關于鍋爐尾部SCR催化還原法煙氣脫硝系統調試總結

李春濤

（中國能源建設集團湖南火電建設有限公司，湖南長沙 410015）

關于鍋爐尾部SCR催化還原法煙氣脫硝系統調試總結

李春濤

（中國能源建設集團湖南火電建設有限公司，湖南長沙 410015）

鍋爐尾部SCR催化還原法煙氣脫硝技術是當前電廠機組應用最廣的一種脫硝技術，據統計，在理想狀態下，可使NOx的脫除率達90%以上。基于此，在本文中，將主要對NOx脫除機理、主要設備布置、工藝流程等方面進行簡單描述，同時列舉新疆某電廠作為實例，為日后調試工作的參考，并且希望提高煙氣脫硝系統調試的質量水平。

脫硝技術 SCR法煙氣脫硝 催化劑

1　SCR脫除機理

選擇性催化還原法（Selective Catalytic Reduction，SCR）是工業上應用最廣的一種脫硝技術。

氨和煙氣混合物通過催化床，在那里氨和NOx反應生成氣體N2和水蒸氣。在沒有催化劑的情況下，上述化學反應只在很窄的溫度范圍內（980℃左右）進行。通過使用適當的催化劑，上述反應可以在200～450℃的溫度范圍內有效進行。在NH3/NO摩爾比為1的條件下，可以得到80%～90%的脫硝率。在反應過程中，NH3可以選擇性的和NOx反應生成N2和H2O，而不是被O2所氧化，因此反應具有“選擇性”。

除了以上提到的化學反應外，脫硝反應中還存在如下一些有害反應:SO2被氧化成SO3的反應；NH3的氧化成NO的反應。

2　SCR工藝流程及脫硝裝置的布置

理論上，SCR脫硝裝置可以布置在水平煙道或垂直煙道中，但對于燃煤鍋爐，一般應布置在垂直煙道中，這是一位煙氣中含有大量粉塵，布置在水平煙道中易引起SCR脫硝裝置的堵塞。選擇性催化還原脫硝系統，主要由催化劑反應器、催化劑和氨儲存及噴射系統組成，催化劑反應器在鍋爐尾部煙道中布置的位置通常布置在空氣預熱器前溫度為350℃左右的位置見圖1。

SCR法催化劑反應器布置于空氣預熱器前的高塵煙氣中，此時煙氣中所含有的全部飛灰與SO2均通過催化劑反應器，反應器的工業條件是在“不干凈”的高塵煙氣中。由于這種布置方案的煙氣溫度在300～400℃的范圍內，適合于多數催化劑的反應溫度，因而它被采用最為廣泛。但是由于催化劑是在“不干凈”的煙氣中工作，因此催化劑的壽命受下列因素的影響:

煙氣所攜帶的飛灰中含有Na、K、Ca、Si、As等成分時，會使催化劑“中毒”或受污染，從而降低催化劑的效能；飛灰對催化劑反應器的磨損和使催化劑反應器蜂窩狀通道堵塞；如煙氣溫度升高，會使催化劑燒結或使之再結晶失效；如煙氣溫度降低，NH3會和SO3反應生成（NH4）2SO4，從而堵塞催化反應器通道和空氣預熱器；高活性的催化劑會使煙氣中的SO2氧化成SO3，因此應避免采用高活性的催化劑用于這種裝置。

為了盡可能的延長催化劑的使用壽命，除了應選擇合適的催化劑外，要使反應器通道有足夠的空間可以防堵塞，同時還要有防腐措施。

3　工程實例

3.1設備概況

某工程裝設四臺350MW純凝空冷機組。鍋爐為亞臨界參數汽包爐，燃用煙煤。采用自然循環、一次中間再熱、單爐膛、四角切圓燃燒燃燒方式、燃燒器擺動調溫、平衡通風、固態排渣、全鋼懸吊結構、緊身封閉布置燃煤鍋爐。

3.2脫硝島系統首次投運

確認省煤器出口溫度＞320°；啟動任一臺氨稀釋風機，投入聯鎖，檢查稀釋風流量單側大于2500標立方，壓力不低于3KPa；打開氨氣供應各手動門、把氨氣供應至噴氨關斷閥前；檢查確認以下條件是否全滿足:SCR反應器入口的煙氣溫度在設計溫度范圍之內＞320°，＜425°，且持續10min以上；煙氣分析裝置運行正常，無故障報警；已有至少1臺稀釋風機運行，風機出口風壓、風量正常；

