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摘要：燃?xì)怆姀S余熱鍋爐的脫硝系統(tǒng)在運(yùn)行中容易出現(xiàn)氨逃逸率高的問題,本文闡述了氨逃逸率高的危害,對造成氨逃逸率高的原因進(jìn)行了分析,提出了控制氨逃逸率的技術(shù)措施。

1 設(shè)備概況

1.1 二拖一機(jī)組概況

北京京能高安屯燃?xì)鉄犭娪邢挢?zé)任公司燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，采用1套845MW級燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)“二拖一”多軸布置機(jī)組。全廠配置為：2臺(tái)9F級型號(hào)為SGT5-4000F(4)燃?xì)廨啓C(jī)；2臺(tái)型號(hào)為QFSN-300-2燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)；2臺(tái)臥式余熱鍋爐；1臺(tái)型號(hào)為LZC266-12.5/0.4/545/540供熱蒸汽輪機(jī)和1臺(tái)300MW級型號(hào)為QFSN-300-2汽輪發(fā)電機(jī)。燃機(jī)發(fā)電機(jī)和蒸汽發(fā)電機(jī)組為分軸布置。

1.2 余熱鍋爐概況

余熱鍋爐（HRSG）是由無錫華光鍋爐股份有限公司采用比利時(shí)CMI公司技術(shù)生產(chǎn)的型號(hào)為UGSGT4000F-R，臥式、自然循環(huán)、三壓、再熱、無補(bǔ)燃、全封閉的燃機(jī)余熱鍋爐，設(shè)煙氣脫硝（SCR）裝置，每臺(tái)余熱鍋爐設(shè)置一個(gè)煙囪。主要由高、中、低壓汽包、過熱器、蒸發(fā)器、省煤器、再熱器、高壓給水泵、中壓給水泵、煙氣脫硝（SCR）、低壓省煤器再循環(huán)水泵、煙氣熱網(wǎng)水水換熱器、連續(xù)排污擴(kuò)容器、定期排污擴(kuò)容器及輔助設(shè)備等組成。

1.3 脫硝系統(tǒng)概況

SCR系統(tǒng)安裝在燃機(jī)余熱鍋爐中受熱面中壓過熱器和高壓省煤器3之間，使用氨水（20%wt）作為反應(yīng)劑。脫硝系統(tǒng)NOx脫出率不小于85%，脫硝裝置可用率不小于98%。

余熱鍋爐入口煙氣參數(shù)如下：

（1） 入口煙氣壓力 4.04kPa（g）。

（2） 入口煙氣溫度 582.3℃。

（3） 入口煙氣流量 2562.8 m3/h 。

（4）入口煙氣中NOx含量：25ppm （15%O2）。

（5） 出口煙氣中NOx含量：≤10.37mg/Nm3

（15%O2，標(biāo)態(tài)，干基）。

（6） 氨的逃逸率：10ppm。

SCR系統(tǒng)主要由氨水供給單元、氨水蒸發(fā)器、噴氨柵格AIG和催化劑層組成。主要設(shè)備有稀釋風(fēng)機(jī)（1運(yùn)1備）、氨水蒸發(fā)器SPV、氨水儲(chǔ)罐、噴氨柵格AIG、凈煙氣測量柵格、加氨泵（1運(yùn)1備）、卸氨泵、廢液泵和管道等組成。

2 SCR煙氣脫硝基本原理

選擇性催化還原脫硝是在一定溫度和催化劑的作用下，還原劑“有選擇性”地把煙氣中的NOx還原為無毒、無污染的N2和H2O。

我公司應(yīng)用的還原劑是氨水。以氨為還原劑的煙氣脫硝基本反應(yīng)方程式為：

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O

上面第一個(gè)反應(yīng)是主要的，因?yàn)闊煔庵袔缀?5％的NOx是以NO的形式存在。在沒有催化劑的情況下，上述反應(yīng)只在980℃左右的溫度進(jìn)行。通過選擇合適的催化，反應(yīng)溫度可降低到適合火電廠實(shí)際使用的280~420℃溫度范圍。我廠是以鈦-釩為活性物質(zhì)，在反應(yīng)條件改變時(shí)還可能發(fā)生以下副反應(yīng)：

4NH3+5O2→4NO+6H2O

2NH3→N2+3H2

4NH3+3O2→2N2+6H2O

發(fā)生NH3分解和NH3氧化成NO的反應(yīng)都是溫度在350℃以上，450℃以上開始激烈起來。反應(yīng)溫度在300℃以下時(shí)僅有NH3氧化成N2的副反應(yīng)可能發(fā)生。

3 影響SCR脫硝效率的主要因素

3.1 催化劑

不同的催化劑有不同的活性和物理性能，這就決定了不同的結(jié)構(gòu)和表面積。一般來說，對于選定的催化劑，結(jié)構(gòu)越簡單、表面積越大，越有利于催化劑的布置和反應(yīng)物的反應(yīng)。

采用何種催化劑與SCR反應(yīng)器的布置方式是密切相關(guān)的。一般可以把催化劑的種類分為三類：高溫催化劑（345~590℃）、中溫催化劑（260~380℃）和低溫催化劑（80-300℃）。

