基于氨逃逸的SCR系統噴氨優化

摘要：簡要介紹國電泉州熱電有限公司SCR系統噴氨優化的情況，結合降低氨逃逸和具體的噴氨調整試驗，對SCR系統噴氨優化的手段進行總結，并提出了相應的調整方法。

關鍵詞：噴氨優化;氨逃逸;配風調整;控制措施

引言

國電泉州熱電有限公司4臺機組均采用催化還原（SCR）煙氣脫硝技術，為控制脫硝過程中氨的使用量及保護設備，必須監測SCR出口的氨逃逸量，氨逃逸率是影響SCR系統運行的一項重要參數，實際生產中通常是多余理論量的氨被噴射入反應器，反應后再延期下游多余的氨稱為氨逃逸率，為達到環保要求，往往會出現過量的噴氨，而逃逸的氨將與SO3反應生成硫酸氫氨，導致空預器堵塞，嚴重威脅機組正常運行。現通過技術路線研究方法分析降低氨逃逸率，對SCR系統進行噴氨優化。

1 設備簡介

國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汽包鍋爐，二期鍋爐為超臨界參數變壓運行直流爐、單爐膛、前后墻對沖燃燒、一次再熱、平衡通風、露天布置、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構∏型布置。脫硝SCR系統采用垂直煙道2+1層設計，采用國產蜂窩式催化劑，高溫高塵布置形式。

2 問題描述

國電泉州熱電有限公司#1、#2機組為兩臺300MW燃煤機組，#3、#4機組為兩臺660MW燃煤機組，隨著機組的運行，主要存在以下幾個問題（以#1機組為例）：

a）催化劑層積灰日益嚴重，主要體現在脫硝反應器差壓不斷上漲，脫硝反應器A/B側差壓由686/814pa上漲至1326/1196pa。

b）空預器差壓持續上漲，由1.8/1.9Kpa上漲至3.6/3.7Kpa，不僅威脅機組安全運行，而且后續設備的廠用電率也不斷增加。

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

3 調整總結

氨逃逸率是影響SCR系統運行的一項重要參數，實際生產中通常是多于理論量的氨被噴射入反應器，反應后在煙氣下游多余的氨稱為氨逃逸率，逃逸率是通過單位體積內氨含量來表示的。

3.1 均勻分布氨流量

由此造成的逃逸率偏差，可以通過氨均布試驗進行調整，因SCR脫硝系統入口煙氣流場和NOx濃度場分布對氨均布調整具有影響，首先需對其進行標定，按照網格法，將每一側煙道劃分為7*3網格，對入口煙氣流場和NOx濃度場逐點測量，若脫硝入口某點位相對流場較大，則應考慮增加相應點位的噴氨量（就地手動調整去各反應器的手動門），來矯正氨流量不均的問題，以保證出口NOx相對均勻。

3.2 煙氣溫度控制

3.2.1 鍋爐啟動時

在鍋爐啟動過程中，煙氣中的銨鹽、硫酸、水和其他凝結物低于各自的露點溫度時。催化劑會將其吸入孔內，溫度升高時，這些物質蒸發將導致催化劑孔內壓力增大，造成催化劑損壞。因此在煙氣升溫過程中，應快速通過水和酸的露點溫度，使得SCR反應器入口煙氣溫度低于水的露點溫度（50-60℃）的時間越短越好。

另外停爐過程中停止噴氨后，應維持煙氣系統繼續運行30分鐘左右，使得催化劑中殘留的氨全部參加反應，防止催化劑中殘余氨，隨著煙溫的下降，形成銨鹽。

3.2.2 低負荷運行時

SCR脫硝工藝所選用的催化劑在310～420℃范圍為最佳，當催化劑在低于310℃運行時，氨氣將與煙氣中的SO3反應生成銨鹽，造成催化劑堵塞和磨損，因此當入口煙溫低于306℃時，應自動脫硝邏輯保護動作關閉噴氨關斷閥，若未自動閉鎖，則手動干預。

