煙氣脫硝系統在寒冷地區建設及運行總結

張增利，操 斌，劉天福

（新疆天業自備電廠，新疆 石河子 832000）

脫硝系統作為燃煤電廠環保設施的一個組成部分，主要脫除煙氣中的氮氧化物，俗稱脫硝。脫硝的技術很多，本文以新疆天業自備電廠8臺機組脫硝系統的建設、調試、運行方面出現的問題和注意事項進行液氨-SCR法脫硝工藝介紹。

1 SCR系統的設計

煙氣中90%～95%的NOx以NO形式存在，5%～10%的NOx以NO2形式存在，其余的以其他形式的氮氧化物存在。液氨-SCR法脫硝工藝是以液氨作為還原劑在催化劑作用下使氮氧化物還原成氮氣和水，主要方式程式：

SCR區的工藝流程為：自液氨供應站來的氨氣與稀釋風機來的空氣通過氨/空氣混合器充分混合，稀釋成小于5%氨濃度混合氣體，進入注氨格柵，進入鍋爐的煙風系統；通過氨噴射調節閥調節氨流量的均勻性，在反應器內通過安裝在其中的催化劑的催化作用，使氨與氮氧化物在350℃左右發生還原反應生成氮氣和水。SCR反應器操作溫度為320～420℃，溫度測量點位于SCR反應器進口，出現在此溫度范圍以外的情況時，將自動聯鎖關閉氨進入氨/空氣混合器的快速切斷閥。工藝流程示意圖見圖1。

圖1 SCR區工藝流程簡圖

在SCR進、出口都設置有NOX、O2監視分析儀，在SCR出口設置NH3逃逸監視分析儀。氨的注入量控制是由SCR進出口NOX以及NH3逃逸監視分析儀自動控制的，稀釋風機流量不作為調整參數，當NH3流量與稀釋風機流量比（摩爾比，分別通過流量孔板測量）大于10%時報警、大于12%自動聯鎖關閉氨進入氨/空氣混合器快速切斷閥。系統控制較為簡單，全部實現自動化。但是在設計中要特別注意以下問題：催化劑及反應器的選擇，經過長期的探索和實踐，灰分大于50 g時宜采用板式催化劑，灰分小于50 g時，蜂窩式催化劑和板式催化劑都適宜。但是根據催化劑的結構形式和組成，選用不同的催化劑時反應器的設計大小是不一樣的，因為對處理一樣的煙氣量時，蜂窩式催化劑是板式催化劑填充量的80%，所以板式在處理同樣煙氣量時，填充量較大，導致反應器的設計、制造就會偏大，投資相應的增加。但是第一次設計的反應器適宜蜂窩式催化劑，當煤質灰分增加時，更換板式催化劑是相當困難的，所以在建設時就考慮到這個問題，反應器是按照高灰分的板式催化劑來設計建造的。

2 氨站系統的設計

氨站的設計在南北方地區差異是比較大的，考慮到北方冬季溫度較低，許多區域需要設計在有暖氣的室內，同時還要注意保溫。該公司共建設有6臺氨儲罐和6臺液氨汽化器，采用并、串互備的原則，進行設計和施工，采用蒸汽作為氣化熱源，同時建設了2套400 Nm3/h的氮氣制備系統，其他配置都是符合規范的常規配置。制氮系統在氨站的使用，都會以制氮系統作為安全氣源置換使用，這僅僅是一方面。由于液氨和氣氨在溫度和壓力變化時，氨氣的兩相會相互轉化，對安全穩定運行造成一定的影響，通過實踐證明，在冬季液氨儲罐的壓力降低到不能滿足SCR使用時，可以給液氨儲罐中沖入適當壓力的氮氣，保證液氨儲罐在一定的壓力下把氨氣按照脫硝使用的壓力送至SCR區。由于氮氣的氣液兩相的轉換條件差異較大，兩相之間不容易相互轉化。在氨站內部是配置有液氨增壓泵的，但是液氨增壓泵氣蝕比較嚴重，由于液氨的氣液兩相轉化條件極易實現，所以增壓泵的使用給環保裝置的穩定運行帶來很大的隱患。氨站工藝流程示意圖見圖2。

圖2 氨站工藝流程簡圖

3 優化系統運行

裝置建設成功后，系統運行一直非常穩定，特別是各種運行參數的相互驗證下，裝置的設計和配置達到了很高的水平，經過近3年的運行，系統的維護量比較少，并且全部實現自動化，設備投運率和自動化投運率都達到了100%。由于機組較多，不同時期的機組配置差異化較大，各機組的氮氧化物的產生濃度差別很大，所以優化調整和流場優化布置顯得格外重要，對經濟運行起著關鍵性的作用。經過近半年的摸索和鍋爐的配合，各機組的氮氧化物濃度趨于穩定，脫硝的調整更加容易。經過調整，系統的運行成本從原來的0.008元/（kW·h）降低到0.006元/（kW·h），同時脫硝出口的氮氧化物濃度和煙囪總排后的氮氧化物濃度相差在10 mg/m3以內。

運行時要特別注意系統的調整，煙氣流態和建設時候的煙道布置和反應器的外型尺寸和內部導流及整流格柵等關系非常密切，一旦建成之后，就決定了該機組的煙氣流場，再要改變就要通過技術改造，優化還原劑氨和空氣混合氣體噴射位置和量與煙氣中的氮氧化物濃度及煙氣量相對應，做到噴氨格柵在每個噴入點的噴入量與該部位的煙氣量和煙氣中氮氧化物成正比。考核這一系統優化調整的指標就是脫硝出口和煙囪總排口氮氧化物濃度的差值，差值越小，說明系統優化的相對成功，差值越大，還需要進一步優化和調整。

4 總結

經過該工程的實施，系統地了解和掌握了在北方地區液氨作為還原劑在脫硝系統上如何安全、可靠地應用，同時在經濟運行方面也總結了寶貴了經驗。