火電廠脫硝運行常見問題分析

任 藝

（中電廣西防城港電力有限公司，廣西 防城港538002）

煙氣脫硝是火電廠控制污染排放的重要手段，是在煙氣脫硫之后的又一重要領(lǐng)域。火電廠中氮氧化合物排放是空氣污染的主要來源，因此掌握電廠脫硝原理，掌握脫硝技術(shù)對改善環(huán)境質(zhì)量，加強(qiáng)電廠運營具有重要意義。

1 電廠脫硝原理

電廠燃燒產(chǎn)生的氮氧化合物主要是一氧化氮和二氧化氮，這些氮氧化合物在空氣中與雨水融合后會生成硝酸雨，酸雨對建筑、環(huán)境、人類健康具有巨大危害，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失，所以電廠脫硝處理非常重要。電廠脫硝原理主要是對燃燒的預(yù)處理、燃燒時技術(shù)改進(jìn)以及燃燒后處理。燃燒前處理主要是脫氮處理，減少燃燒物中的含氮量，進(jìn)而減少產(chǎn)生的氮氧化合物產(chǎn)物。燃燒技術(shù)分為很多種，有低氧燃燒、廢氣循環(huán)燃燒、注入蒸汽式、二次燃燒等，在燃燒過程中降低氮氧化合物的含量。燃燒后處理主要是煙氣脫硝，也就是說在燃燒中產(chǎn)生的氮氧化合物進(jìn)行處理。

2 常見的幾種脫硝技術(shù)

2.1 選擇催化還原技術(shù)

選擇催化還原技術(shù)又叫SCR技術(shù)，是當(dāng)前使用相對較為廣泛的技術(shù)方法。該技術(shù)的主要特點是不產(chǎn)生副產(chǎn)物，不會導(dǎo)致二次污染，裝置結(jié)構(gòu)相對簡單，脫硝效率能夠達(dá)到90%以上，安全可靠，維護(hù)方便等。[1]SCR技術(shù)的原理是在使用催化劑的前提下，將溫度升高到280～420℃之間，在煙氣中噴入還原劑氨氣，將氮氧化合物還原成氮氣和水。選擇催化還原技術(shù)是20世紀(jì)90年代發(fā)明的，在日本、英國、德國等廣泛應(yīng)用。此前，我國也主要應(yīng)用該技術(shù)進(jìn)行煙氣脫硝，主要的設(shè)備設(shè)施都是進(jìn)口的，技術(shù)也是從國外引進(jìn)的。[2]

2.2 SNCR技術(shù)

SNCR技術(shù)與選擇催化技術(shù)方法相似，主要是在高溫條件下向煙氣中噴射氨氣或尿素等還原劑，將一氧化氮還原成氮氣，其脫硝率一般可達(dá)到30%到50%。在還原劑選擇方面，也有在尿素中添加碳酸氫氨作為還原劑原料的做法，主要是作為一種增強(qiáng)劑，這種方法也叫脫一氧化氮法，是由浙江大學(xué)研究出來的，也叫NOxOUT法。與SCR技術(shù)相比，SNCR技術(shù)中的還原劑選擇尿素具有以下優(yōu)點：尿素不易揮發(fā)，自身無毒，是一種性質(zhì)穩(wěn)定的固體，運輸和儲存要比液氨更加方便和安全。SNCR技術(shù)具有較高的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，該技術(shù)能夠以最低改造成本滿足國家火力發(fā)電廠現(xiàn)階段氮氧化合物排放控制的要求，在現(xiàn)代中小型鍋爐脫硝技術(shù)中發(fā)展前景較為廣闊。

2.3 低氮氧化合物燃燒器脫硝技術(shù)

低氮氧化合物燃燒技術(shù)原理主要是根據(jù)氮氧化合物生產(chǎn)的機(jī)制，通過燃料分級、燃燒空氣分級燃燒、煙氣再循環(huán)、低氮氧化合物燃燒器等方法，主要是通過減少燃燒中氮氧化合物的生成來實現(xiàn)脫硝的。該技術(shù)的主要優(yōu)點是方法簡單，投資成本較小，運行維護(hù)的費用相對較低，是一項經(jīng)濟(jì)、實用、效果較好的技術(shù)。該技術(shù)能夠?qū)Υ蟛糠值腻仩t和煤種進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化和改造，而且改造效果較好，大幅度的減少循環(huán)污染，從長遠(yuǎn)發(fā)展角度來講，該技術(shù)比較適合我國目前電力行業(yè)發(fā)展的狀況，具有相當(dāng)廣闊的發(fā)展前景。

3 SCR技術(shù)中常見問題及處理

下面結(jié)合本人的工作經(jīng)歷（廣西防城港電廠，2*630MW），列舉一些脫硝系統(tǒng)運行中會碰到的問題和解決方法。

3.1 氨逃逸值不準(zhǔn)