上述條件滿足后，打開SCR系統噴氨氣動關斷閥；手動緩慢調節每個反應器的噴氨流量調節閥，行試噴氨試驗，當調節閥打開后，確認氨氣流量計能夠準確地測量出氨氣流量，首次噴氨時，脫硝效率暫時控制在30%；根據SCR出口NOx的濃度及氨氣濃度，緩慢地逐漸開大噴氨流量調節閥，在噴氨過程中，全面檢查各個系統，特別是反應器系統。NOx分析儀、氨氣分析儀及氧量分析儀，確保煙氣分析儀都工作正常。檢查氨氣制備系統，確保氨氣參數正常（建議參數為母管調門后控制壓力0.2MPa，溫度＞10°C，對應溫度下的氨飽和蒸汽壓力表見附件，為確保無局部液化現象在一定壓力情況下氨氣飽和蒸汽溫度按加10°控制）；在全面檢查各個脫硝系統均工作正常后，可以繼續手動緩慢開大噴氨流量調節閥。使脫硝效率達到設計值（80%），穩定30分鐘后將噴氨調節閥投入自動控制；

吹灰器投用:吹灰器原則上每天吹灰一次，當反應器差壓在對應負荷下超過原值的1.2倍，應加強吹灰。

3.3脫硝裝置停運

正常停運順序。短時停運:逐步關小氨氣流量調節門到0%后關閉氨氣關斷閥，稀釋風機保持運行。長時間停運:等停止噴氨后，稀釋風機保持運行15分鐘后停運，關閉噴氨操作臺手動球閥。

緊急停運。保護動作停運脫硝系統，見脫硝系統跳閘保護邏輯。

4　SCR反應器給氨串級PI調節回路（自動）

原理為通過鍋爐給煤量、燃煤高發熱值、燃煤F因子、進出口其中原煙氣流量因省煤器至SCR反應器之間的煙道一般沒有合適的直管段安裝煙氣流量測量裝置，并且在這種高溫、高粉塵的環境下沒有比較合適的煙氣流量測量裝置，所以原煙氣流量一般根據鍋爐給煤量和燃煤高發熱值以及燃煤F因子計算得出。其中對于一定煤質的燃煤，其燃煤高發熱值和燃煤F因子均為定值，該值由工藝專業提供（目前設置值為設計煤種計算得出）。若燃煤變化，可將燃煤分析值通過DCS畫面輸入至調節回路中修改。

NOX 濃度等計算得出內環PID給氨流量設定值，再由一個外環PID將設定目標NOX濃度與NOX濃度實際值偏差對內環PID給氨流量設定值進行修正。這樣控制調節給氨量來說有一定的超前，即依據給煤量產生前饋調節作用。

5　運行注意事項

鍋爐點火后且在SCR投入情況下，尤其是煤油混燒、等離子點火等，特別注意加強吹灰器投入，防止未燃盡的煤粉在催化劑上面沉積燃燒，造成催化劑損壞事故。

按照催化劑廠家設計鍋爐煙氣溫度變化速率進行控制，避免催化劑溫度驟變，造成催化劑模塊產生裂紋損壞。

煙氣溫度對催化劑的活性有著重要影響。當煙氣溫度低于催化劑的活性溫度范圍時SO3生成率成倍增加，與過量噴氨逃逸的NH3在300°以下在催化劑作用下反應生成（NH4）2SO4或NH4HSO4結露黏著于催化劑及空預器表面且無法用蒸汽吹灰清除（因其露點較高140°以上，通常情況下空預器冷端平均溫度無法達到該值），同樣反應器在低溫情況下生成硫酸鹽和硝酸煙也會引起催化劑堵塞且降低催化劑活性。因此運行時應兼顧燃用煤質、反應器進口溫度及氨逃逸率在標準范圍內。

SCR煙氣脫硝系統要配備有便攜式氨泄漏監測裝置、配備專用防護用品，運行人員嚴格遵守操作規程、加強安全意識、應做好事故及應急預案。

熱態調整注意事項:供氨系統應運行穩定，提供合格的反應氣體，對照氨氣飽和蒸汽壓力表，確保無氨氣液化及局部液化現象；

在SCR的噴氨投入后，要注意監視反應器進出口壓差的變化情況。如果反應器的壓差在同負荷情況下增加較大，應注意加強吹灰。

6 結語

該項目脫硝運行中各項參數平穩，設備運轉良好，氮氧化物控制在要求范圍內、脫硝系統整體試運合格，本調整方法可為類似調試工作提供借鑒。

［1］建設方與供貨商簽訂的有效技術合同文件和設備技術資料.

［2］《脫硝裝置調試報告》.

李春濤（1980.05—），男，大學本科生，鍋爐調試專工，從事鍋爐調試專業。