提高SCR入口煙溫措施：

a）提高氧量，增加機組供熱量

b）增加上層磨組煤量，由高熱值燃煤改為低熱值燃煤

c）調整燃燒器擺角和SOF風擺角

d）開大燃盡風門，關小周界風，將AA層開至100%

e）適當減少吹灰

f）降低主蒸汽壓力

g）適當增加爐膛負壓，降低一次風壓及磨煤機出口溫度

3.2.3 事故工況時

鍋爐超溫、MFT、重要輔機故障或跳閘等情況均會使催化劑中殘余氨較多，因此要維持煙氣系統繼續運行30分鐘左右，并維持聲波吹灰器運行，悶爐后應盡快采用引風機快速冷卻，使催化劑冷卻盡量快速通過水和酸的露點溫度。

其中鍋爐四管泄漏對催化劑的影響最大的，鍋爐一旦爆管，就會有大量的蒸汽進入煙氣，流經催化劑，而且煙溫下降過快，使得煙氣濕度過大，在短時間內造成催化劑的壽命損耗，發生泄漏后，若無法維持運行時，應緊急停爐，及時進行疏水泄壓，減少煙氣濕度的增加。

3.3 稀釋風量控制

A/B兩側稀釋風量不對稱，兩側稀釋風量變差達到9%，應注意查找噴氨格柵小孔堵塞、進口濾網、逆止閥、稀釋風量測量孔板等問題，因此在啟動爐側風機前4h就需啟動稀釋風機和聲波吹灰器，并可通過比對正式投SCR前和正常運行時稀釋風流量，間接反映噴嘴堵塞的程度。

3.4 NH3/NOX均勻摻混

現我廠在混合器選擇上是的渦流式靜態混合噴射技術，為滿足超低排放的流場分布要求，可通過優化渦流混合氣的圓盤直徑和布置位置、角度，以及調整每側5個氨氣噴管流量，來實現NH3/NOX均勻摻混。

SCR脫硝系統在超低排放的情況下，通常會增加噴氨量來滿足超低排放的環保參數，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行時，氨氮摩爾比變化對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，尤其當脫硝效率超過90%時，氨逃逸增大的趨勢明顯加快，空氣預熱器形成硫酸氫銨堵塞的風險增大。因此在NH3/NOX合理混合情況下，可適度減少噴氨量，保證在環保參數未超標情況下，降低氨氮摩爾比，從而減少氨逃逸率。

3.5 制粉系統倒換

以4號機組為例，進行制粉系統倒換試驗（由C磨倒換至A磨運行），倒換過程中，因停運制粉系統減少了爐膛內過剩空氣量，分級燃燒較明顯，所以SCR入口NOx下降至50mg/Nm3，對應減少噴氨量50kg/h左右，降幅很明顯。因此制粉系統由上層倒換至下層運行，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 低氮燃燒器中心風調整

通過降低低氮燃燒器中心風的風量，減少一次風根部的氧量供給，使得燃燒器著火區處于還原性氣氛。經試驗，六臺制粉系統燃燒器中心風電動閥關小至10%，觀察脫硝入口氮氧化物可由430mg/m3↘280mg/m3，降低幅度達150mg/m3。

中心風關小后要做好防范一次風口結焦的工作，在關小后需加強對燃燒器處中心風管測溫。試驗中關小中心風后測量燃燒器中心風管在180～200℃之間，無超溫現象。

4 結語

本文針對國電泉州熱電有限公司脫硝系統提出了一些在運行中如何控制減少氨逃逸率的措施，并結合實際中遇到的問題闡述了脫硝系統存在的一些問題及對電廠運行設備和經濟性上的影響，提高了機組運行的安全性和經濟型。

參考文獻

[1]杜云貴，吳其榮，鄧佳佳，李芳：SCR煙氣脫硝催化劑的化學動力學模擬研究[J]：熱力發電：2010年02期

[2]呂君英，龔凡，郭亞平：選擇性催化還原NOx的反應機理研究[J]：工業催化：2006年01期.

作者簡介：姚歡龍（1988.10-），國電泉州熱電有限公司，運行部，工程師，長年從事熱電領域生產運行工作，善于應用科學技術指導實際工作，完成多項技術革新。