SCR脫硝技術在珠海發電廠的應用

岑文興（廣東省粵電集團珠海發電廠,廣東 珠海 519000）

SCR脫硝技術在珠海發電廠的應用

岑文興
（廣東省粵電集團珠海發電廠,廣東 珠海 519000）

摘 要：根據最新的2011版火電廠大氣污染物排放標準規定，自2014年7月1日起，現有鍋爐NOx執行的排放限值為200ppm。為了符合環保的要求，珠海發電廠兩臺機組在2013年大小修新增SCR脫硝系統，采用高灰型選擇性催化還原煙氣脫硝（SCR）工藝，分SCR反應器區和液氨儲存及供應區域。催化劑層數按2＋1模式布置，初裝2層預留1層，在設計工況、處理100%煙氣量、在布置2層催化劑條件下每套脫硝裝置脫硝效率均不小于80%，脫硝還原劑采用液氨。

關鍵詞：SCR脫硝技術;珠海發電廠;應用

1 噴氨反應原理

在金屬催化劑作用下，以作為還原劑，將NOx還原成和。主要反應方程式為：

脫硝系統主要由以下幾個系統組成：（1）SCR反應系統；（2）氨的空氣稀釋和噴射系統；（3）吹灰系統；（4）脫硝壓縮空氣系統；（5）SCR反應器輸灰系統；（6）液氨儲存及蒸發系統；（7）脫硝電氣系統。

煙氣脫硝裝置的工藝流程如下：液氨的供應由液氨槽車運送，利用液氨卸料壓縮機將液氨由槽車輸入儲氨罐內，依靠壓差和重力流將儲槽中的液氨輸送到液氨蒸發槽內蒸發為氨氣，經沿廠區綜合管架的氣氨管道進入SCR區域，經過與空氣混合稀釋后通過氨注射系統注入到SCR入口煙道中。注入到煙道的氨/空氣混合物與煙氣充分混合后進入SCR反應器，在催化劑的催化作用下進行充分的脫硝反應。氨氣系統緊急排放的氨氣則排入氨氣稀釋槽中，經水的吸收排入廢水池，再經由廢水泵送至廢水處理廠處理。

工藝流程如圖1：

圖1

SCR性能保證（圖2）。

2 SCR煙氣脫硝工程在運行中出現的問題

新增SCR脫硝系統到目前為止，運行基本良好，其中主要問題有：

2.1 脫硝設備投運率不高

脫硝的投入溫度限制進口煙氣溫度在316℃-420℃。脫硝進口煙氣溫度高，會導致催化劑燒結，損壞反應堆里面的催化劑。如果脫硝進口煙氣溫度低，SO3和NH3會生成NH4HSO4，NH4HSO4積聚在催化劑表面，會使催化劑失去活性，NH4HSO4也會附在空預器表面，使空預器換熱能力下降，差壓增大。為此，該溫度區間316℃-420℃對應負荷段是550MW-700MW，但是按照目前的電網調峰情況來看，負荷會頻繁變動在300MW-700MW，經常出現負荷降至550MW以下的情況，就有可能導致鍋爐NOX排放超出200ppm，這是目前環保不許可的。為此，珠海發電廠對比了其他兄弟單位同樣設備類型的脫硝系統的情況，和設備生產廠家進行充分評估后，將投入溫度限制進口煙氣溫度316℃放寬至285℃，285℃對應負荷是380MW，即是在380MW-700MW之間都可以投入運行，這大大提高了脫硝設備的投入率。但是如果負荷一直偏低，硫酸氫氨生成的可能性也會加大，就要加強對SCR和下游空預器差壓的檢查和吹灰。

圖2

為了以后進一步提高脫硝系統的投運率，在中低負荷都可以盡可能長時間投入SCR脫硝系統,從而確保煙氣排放滿足環保要求，珠海發電廠還計劃在下次機組檢修時增設省煤器煙氣旁路，在省煤器入口煙道增設煙氣旁路擋板，部分煙氣繞開省煤器，這部分的熱煙氣和正常走省煤器通道的煙氣混合以后，才進入脫硝系統處理，這樣可大幅度提高SCR運行的適應性，使機組在低負荷的時候，也可以投入脫硝系統，這樣可以確保脫硝的投運率。但省煤器煙氣旁路的改造會降低鍋爐效率，不同工況下降低幅度在0.3%-0.5%左右，這需要對該改造進行詳細評估和合理規劃。

