SNCR+SCR脫硝技術在羅定發電廠的應用

劉華

摘 要：文章主要介紹了廣東羅定電廠SNCR+SCR脫硝技術的基本原理，工程簡介，同時對運行中存在的氮氧化物濃度偏高、反應器入口煙溫偏高、噴槍堵塞、尿素站稀釋水泵切換時打不起壓等問題進行分析并采取措施予以解決。

關鍵詞：SNCR；SCR；脫硝；問題；處理

1 鍋爐概況

廣東羅定電廠鍋爐為DG420/13.7-Ⅱ2，是與135MW汽輪發電機組配套的超高壓、一次中間再熱Π型布置、自然循環汽包爐，單爐膛、燃燒器四角布置、切圓燃燒、平衡通風、固態排渣、采用管式空氣預熱器、鋼筋混凝土構架（單排柱），是由東方鍋爐廠為燃用無煙煤而設計生產的，設計煤種山西晉東南無煙煤。因無煙煤市場上采購困難，而且燃用無煙煤煤耗相對較高，為降低電廠成本和煤耗。2012年公司利用A級檢修的機會，將兩臺鍋爐設計煤種改為Vdaf=40.66%的山西煙煤。

2 SNCR+SCR脫硝技術原理

2.1 SNCR原理

SNCR的基本原理是在沒有催化劑的情況下，向800℃～1150℃爐膛中噴入還原劑氨或尿素，還原劑“有選擇性”地與煙氣中的NOx反應并生成無毒、無污染的N2和H2O。SNCR的NOx脫除效率主要取決于反應溫度、NH3與NOx的化學計量比、混合程度、反應時間等。SNCR的反應溫度控制至關重要，若溫度過低，NH3的反應不完全，容易造成NH3逃逸上升；而溫度過高，NH3則容易被氧化為NO，抵消了NH3的脫硝效果。溫度過高或過低都會導致還原劑損失和NOx脫除率下降。

當用尿素作還原劑時其反應可表示為：

NH2CONH2+H2O→2NH3+CO2

2NO+4NH3+2O2→3N2+6H2O

6NO2+8NH2→7N2+12H2O

在尿素還原NOx的同時也會有從尿素溶液中揮發出來的NH3分子與O2發生的反應：

4NH3+5O2→4NO+6H2O

4NH3+3O2→2N2+6H2O

2.2 SCR原理

羅定電廠SCR脫硝工藝采用選擇性催化還原方法，即在裝有催化劑的反應器里，煙氣與SNCR系統逃逸的氨在催化劑的作用下發生還原反應，生成無害的N2和H2O，實現脫除氮氧化合物的目的。其主要化學還原反應如下：

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O

4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O

SCR（脫硝系統）催化劑的工作溫度是有一定范圍的，溫度過高（>450℃）時催化劑會加速老化；當溫度在低于290℃以下時，在同一催化劑的作用下，另一副反應也會發生：

2SO2+O2→2SO3

NH3+H2O+SO3→NH4HSO4

即生成氨鹽，該物質粘性大，易粘結在催化劑和鍋爐尾部的受熱面上，影響鍋爐系統的正常運行。因此，只有在催化劑環境的煙氣溫度在290℃-430℃之間時方允許啟動脫硝。

3 脫硝工程簡介

羅定電廠脫硝工藝主要分為兩大部分。第一部分為SNCR系統，第二部分為SCR系統。在合適溫度區間的爐膛中噴入還原劑尿素，尿素在爐膛中分解為氨和異氰酸，并與煙氣中的NOx反應。未參加反應的氨氣逃逸至SCR反應器。在反應器內的催化劑催化下進一步與煙氣中的NOx反應，從而實現SNCR+SCR混合脫硝。工藝流程如圖1所示。

4 存在的問題及其處理

4.1 氮氧化物排放濃度偏高

我廠脫硝系統投運以來， NOx濃度長期偏高，難以達到設計值（設計值為<100mg/Nm3），且隨工況變化波動較大，如果調整不及時易出現超標現象。為了提高脫硝效率，使NOx排放達到國家要求（<200mg/Nm3），我們在運行方式上采取了如下措施：

（1）在進行加減負荷、啟停制粉等操作時，由于爐膛氧量、出口煙溫等參數均會發生很大變化，從而影響脫硝效率及NOx排放。因此，在進行操作時，監盤人員應提前做出調整，以防NOx濃度超標。

