SCR脫硝系統運行中存在的問題分析

趙利，李志峰，萬季霖，郝正

(中國華電科工集團有限公司環保分公司，北京　100073)

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SCR脫硝系統運行中存在的問題分析

趙利，李志峰，萬季霖，郝正

(中國華電科工集團有限公司環保分公司，北京100073)

論述了現行選擇性催化還原(SCR)脫硝系統中存在的液氨供給、噴氨格柵堵塞及催化劑磨損、積灰等問題，分析其原因，并提出針對性解決措施。提出了一種簡單有效的氨耗量估算方法，通過對比計算結果與實際氨耗量，可以判斷噴氨是否過量、均勻，保證機組安全、穩定、經濟運行。

選擇性催化還原；脫硝；噴氨格柵；催化劑；氨耗量

0　引言

選擇性催化還原(SCR)脫硝技術作為火電廠脫硝的主流技術，在“十二五”期間得到了迅猛發展。隨著超凈排放的提出，在“十三五”期間，燃煤電廠脫硝系統將面臨進一步的升級改造，NOx排放質量濃度要低于50 mg/m3(標態，下同)。然而目前的SCR脫硝系統仍有一些問題急需解決，才能在滿足超凈排放要求的同時保證機組的穩定運行。

1　液氨供給問題

當液氨儲罐的壓力高于SCR區供氨的壓力時，脫硝系統才能正常供氨。各脫硝公司設計的供氨壓力不同(0.1～0.6 MPa)，供氨最低溫度會有所不同。北方地區冬季寒冷，脫硝系統運行主要存在氨氣液化和供氨壓力不足2方面問題。

氨氣液化最明顯的現象就是供氨調節閥后管路結霜，會造成脫硝效率不穩定，氨逃逸超標容易造成催化劑及空氣預熱器(以下簡稱空預器)堵塞。氨氣液化常用的解決方法是提高液氨蒸發器出口溫度和采取氨氣管路伴熱。對于供氨壓力不足的問題，目前有采取蒸汽伴熱和液氨泵2種解決措施。液氨泵在化工行業應用比較成熟，火電行業大多傾向于使用蒸汽伴熱。根據液氨壓力對照表，0 ℃時液氨的飽和蒸汽壓為429.42 kPa(絕對壓力)，-10 ℃時液氨的飽和蒸汽壓為290.83 kPa，因此，適當降低供氨壓力可以防止氨氣液化，同時可以減少氨罐伴熱及液氨蒸發器蒸汽的耗量。

廣州華潤熱電有限公司對氨區進行了節能改造[1]，在液氨儲罐頂部接1根管路減壓后接入緩沖罐，當環境溫度比較高時，可以停運液氨蒸發器，這樣不僅節能，還可適當降低氨罐的溫度，防止氨罐超溫，有利于系統安全。

2　噴氨格柵堵塞

噴氨格柵堵塞的原因有以下幾種。

(1)啟、停機時造成的堵塞。鍋爐在啟、停過程中未及時開啟稀釋風機，煙道中的灰落在噴嘴上，導致噴嘴堵塞。所以只要引風機運行，必須開啟稀釋風機，防止噴嘴堵塞[2]。

(2)噴氨格柵調整不均造成的堵塞。有的機組在運行過程中發生稀釋風機電流降低、風量下降現象，說明噴嘴堵塞。噴氨格柵根據鍋爐的流場來調整，部分脫硝設施在噴氨格柵處流場嚴重不均，所以部分格柵稀釋風量嚴重偏低，容易造成該處噴嘴積灰堵塞。有些電廠在噴氨格柵調節閥后增加壓縮空氣，定期進行吹掃，是一種可行的解決方法。另外，可以將噴氨格柵由水平布置(噴嘴向上噴射)改為垂直布置(噴嘴水平噴射)，也可以有效避免噴嘴上落灰而導致堵塞。

(3)“牛角灰”堵塞。有的電廠噴氨格柵噴嘴表面在長期運行過程中逐漸形成了“牛角灰”，這種現象在氣候潮濕、燃用高硫分及高灰分煤的電廠比較常見，尤其在冬季，其原因主要是低溫的NH3、空氣混合氣體與高溫含SO3的氣體接觸，生成NH4HSO4，黏附在噴嘴上，逐漸堆積形成“牛角灰”。采用壓縮空氣吹掃或調整噴氨格柵的布置，能延緩“牛角灰”的生成，但并不能從根本上解決“牛角灰”生成的問題。所以最根本的解決方法是提高稀釋風的風溫，利用熱一次風作為稀釋風或在稀釋風機出口加裝電加熱器，可有效解決此問題。