2.2 投入SCR時對空預器的影響

SCR投運，空預器有可能會堵塞，防止堵塞主要措施有:（1）降低氨氣逃逸量,運行中嚴格控制在3ppm以下，否則過剩NH3和煙氣中的S03產生反應, 生成銨鹽，會沉積在催化劑上而影響催化劑的性能，也會沉積在空氣預熱器的受熱面上引起積灰；（2）采用低SO2/SO3轉化率的脫硝催化劑；（3）降低飛灰含碳量；（4）更換新型的空預熱器和吹灰系統，新的空預熱器低溫段采用搪瓷表面傳熱元件，搪瓷表面光滑，可以阻擋銨鹽對空預器表面的腐蝕,同時該材料使用壽命較長；（5）采用低過量空氣燃燒方式，在保證鍋爐充分燃燒的同時，盡可能設置低氧量（一般2%-4%）；（6）加強對脫硝區域的吹灰，既可以避免催化劑表面積灰太多而導致煙道阻力增加,同時也可以清潔反應堆里面的催化劑，從而保證脫硝能正常反應。

2.3 新增SCR對煙道阻力的影響

SCR脫硝裝置使煙氣阻力最大增加1kPa左右, 將導致引風機的電耗增加，珠海發電廠原有引風機在未加SCR系統滿負荷時已經是最大出力，基本無裕量，因此將原有引風機和脫硫增壓風機改造為功率更大的引風機，新引風機的功率和出力增加，實際使用中，機組帶滿負荷情況下，新引風機的動葉仍未全開，即引風機還有一定的出力，這可以確保以后SCR反應堆、空預器差壓升高時，引風機仍然可以使機組帶滿負荷。但是相應存在的最大風險是鍋爐爐膛避免爐膛瞬態負壓超限導致內爆，對此，（1）將爐膛負壓低低聯鎖鍋爐MFΤ保護定值調低，確保負壓低時能更及時保護鍋爐；（2）增加熱工保護：鍋爐負壓低低會導致全部送風機、引風機跳閘，保護鍋爐主設備安全；（3）空氣預熱器出口處安裝防爆安全門，當煙道內負壓越限時防爆安全門快速動作，避免煙道負壓太大使煙道塌陷。

2.4 運行監視

SCR脫硝系統運行中主要監視的參數包括：（1）控制NOx的濃度45-50ppm，若濃度過低則氨逃逸會增大；（2）控制好氨氣的逃逸量不超過3ppm；（3）氨氣在系統中的體積濃度( 與稀釋風的體積比) 不超過7%，運行中一般保持在2%-3%，防止氨氣爆燃的可能；（4）反應器進出口差壓≤0.8Kpa，特別是現在降低噴氨許可進口煙氣溫度后，更要加強對反應器和下游空預器的吹灰，避免差壓增大，確保SCR脫硝系統催化劑有正常的運行壽命；（5）反應器入口煙氣溫度在285℃-420℃。若在285℃-308℃時，珠海發電廠規定是通過脫硝效率偏差的設定控制煙囪煙氣的NOX含量目標值在60-80ppm之間，如氨逃逸率≥2.5ppm可將控制煙囪煙氣的NOX含量目標值控制在100ppm以下，以減少氨逃逸，同時鍋爐選擇煤含硫量低的煤種，使煙氣的SO2濃度＜1200ppm。

3 結語

SCR脫硝系統在珠海發電廠已經投入運行兩年，期間并無發生較大問題，證實該種工藝相當成熟,而且容易控制，能確保排放滿足日益嚴格的環保要求，但是該工藝本身也有一定缺陷，比方因為進口煙氣溫度限制使得投運率不高，但是針對這樣的問題，也有一定的補救方法，以后隨著使用SCR脫硝系統的進一步推廣和使用，SCR必然會更適合國內電廠實際情況，發揮更大的作用。

作者簡介：岑文興(1982-)，男，廣東羅定人，工學學士助理工程師。