氨逃逸形成的原因以及控制措施

    一、概述

    某發(fā)電廠鍋爐脫硝SCR采用垂直煙道三層設(shè)計(jì)，脫硝SCR前的取樣測(cè)點(diǎn)安裝在省煤器后噴氨格柵前的垂直煙道，煙道截面積14500*3000mm，水平安裝單點(diǎn)氮氧化物、O?測(cè)量取樣探頭；脫硝SCR后的取樣測(cè)點(diǎn)安裝在SCR反應(yīng)區(qū)后空預(yù)器前水平煙道，煙道截面積為12550*3500mm，垂直安裝單點(diǎn)氮氧化物、O?測(cè)量取樣探頭，單路煙氣取樣探頭直接插入煙道內(nèi)長(zhǎng)度1500mm。

   二、氨逃逸率高的危害

    在SCR煙氣脫硝工藝中，氨逃逸率的控制至關(guān)重要。因?yàn)槿绻刂撇缓茫粌H使脫硝成本增加，而且機(jī)組安全運(yùn)行也受到威脅。其危害性主要表現(xiàn)在以下幾方面：

    （1）鍋爐尾部煙道及空氣預(yù)熱器換熱面腐蝕積灰堵塞。

    （2）由于兩臺(tái)空預(yù)器堵塞后阻力不同，造成低負(fù)荷、低煙氣量時(shí)引風(fēng)機(jī)發(fā)生搶風(fēng)現(xiàn)象，造成爐膛負(fù)壓大幅波動(dòng)，危機(jī)機(jī)組安全運(yùn)行;同時(shí)由于空預(yù)器的堵塞不均勻，引起一、二次風(fēng)壓和爐膛負(fù)壓周期性波動(dòng)嚴(yán)重時(shí)可能由于空預(yù)器堵塞機(jī)組被迫停運(yùn)檢修。

    （3）催化劑中毒。在SCR脫硝工藝中，盡管二氧化硫氧化成三氧化硫的轉(zhuǎn)化率較低，二氧化硫在SCR催化劑表面還是有可能氧化成三氧化硫，在較低溫度下三氧化硫與氨氣結(jié)合成的硫酸氫銨或硫酸銨附著在催化劑表面，催化劑反應(yīng)性能下降。

   三、氨逃逸率高的原因

    氨逃逸率，一般來說，為SCR脫硝工藝出口，未參與還原反應(yīng)的NH?與出口煙氣總量的體積占比，一般計(jì)量單位為ppm,如果用質(zhì)量占比，為mg/m3，也叫氨逃逸濃度。在SCR脫硝工藝過程中，氨逃逸率高的原因主要有：

    （1）脫硝煙氣流場(chǎng)不均勻，造成局部噴氨量過大引起逃逸率偏高;

    （2）催化劑中毒后，催化劑反應(yīng)性能下降，使得脫硝過程中噴氨過量;

    （3）機(jī)組在網(wǎng)長(zhǎng)時(shí)間低負(fù)荷運(yùn)行SCR系統(tǒng)入口溫度偏低，導(dǎo)致反應(yīng)轉(zhuǎn)化比例偏低，存在氨消耗量偏大。

    （4）霧化風(fēng)量偏小，噴槍霧化不好，氨水與煙氣不能充分混合，將產(chǎn)生大量的氨逃逸。

    （5）氨水濃度，氨水濃度配置，濃度高低無法受控，憑著感覺配置，就目前鍋爐而言，基本上氨水濃度高，氨水調(diào)閥開度過小，霧化不好易自關(guān)，導(dǎo)致氨逃逸高，操作難度大。

    （6）燃燒波動(dòng)時(shí)，SNCR入口煙氣中的NOX濃度大幅波動(dòng)，往往會(huì)加大噴氨量，機(jī)械地實(shí)現(xiàn)“達(dá)標(biāo)排放”，過量的氨水，可導(dǎo)致氨逃逸增加，直接危及爐后設(shè)備和系統(tǒng)安全運(yùn)行。