3　催化劑磨損、積灰

催化劑磨損、積灰嚴重影響鍋爐的安全、穩定運行。引起催化劑磨損、積灰堵塞的原因復雜，流場不均是一個很重要的因素。雖然脫硝技術協議中都對煙氣速度偏差有保證，但實際上很難做到各種負荷下煙氣流速偏差都滿足要求[3]。流場嚴重不均會引起催化劑積灰，且積灰反過來會加劇流場的不均勻性和催化劑的磨損。解決方法是重新進行流場模擬，調整導流板，減小流場的不均勻性。

導流板及整流格柵無明顯沖刷痕跡的情況下，一般認為催化劑積灰是吹灰強度不夠造成的，這種情況下積灰主要集中在聲波吹灰器的對側，解決方法主要是增加聲波吹灰器或吹灰炮。

由積灰造成的催化劑磨損，加強吹灰強度即可得到解決。還有一種磨損是蒸汽吹灰不當造成的，其明顯特征就是催化劑的磨損方向與蒸汽吹灰器運動方向一致。主要有以下幾方面原因：(1)蒸汽帶水，疏水溫度不夠；(2)吹灰器安裝不規范，吹灰器距催化劑表面距離不符合要求；(3)蒸汽壓力過高；(4)蒸汽吹灰器投運過于頻繁。

一般機組以聲波吹灰器為主，蒸汽吹灰器為輔。蒸汽吹灰器運行時要特別注意疏水溫度，防止蒸汽帶水，同時注意嚴禁蒸汽超壓，避免對催化劑造成傷害。蒸汽吹灰器的吹掃頻次應控制在3～5 d 1次，各電廠可根據實際情況進行調整，應避免蒸汽吹灰器長期停運，造成蒸汽吹灰器卡澀。鍋爐啟、停期間煙溫較低，蒸汽吹灰可能造成催化劑受潮，不建議投運蒸汽吹灰器。

催化劑積灰、磨損還有一些其他方面的原因，如飛灰本身發黏而導致催化劑堵塞，鍋爐長期低負荷運行而導致催化劑下部掛灰等，還需要進一步研究并加以解決。

4　氨耗量的估算

脫硝系統氨耗量設計值是在額定負荷下，入口NOx和出口NOx質量濃度一定的條件下計算出的，考慮了氨逃逸、氧量等諸多因素。為了方便日常運行過程中判斷噴氨是否過量，提出一種簡單有效的計算方法。

式中:qV′為計算氨耗量；qV為設計氨耗量；P′為實際負荷；P為額定負荷；ρr′為實際入口NOx質量濃度；ρr為設計入口NOx質量濃度；ρc′為實際出口NOx質量濃度；ρc為設計出口NOx質量濃度。

通過對比計算氨耗量與實際氨耗量，可以判斷噴氨是否過量、均勻等問題。

5　結束語

除上述問題外，NOx質量濃度不均勻、空預器堵塞、脫硝系統對鍋爐的影響等問題也是困擾很多電廠運行的難題。國家和各發電集團都制定了超凈排放的改造計劃，日益嚴峻的環保形勢下，各電廠在進行超低改造的同時，也應加緊解決現行SCR系統運行中存在的各種問題。

[1]廖大兵.脫硝氨區氨氣供給管路節能技術改造方案[R/OL].(2012-11-22)[2016-02-23].http://www.doc88.com/p-990978061997.html.

[2]嚴增軍.火電廠SCR脫硝運行維護注意事項和異常處理[R/OL].(2014-04-17)[2016-02-23].http://blog.sina.com.cn/s/blog_4f35f5640101sel5.html.

[3]黃治軍，華偉，孫虹，等.基于性能試驗的SCR常見故障診斷及優化調整[C]//中國能源學會.2016燃煤電廠超低排放形勢下SCR(SNCR)脫硝系統運行管理及氨逃逸與空預器堵塞技術交流研討會論文集,2016：388-392.

(本文責編：弋洋)

2016-02-23；

2016-05-25

X 701

B

1674-1951(2016)06-0071-02

趙利(1979—)，男，河北石家莊人，工程師，工學碩士，從事大氣污染防治工程調試方面的工作(E-mail:ali7995@163.com)。