCR系統(tǒng)采用垂直煙道2+1層設(shè)計(jì)，采用國(guó)產(chǎn)蜂窩式催化劑，高溫高塵布置形式。

2 問(wèn)題描述

國(guó)電泉州熱電有限公司#1、#2機(jī)組為兩臺(tái)300MW燃煤機(jī)組，#3、#4機(jī)組為兩臺(tái)660MW燃煤機(jī)組，隨著機(jī)組的運(yùn)行，主要存在以下幾個(gè)問(wèn)題（以#1機(jī)組為例）：

a）催化劑層積灰日益嚴(yán)重，主要體現(xiàn)在脫硝反應(yīng)器差壓不斷上漲，脫硝反應(yīng)器A/B側(cè)差壓由686/814pa上漲至1326/1196pa。

b）空預(yù)器差壓持續(xù)上漲，由1.8/1.9Kpa上漲至3.6/3.7Kpa，不僅威脅機(jī)組安全運(yùn)行，而且后續(xù)設(shè)備的廠用電率也不斷增加。

c）噴氨量較理論值高出20%左右，氨逃逸率長(zhǎng)期在5～9ppm左右的水平，造成噴氨的浪費(fèi)。

3 調(diào)整總結(jié)

氨逃逸率是影響SCR系統(tǒng)運(yùn)行的一項(xiàng)重要參數(shù)，實(shí)際生產(chǎn)中通常是多于理論量的氨被噴射入反應(yīng)器，反應(yīng)后在煙氣下游多余的氨稱為氨逃逸率，逃逸率是通過(guò)單位體積內(nèi)氨含量來(lái)表示的。

3.1 均勻分布氨流量

由此造成的逃逸率偏差，可以通過(guò)氨均布試驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整，因SCR脫硝系統(tǒng)入口煙氣流場(chǎng)和NOx濃度場(chǎng)分布對(duì)氨均布調(diào)整具有影響，首先需對(duì)其進(jìn)行標(biāo)定，按照網(wǎng)格法，將每一側(cè)煙道劃分為7*3網(wǎng)格，對(duì)入口煙氣流場(chǎng)和NOx濃度場(chǎng)逐點(diǎn)測(cè)量，若脫硝入口某點(diǎn)位相對(duì)流場(chǎng)較大，則應(yīng)考慮增加相應(yīng)點(diǎn)位的噴氨量（就地手動(dòng)調(diào)整去各反應(yīng)器的手動(dòng)門(mén)），來(lái)矯正氨流量不均的問(wèn)題，以保證出口NOx相對(duì)均勻。

3.2 煙氣溫度控制

3.2.1 鍋爐啟動(dòng)時(shí)

在鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中，煙氣中的銨鹽、硫酸、水和其他凝結(jié)物低于各自的露點(diǎn)溫度時(shí)。催化劑會(huì)將其吸入孔內(nèi)，溫度升高時(shí)，這些物質(zhì)蒸發(fā)將導(dǎo)致催化劑孔內(nèi)壓力增大，造成催化劑損壞。因此在煙氣升溫過(guò)程中，應(yīng)快速通過(guò)水和酸的露點(diǎn)溫度，使得SCR反應(yīng)器入口煙氣溫度低于水的露點(diǎn)溫度（50-60℃）的時(shí)間越短越好。

另外停爐過(guò)程中停止噴氨后，應(yīng)維持煙氣系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行30分鐘左右，使得催化劑中殘留的氨全部參加反應(yīng)，防止催化劑中殘余氨，隨著煙溫的下降，形成銨鹽。

3.2.2 低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)

SCR脫硝工藝所選用的催化劑在310～420℃范圍為最佳，當(dāng)催化劑在低于310℃運(yùn)行時(shí)，氨氣將與煙氣中的SO3反應(yīng)生成銨鹽，造成催化劑堵塞和磨損，因此當(dāng)入口煙溫低于306℃時(shí)，應(yīng)自動(dòng)脫硝邏輯保護(hù)動(dòng)作關(guān)閉噴氨關(guān)斷閥，若未自動(dòng)閉鎖，則手動(dòng)干預(yù)。

提高SCR入口煙溫措施：

a）提高氧量，增加機(jī)組供熱量

b）增加上層磨組煤量，由高熱值燃煤改為低熱值燃煤

c）調(diào)整燃燒器擺角和SOF風(fēng)擺角

d）開(kāi)大燃盡風(fēng)門(mén)，關(guān)小周界風(fēng)，將AA層開(kāi)至100%

e）適當(dāng)減少吹灰

f）降低主蒸汽壓力

g）適當(dāng)增加爐膛負(fù)壓，降低一次風(fēng)壓及磨煤機(jī)出口溫度

3.2.3 事故工況時(shí)

鍋爐超溫、MFT、重要輔機(jī)故障或跳閘等情況均會(huì)使催化劑中殘余氨較多，因此要維持煙氣系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行30分鐘左右，并維持聲波吹灰器運(yùn)行，悶爐后應(yīng)盡快采用引風(fēng)機(jī)快速冷卻，使催化劑冷卻盡量快速通過(guò)水和酸的露點(diǎn)溫度。