    另一方面也由于低負(fù)荷時(shí)風(fēng)量偏低，流場(chǎng)不均也進(jìn)一步擴(kuò)大了硫酸氫氨的沉積區(qū)域;

    四、氨逃逸率高的治理

    4.1流場(chǎng)不均

    對(duì)于噴氨流量分布不均造成的氨逃逸偏差，可以通過調(diào)整氨水噴槍前的球閥控制，在平時(shí)操作中盡可能使旋轉(zhuǎn)噴槍槍頭朝下，增加反應(yīng)時(shí)間，每只槍噴氨分布均勻（其操作看壓力降），NH?與NO充分反應(yīng)，降低NH?/NO摩爾比，從而降低氨逃逸，達(dá)到脫硝效率與運(yùn)行費(fèi)用的平衡。氨逃逸濃度增加還與氨水噴槍噴嘴密切相關(guān)，當(dāng)氨水噴槍噴嘴堵塞時(shí)將加劇逃逸氨的產(chǎn)生，應(yīng)在鍋爐運(yùn)行過程中檢查氨水噴槍，及時(shí)疏通或更換，確保氨水噴槍正常投運(yùn)。

    4.2催化劑中毒

    為防止噴氨過量導(dǎo)致催化劑中毒，在鍋爐運(yùn)行中應(yīng)進(jìn)行有針對(duì)性的調(diào)整。

    （1）通過燃燒控制脫硝入口氮氧化物值不要過高，嚴(yán)格控制脫硝入口氮氧化物濃度不超過450mg/Nm3。因空磨通風(fēng)時(shí)脫硝入口氮氧化物濃度會(huì)快速升高，在同樣三氧化硫濃度下，脫硝入口氮氧化物濃度越高，硫酸氫銨露點(diǎn)溫度越高，為防止硫酸氫銨生成，禁止磨煤機(jī)長(zhǎng)時(shí)間空磨通風(fēng)；

    （2）制脫硝出口氮氧化物值不要過低，防止噴氨過量。負(fù)荷穩(wěn)定時(shí)該鍋爐爐脫硝出口氮氧化物自動(dòng)調(diào)節(jié)定值設(shè)定90mg/Nm3，負(fù)荷變動(dòng)或啟停磨時(shí)可手動(dòng)下調(diào)脫硝出口氮氧化物自動(dòng)調(diào)節(jié)定值，設(shè)定值該鍋爐2爐一般不應(yīng)低于60mg/Nm3，工況穩(wěn)定后應(yīng)及時(shí)回調(diào)至正常，防止過量噴氨。

    嚴(yán)格控制脫硝SCR出口煙氣中氨氣逃逸率平均值＜3ppm。當(dāng)氨逃逸顯示偏高＞1ppm時(shí)，適當(dāng)提高氮氧化物定值，但控制脫硫出口折氧前、后氮 氧化物濃度不超100mg/Nm3；

    （3）入爐煤平均硫份控制0.5%以下，低負(fù)荷時(shí)控制入爐煤硫份0.45%以下，以降低硫酸氫銨的生成幾率。

    （4）低負(fù)荷期間，注意飛灰含碳量不要過高，注意燃燒配風(fēng)調(diào)整，防止燃燒不完全，造成空預(yù)器沉積煤粉。

    （5）鍋爐投油期間要注意鍋爐燃燒調(diào)整和就地油槍看火檢查，發(fā)現(xiàn)著火不好應(yīng)及時(shí)調(diào)整，火檢好轉(zhuǎn)盡快退出，投油期間保持空預(yù)器連續(xù)吹灰。

    4.3SCR系統(tǒng)入口溫度偏低

    目前在網(wǎng)火電機(jī)組利用小時(shí)數(shù)大幅降低，機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間低負(fù)荷運(yùn)行是普遍狀況。當(dāng)鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，SCR系統(tǒng)入口溫度顯著下降，從該圖可以看到因?yàn)榇呋瘎┗钚韵陆翟斐傻趸镛D(zhuǎn)化效率偏低，另一方面過量噴入的氨氣還會(huì)與三氧化硫生成硫酸氫銨吸附在催化劑表面造成催化劑中毒進(jìn)一步加深。