3.2 反應(yīng)溫度

反應(yīng)溫度在一定程度上決定著還原劑與煙氣中的Nx的反應(yīng)速率，同時(shí)也影響催化劑的活性。一般來

說，反應(yīng)溫度越高，越有利于SCR系統(tǒng)的運(yùn)行。但是，考慮綜合效率問題，并不是采用設(shè)備的極限溫度，而是在一定工況下采用最佳的反應(yīng)溫度，溫度范圍視SCR反應(yīng)器在鍋爐尾部的布置位置而定。

3.3 煙氣在反應(yīng)器內(nèi)的空間速度

空間速度是SCR的一個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)。它是標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下的濕煙氣在催化劑容器內(nèi)滯留時(shí)間的尺度。

它是煙氣容積流量與SCR反應(yīng)塔中催化劑體積的比值，反映了煙氣在SCR反應(yīng)塔內(nèi)的停留時(shí)間的大小。空間速度的大小取決于催化劑的結(jié)構(gòu)，決定反應(yīng)的徹底性，也就對SCR系統(tǒng)的效率有所影響。煙氣的空間速度越大，其停留時(shí)間就越短。一般SCR的脫硝效率將隨著煙氣空間速度的增大而降低。

4 氨逃逸率高的危害

氨逃逸率即SCR脫硝工藝出口未參與還原反應(yīng)的NH3與出口煙氣總量的體積占比，計(jì)量單位為ppm。在SCR煙氣脫硝工藝中，氨逃逸率的控制至關(guān)重要。如果控制不好，不僅使脫硝成本增加，而且機(jī)組安全運(yùn)行也受到威脅。氨逃逸率高對余熱鍋爐的危害性主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

（1）余熱鍋爐煙道尾部換熱面腐蝕、堵塞加重；

（2）催化劑中毒。在SCR脫硝工藝中，氨逃逸率過高會(huì)導(dǎo)致催化劑反應(yīng)性能下降，催化劑中毒。

5 氨逃逸率高的原因

根據(jù)脫硝系統(tǒng)的工作原理及具體布置情況，余熱鍋爐脫硝系統(tǒng)氨逃逸率高的原因主要有：

（1）脫硝系統(tǒng)煙氣流場不均勻，導(dǎo)致脫硝系統(tǒng)局部噴氨量過大，氨逃逸率升高；

（2）催化劑中毒，催化劑反應(yīng)性能下降，使得脫硝系統(tǒng)噴氨過量；

（3）機(jī)組長時(shí)間在低負(fù)荷運(yùn)行，SCR系統(tǒng)入口煙溫偏低，導(dǎo)致反應(yīng)轉(zhuǎn)化比例偏低，導(dǎo)致氨消耗量增加。

6 控制氨逃逸率的措施

為了保證余熱鍋爐的安全運(yùn)行，對脫硝系統(tǒng)的氨逃逸率必須加以控制，防止氨逃逸率過高?？刂瓢碧右萋实拇胧┯校?/p>

（1）正常運(yùn)行中嚴(yán)格控制氨的噴入量，防止氨氣過量而造成氨逃逸，正常情況下應(yīng)控制氨逃逸率不超過10ppm。

（2）保持催化劑的活性。SCR脫硝催化劑的壽命一般在5～6年，因此SCR脫硝裝置運(yùn)行一段時(shí)間后，催化劑活性會(huì)逐漸衰減，脫硝效率將會(huì)降低，氨逃逸率將會(huì)增加。當(dāng)脫硝效率達(dá)不到設(shè)計(jì)值或不能滿足環(huán)保排放要求時(shí)，為確保余熱鍋爐的安全運(yùn)行，就必須對催化劑進(jìn)行清洗或安裝備用層催化劑。

（3）加強(qiáng)脫硝裝置CEMS的維護(hù)工作，確保脫硝進(jìn)、出口NOx數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，為運(yùn)行人員提供可靠的調(diào)整依據(jù)。

（4）對每日的耗氨量進(jìn)行比對，避免有過量噴氨情況。

（5）加強(qiáng)SCR系統(tǒng)出口差壓的監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)差壓增大時(shí)及時(shí)減少噴氨量，同時(shí)注意控制煙氣溫度在系統(tǒng)要求范圍內(nèi)。

（6）嚴(yán)格控制脫硝系統(tǒng)進(jìn)口煙氣溫度，保持在290℃以上，避免由于煙氣溫度過低造成催化劑反應(yīng)性能下降，催化劑中毒。

（7）調(diào)整稀釋風(fēng)機(jī)出力，保證稀釋風(fēng)機(jī)出口壓力滿足脫硝系統(tǒng)運(yùn)行需求。

7 結(jié)語

目前，環(huán)保壓力越來越大，各電廠企業(yè)都非常重視環(huán)保工作。脫硝系統(tǒng)氨逃逸率增大是燃?xì)怆姀S余熱鍋爐運(yùn)行中經(jīng)常遇到的問題，氨逃逸率控制不好將直接影響正常的安全生產(chǎn)。如果由于氨逃逸率控制不好最終導(dǎo)致催化劑中毒，反應(yīng)性能下降，則需要停爐處理，經(jīng)濟(jì)損失巨大。所以，做好余熱鍋爐脫硝系統(tǒng)的安全生產(chǎn)工作有著重大的意義。