其中鍋爐四管泄漏對(duì)催化劑的影響最大的，鍋爐一旦爆管，就會(huì)有大量的蒸汽進(jìn)入煙氣，流經(jīng)催化劑，而且煙溫下降過(guò)快，使得煙氣濕度過(guò)大，在短時(shí)間內(nèi)造成催化劑的壽命損耗，發(fā)生泄漏后，若無(wú)法維持運(yùn)行時(shí)，應(yīng)緊急停爐，及時(shí)進(jìn)行疏水泄壓，減少煙氣濕度的增加。

3.3 稀釋風(fēng)量控制

A/B兩側(cè)稀釋風(fēng)量不對(duì)稱，兩側(cè)稀釋風(fēng)量變差達(dá)到9%，應(yīng)注意查找噴氨格柵小孔堵塞、進(jìn)口濾網(wǎng)、逆止閥、稀釋風(fēng)量測(cè)量孔板等問(wèn)題，因此在啟動(dòng)爐側(cè)風(fēng)機(jī)前4h就需啟動(dòng)稀釋風(fēng)機(jī)和聲波吹灰器，并可通過(guò)比對(duì)正式投SCR前和正常運(yùn)行時(shí)稀釋風(fēng)流量，間接反映噴嘴堵塞的程度。

3.4 NH3/NOX均勻摻混

現(xiàn)我廠在混合器選擇上是的渦流式靜態(tài)混合噴射技術(shù)，為滿足超低排放的流場(chǎng)分布要求，可通過(guò)優(yōu)化渦流混合氣的圓盤(pán)直徑和布置位置、角度，以及調(diào)整每側(cè)5個(gè)氨氣噴管流量，來(lái)實(shí)現(xiàn)NH3/NOX均勻摻混。

SCR脫硝系統(tǒng)在超低排放的情況下，通常會(huì)增加噴氨量來(lái)滿足超低排放的環(huán)保參數(shù)，隨著噴氨量的增加，脫硝效率也不斷提高，在較高的脫硝效率下運(yùn)行時(shí)，氨氮摩爾比變化對(duì)脫硝效率和氨逃逸影響如圖所示。隨著氨氮摩爾比增大，脫硝效率升高，NH3逃逸也逐漸增大，尤其當(dāng)脫硝效率超過(guò)90%時(shí)，氨逃逸增大的趨勢(shì)明顯加快，空氣預(yù)熱器形成硫酸氫銨堵塞的風(fēng)險(xiǎn)增大。因此在NH3/NOX合理混合情況下，可適度減少噴氨量，保證在環(huán)保參數(shù)未超標(biāo)情況下，降低氨氮摩爾比，從而減少氨逃逸率。

3.5 制粉系統(tǒng)倒換

以4號(hào)機(jī)組為例，進(jìn)行制粉系統(tǒng)倒換試驗(yàn)（由C磨倒換至A磨運(yùn)行），倒換過(guò)程中，因停運(yùn)制粉系統(tǒng)減少了爐膛內(nèi)過(guò)?？諝饬?，分級(jí)燃燒較明顯，所以SCR入口NOx下降至50mg/Nm3，對(duì)應(yīng)減少噴氨量50kg/h左右，降幅很明顯。因此制粉系統(tǒng)由上層倒換至下層運(yùn)行，不僅可以降低入口NOx，減少噴氨量，還能有效減少氨逃逸。

3.6 低氮燃燒器中心風(fēng)調(diào)整

通過(guò)降低低氮燃燒器中心風(fēng)的風(fēng)量，減少一次風(fēng)根部的氧量供給，使得燃燒器著火區(qū)處于還原性氣氛。經(jīng)試驗(yàn)，六臺(tái)制粉系統(tǒng)燃燒器中心風(fēng)電動(dòng)閥關(guān)小至10%，觀察脫硝入口氮氧化物可由430mg/m3↘280mg/m3，降低幅度達(dá)150mg/m3。

中心風(fēng)關(guān)小后要做好防范一次風(fēng)口結(jié)焦的工作，在關(guān)小后需加強(qiáng)對(duì)燃燒器處中心風(fēng)管測(cè)溫。試驗(yàn)中關(guān)小中心風(fēng)后測(cè)量燃燒器中心風(fēng)管在180～200℃之間，無(wú)超溫現(xiàn)象。

4 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)國(guó)電泉州熱電有限公司脫硝系統(tǒng)提出了一些在運(yùn)行中如何控制減少氨逃逸率的措施，并結(jié)合實(shí)際中遇到的問(wèn)題闡述了脫硝系統(tǒng)存在的一些問(wèn)題及對(duì)電廠運(yùn)行設(shè)備和經(jīng)濟(jì)性上的影響，提高了機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)型。

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作者簡(jiǎn)介：姚歡龍（1988.10-），國(guó)電泉州熱電有限公司，運(yùn)行部，工程師，長(zhǎng)年從事熱電領(lǐng)域生產(chǎn)運(yùn)行工作，善于應(yīng)用科學(xué)技術(shù)指導(dǎo)實(shí)際工作，完成多項(xiàng)技術(shù)革新。