（2）屏過后溫度兩側平均大于700℃（A、B兩側溫差盡量控制在50℃以內，超出應進行運行調整）SCR進口煙溫任一測點溫度大于320℃，采用上層8支噴槍與補氨層噴槍組合運行，滿足排放要求和氨逃逸不超即可。

（3）屏過后溫度兩側平均在600～700℃之間（A、B兩側溫差盡量控制在50℃以內，超出應進行運行調整），采用上層噴槍1～5號噴槍運行和前墻下層1～4支中的兩支運行，如未能滿足排放要求，可增投前墻下層1～4中的另外兩支運行。

（4）當屏過后平均溫度小于600℃優先選用下層1～4噴槍，排放不能滿足要求，可增投上層1-5號噴槍運行。

（5）SCR進口煙溫任一測點溫度都大于320℃，補氨層噴槍不受限制，數量視排放量和氨逃逸確定。當SCR進口煙溫平均小于315℃，禁止投運補氨層噴槍；當SCR進口煙溫任一測點小于305℃時，禁止投運測點對應上方的補氨層噴槍。

（6）當升爐時機組在65MW前，應投入SNCR噴槍運行，保證NOx排放<200mg/m3，若排放超標且SCR入口煙溫未達到投運條件時，應穩定負荷不超65MW，通過燃燒調整，提高爐溫，盡快達到投入補氨層噴槍的條件。

采取以上措施后，我們很好的將NOx濃度控制在國家規定范圍內。

4.2 反應器入口煙溫偏高

我廠SCR投運以來，反應器入口溫度長期偏高，且時常超過規定上限溫度值430℃，嚴重威脅催化劑使用壽命。為此，我們采取如下措施：

（1）限負荷運行。負荷越高，煙溫越高，反應器入口溫度也相應增加。因此合理分配兩臺機組負荷，將反應器入口溫度偏高的那臺機組適當降低負荷運行，以保證反應器入口溫度不超規定值。

（2）保證鍋爐安全前提下，適當降低爐膛風量，也能起到降低煙溫的作用。

（3）保持高粉位交班。反應器入口溫度高時，停運一側制粉，以降低爐膛出口溫度。

（4）適當調整煙氣擋板開度，溫度高時，適當關小對應上方煙氣擋板，減少煙氣流量，以達到降低煙溫的目的。

（5）利用機組大修期間，對鍋爐進行改造，增加尾部煙道受熱面，徹底解決該問題。

4.3 噴槍堵塞

噴槍在使用過程中出現堵塞是較常見的故障。對此，我們主要采取以下措施：

（1）定期檢查噴槍流量是否正常，出現流量低時，及時退出運行，并通知維修處理。

（2）在投運噴槍前應對其試水，檢查其霧化效果良好后，方可投入運行。

（3）退出噴槍運行前，應對其用稀釋水進行沖洗10分鐘，防止尿素結晶，引起噴槍堵塞。

（4）對未投運的噴槍，保持壓縮空氣常開，同時還要定期試水，以保證其管道通暢，霧化良好，隨時可投入運行。

4.4 尿素站稀釋水泵切換時打不起壓

尿素站投運以來，兩臺稀釋水泵定期切換時，備用泵經常出現打不出水現象。我們分析主要由于備用泵內積空氣引起，因此，我們對系統進行了以下改造：

（1）將兩臺稀釋水泵入口管分開。原設計兩臺泵入口共用一根母管，這樣造成入口稀釋水全部向運行泵流走，備用泵入口管道不能充滿水，空氣進入管道內，引起備用泵啟動時打不出水。現將兩臺稀釋水泵入口管分開，分別接入水箱內，使得備用泵入口管道及泵體始終充滿水，無空氣漏入，很好的解決了備用泵打不起壓的問題。

（2）在泵的入口增加了排空氣門。原設計入口管道無排空氣門，一旦有空氣，將無法排出。增加空氣門后，啟泵時可開啟排空氣門，待有水出后再關閉。

（3）將稀釋水箱水位最低值設高。原設計稀釋水箱水位低于0.5米，開啟補水門補水。水位低，易引起泵入口斷水，漏空氣，影響泵的正常運行。現改為低于0.9米開啟補水門，以提高泵入口壓力，保證泵的安全穩定運行。

5 結束語

羅定電廠脫硝系統投運以來，基本能滿足國家政策規定的排放要求200mg/Nm3以內。盡管在運行中遇到很多問題，但經過電廠方面分析，并采取有效措施，基本都已得到解決，脫硝系統整體運行安全，穩定。

參考文獻

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