    針對(duì)此類情況及日益嚴(yán)苛的環(huán)保控制要求，該爐進(jìn)行了SCR系統(tǒng)省煤器旁路加裝改造，省煤器旁路煙氣擋板采取兩個(gè)調(diào)節(jié)擋板，來調(diào)節(jié)兩側(cè)熱煙氣與省煤器出口的冷煙氣比例。鍋爐負(fù)荷越低，擋板開度越大。目前來看基本能維持SCR系統(tǒng)入口溫度在300℃以上，能達(dá)到預(yù)期效果。

    4.4霧化風(fēng)量小

    霧化風(fēng)對(duì)于脫硝反應(yīng)明顯，也直接決定著氨逃逸，而氨水能否充分的霧化與風(fēng)量成正比關(guān)系，為提高氨槍霧化效果，需提高壓縮空氣壓力在350kpa以上。

    4.5氨水濃度

    當(dāng)鍋爐燃燒擾動(dòng)時(shí)要及時(shí)根據(jù)脫硝反應(yīng)器入口的NOx含量對(duì)氨水進(jìn)行調(diào)整分配，防止氨逃逸過大或兩側(cè)偏差大，甚至因?yàn)檎{(diào)整不到位帶來的環(huán)保超標(biāo)問題。鍋爐負(fù)荷變化會(huì)導(dǎo)致鍋爐煙氣量、煙氣溫度及SCR入口濃度變化。當(dāng)鍋爐負(fù)荷降低時(shí)，煙氣量減少，煙氣中氮氧化物含量降低使得SCR反應(yīng)器內(nèi)流速降低，煙氣在催化劑上停留時(shí)間增加，提高了脫硝效率，從而降低了氨逃逸濃度。

    4.6燃燒

    燃煤鍋爐，脫硝反應(yīng)區(qū)處在高灰塵區(qū)，會(huì)在反應(yīng)區(qū)積累灰塵，積灰將會(huì)使反應(yīng)變差，氨逃逸增加。鍋爐運(yùn)行過程中SCR反應(yīng)器每周至少吹灰一次，清除SCR反應(yīng)器積灰提高SCR反應(yīng)器效率，降低氨逃逸濃度。

    4.7其他影響因素及防范

    鍋爐煙氣在SCR反應(yīng)器停留時(shí)間為0.1～0.2s，為使鍋爐煙氣中殘留氨水與煙氣中的氮氧化物在催化劑作用下有足夠反應(yīng)時(shí)間，降低鍋爐SCR反應(yīng)器出口氮氧化物、氨逃逸濃度，通常選擇降低鍋爐爐膛負(fù)壓的方式進(jìn)行，鍋爐運(yùn)行過程中鍋爐爐膛負(fù)壓控制在-30～-50Pa之間，鍋爐燃燒穩(wěn)定，在SCR反應(yīng)器出口氮氧化物達(dá)標(biāo)排放前提下、氨逃逸濃度能有效控制。當(dāng)氨逃逸過大不好好控制的話會(huì)生成的硫酸氫銨，不僅會(huì)造成催化劑層的失效和空預(yù)器堵塞，更會(huì)造成更大的嚴(yán)重問題，腐蝕設(shè)備降低壽命。

  五、總結(jié)

    總的來說，SCR脫硝技術(shù)作為較為成熟的脫硝技術(shù)在理論方面已比較完善，但在實(shí)際的運(yùn)行過程中仍存在相應(yīng)的問題。氨逃逸率高作為同類型鍋爐運(yùn)行中存在的普遍問題應(yīng)加以重視，了解氨逃逸率高的原因，做好應(yīng)對(duì)及整改措施，杜絕氨逃逸率高引發(fā)的鍋爐限負(fù)荷或停爐故障的發(fā)生。

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