氨逃逸值準(zhǔn)確性一直是火電廠脫硝系統(tǒng)的普遍問題，影響測量的有以下幾方面原因：取樣煙氣代表性、測量方式的影響、測量儀表準(zhǔn)確性等。

我廠原先的氨逃逸表為斜對角安裝，從運行情況看，測點位置流經(jīng)的煙氣不具備代表性，導(dǎo)致測量值不準(zhǔn)確，無法作為運行噴氨量調(diào)整的依據(jù)。而噴氨不均勻，氨逃逸高，生成的NH4HSO3是一種類似于“鼻涕”的物質(zhì)，會附著在催化劑表面，堵塞催化劑的通道和微孔，降低催化劑的活性，同時還會對下游設(shè)備造成危害，堵塞空預(yù)器。為此，必須設(shè)法解決氨逃逸值的測量問題，提高準(zhǔn)確性。

經(jīng)過對多家電廠進(jìn)行考察，決定采用煙道對穿的方式，使用英國仕富梅的儀表。設(shè)備投運后，其測量值基本能夠反映噴氨情況，噴氨量與氨逃逸值趨勢一致，實時性較好，沒有測量滯后。當(dāng)然，要想提高準(zhǔn)確性，必須要增加取樣點的數(shù)量，從實際效果看，測點越多，測得的數(shù)據(jù)就越具有代表性，但投資也會成倍提升。

圖1 改造后的運行效果

3.2 催化劑堵塞

催化劑堵塞的原因有很多：煙道進(jìn)水受潮、吹灰效果差、吹灰器有死角、大顆粒灰（俗稱爆米花灰）堵塞，以及流場不均勻等，均會造成催化劑的積灰堵塞。

而我廠除了流暢不均勻外，其他可能造成催化劑堵塞的原因都碰到了。由于煙道焊接質(zhì)量不良，催化劑層進(jìn)水受潮，再加上吹灰器死角及“爆米花”灰的堵塞，造成我廠約有15%的催化劑模塊堵塞。脫硝效率下降10%左右，氨逃逸從2ppm上漲到4ppm。而且未堵塞的模塊也會因煙氣流速上升而加劇磨損和失去活性。因此堵塞催化劑的清理工作迫在眉睫。

圖2 催化劑清堵

根據(jù)廠家的建議，先拆除催化劑表面的防護(hù)網(wǎng)，清理掉表面的積灰，然后用大功率吸塵器，吸走催化劑孔洞內(nèi)的浮灰，再使用壓縮空氣對催化劑的正、反兩面進(jìn)行反復(fù)吹掃。經(jīng)過處理后，效果仍不明顯，原因是孔洞內(nèi)的灰已板結(jié)，無法清理，如使用工具會造成催化劑脆弱的結(jié)構(gòu)破損。最終，我們聘請專業(yè)的催化劑再生公司，對催化劑進(jìn)行化學(xué)方式的清堵（注：不是活性再生）。清堵完成后，我們又進(jìn)行了噴氨優(yōu)化實驗，使噴氨更均勻。系統(tǒng)投運后，脫硝效率恢復(fù)到堵塞前的水平，煙氣阻力降低，氨逃逸下降到3ppm以下，效果明顯。

3.3 液氨管道堵塞

我廠脫硝系統(tǒng)投運1年多以來，液氨蒸發(fā)器入口調(diào)節(jié)門頻繁堵塞，解體檢查除了有油泥外，還有銹蝕物、化學(xué)結(jié)晶物等等。經(jīng)過分析，我廠今年負(fù)荷不高，蒸發(fā)器液氨進(jìn)口調(diào)節(jié)門長時間處于小開度狀態(tài)（10%以內(nèi)），而該調(diào)節(jié)門整個閥芯的長度僅為2厘米左右，在微小開度下，設(shè)備、管道內(nèi)的銹蝕物、液氨生產(chǎn)過程中遺留下來的油泥等雜質(zhì)，很容易在此處沉積，造成堵塞。查明原因后，我們采取了一系列措施。很大程度上降低了堵塞的頻率：

（1）對液氨儲罐進(jìn)行定期排污。

（2）加強(qiáng)液氨進(jìn)廠前的化學(xué)監(jiān)督工作，避免使用不合格、雜質(zhì)成分多的液氨。

（3）在液氨管道上裝設(shè)濾網(wǎng)，定期清理。

4 結(jié)語

電廠脫硝系統(tǒng)是火力發(fā)電廠重要的環(huán)保設(shè)施之一，自從我國頒布實行更嚴(yán)格的火電廠煙氣污染物標(biāo)準(zhǔn)后，SCR脫硝技術(shù)進(jìn)一步得到發(fā)展。而前期投運脫硝裝置的火電廠，普遍都面臨著更換催化劑的巨額資金壓力，因此催化劑的再生技術(shù)又得到了蓬勃的發(fā)展。相信隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，火電廠的脫硝技術(shù)也會逐漸成熟、完善。

［1］費俊，孫銳，張曉輝，張勇，孫紹增，秦裕琨.不同燃燒條件下煤粉鍋爐NO_x排放特性的試驗研究[J].動力工程，2013（09）.

［2］伍昌鴻，李德暖，劉業(yè)雄，邱建平，楊順強(qiáng).300MW機(jī)組鍋爐低氮燃燒的改[J].廣東電力，2012（03）.