論SCR脫硝系統運行如何避免空預器堵塞

摘 要：燃煤電廠在發電過程中排出的廢氣中含有氨氣和二氧化氮等有毒氣體，現如今，燃煤電廠處理煙氣所使用的煙氣脫硝技術主要是SCR即選擇性催化還原法。在火電廠加裝SCR裝置能夠有效的凈化廢氣，可是在煙氣進行脫硝時容易產生空氣預熱器堵塞的問題。經過分析認為在SCR脫硝過程中存在局部噴氨過量導致大量氨氣逃逸現象，從而造成了在空氣預熱器的冷段部分硫酸氫胺結晶堵塞，使得空預器的運行效果達不到預期。本文通過介紹SCR的脫硝原理，對于空預器堵塞問題進行了詳細的分析，并給出了相應的對策以供參考。

關鍵詞：空氣預熱器；脫銷；堵塞

中圖分類號：TK223.3 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）26-0256-01

引 言

隨著大眾環保意識的增強，國家節能減排工作的大力開展，應新版《火電廠大氣污染物排放標準》的要求，火電廠廢氣中的NOx排放限值低至了100mg/m3。目前這些燃煤企業大部分都安裝了SCR脫硝系統，而此種脫硝方式在實際工作過程中經常出現氨氣凈化不完全，部分氨氣逃逸與空預器中的SO3發生反應生成硫酸氫胺，而硫酸氫胺吸附空氣中的煙塵，形成較大的堵塞物顆粒，造成空預器的堵塞，使得其運行效果達不到預期，影響脫硝工作的正常運行。

1 SCR系統的脫硝原理

SCR的脫硝系統的原理是將NH3等還原劑通過噴氨格柵噴入煙道中，在催化劑的作用下，還原劑會與廢氣中的NO和NO2等有毒氣體發生反應，排出無害氣體，從而達到凈化廢氣的目的。其原理方程式如下：

4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O

4NH3+2NO2+O2=3N2+6H2O

2 空預器堵塞原因

2.1 堵塞原因分析

在SCR系統的脫硝過程中，廢氣中會有一部分SO2在催化劑的作用下形成SO3，轉化的量大概占總體SO2的1%，而隨著催化劑活性不斷升高，周圍環境溫度的提升，這個占比也會逐漸增加。

在SCR脫硝系統的工作過程中，還原劑不會完全與NOx發生反應，從而一部分氨氣會逃逸，并且，影響氨逃逸的因素有很多，如：①催化劑活性不夠，使得氨氣不能夠完全反應；②各個部分噴入的氨氣不均勻，使得氨氣有剩余；③設定的NH3/NOx摩爾比過大等等因素都會導致氨逃逸。而這部分的逃逸氨氣回去受催化劑影響形成的SO3發生化合反應，生成容易吸附灰塵的硫酸氫胺，硫酸氫胺與鍋爐煙氣的飛灰結合形成沉積物，從而發生空預器堵塞。

2.2 堵塞物分析

空預器的堵塞部位主要是空預器管內和中下級兩個部位的連接部位，通過取樣分析，發現堵塞物為結晶樣顆粒，并且結晶物成分的35%以上都是硫酸氫胺。

3 減輕空預器堵塞的措施

3.1 控制SO3生成量

燃煤電廠廢氣中的SO3生成的主要原因是由于在高溫并且氧濃度大的環境下，煤爐膛燃燒時間越久，產生廢氣停留的時間越長，煙氣中SO3的濃度就越高。為了避免這種情況的發生，以及同時減少NOx等有害氣體的形成，一般采用的方法是低氧燃燒法，即降低氧氣濃度燃煤，這可以有效的降低SO3的產生。另一部分SO3來自于催化劑對于SO2催化作用，原理方程式如下：

V2O5+SO2=V2O4+SO3；

2SO2+O2+V2O4=2VOSO4；

2VOSO4=V2O5+SO2+SO3.

當工廠利用V2O5來進行催化作用時，需要注意釩的用量，將催化劑中釩的占比控制在1%的范圍內就能夠有效的降低SO3的生成量。

3.2 控制氨逃逸量

控制氨逃逸量是最根本解決空預器堵塞的辦法。通過實驗得出，廢氣中氨氣的體積分數在1mL/m3以下時，SO3的生成率很低，產生的硫酸氫胺也很少，空預器會有輕微的堵塞情況，但不影響使用；而氨氣的體積分數約為2mL/m3左右的時候，空預器使用一年就會堵塞嚴重。而氨氣的體積分數大于3mL/m3，會產生很多的硫酸氫胺，造成空預器的阻塞程度增加到50%，這會嚴重的影響其使用情況。所以要想避免空預器堵塞情況的發生就要嚴格控制逃逸氨的濃度。

3.3 運行溫度控制

SCR脫硝系統中催化劑活性的最佳溫度要大于320℃。所以如果在運行過程中達不到320℃，催化劑的催化效果會達不到應有的程度，使得裝置中的氨不能與廢棄中的有害氣體完全反應，容易造成氨逃逸，所以，利用溫控裝置控制系統的運行溫度也是預防空預器堵塞的手段之一。

3.4 空預器改造

（1）提高空預器低溫區材料質量的需求。材料的選擇能夠有效的預防空預器的堵塞，尤其是在空預器的低溫區的材料選擇上要選擇一些抗腐蝕能力高、不易結露的材料。傳統的SCR脫硝裝置是由鋼材制成，而鋼材的抗腐蝕能力已經不能夠滿足脫硝系統的需求，而最新研發的搪瓷管式空預器是一種新型材料的空預器，它采用了防腐新工藝，在鋼管上涂抹了一層特殊的無機瓷釉，具有防腐能力高，耐磨損等等特點，而且其表面經過特殊加工，十分光滑不易積灰，而且便于清洗。在選擇此類空預器時需要注意選擇搪瓷層較厚且沒有裂紋的優質產品，這樣才能夠保空預器的使用壽命；

（2）增加空預器表面的潔凈度。硫酸氫鈉的吸附能力能強，定期的清理空預器表面的灰塵，保持表面光滑可以預防堵塞物的產生。如果空預器上已經存在部分堵塞物，在以往清灰的基礎上要采用高強度的高壓水流清洗和高壓蒸汽清洗，這樣可以達到氣液雙方清潔的效果；

（3）增強密閉性。如果空預器的密閉性能很差會導致機器的傳熱效果不夠，環境溫度降低，催化劑的活性下降，從而產生更多的硫酸氫鈉堵塞空預器。最后，要定期的對空預器進行檢修檢查，并對泄漏的空預器管束進行盲堵，必要時更換新空預器。

4 結 語

發電廠為了提高廢氣的清潔程度達標，一般會將NH3/NOx比重調整到稍大于1的狀態，因此氨逃逸的情況是不可避免的，所以為了防止空預器堵塞問題的發生，我們可以通過控制SO3的生成量、控制系統運行的溫度以及進行空預器的改造等方法來進行預防，從而使得SCR脫硝系統保持節能、高效的運行狀態，促進燃煤電廠的穩步發展

參考文獻

[1]鄔東立，王 潔，張國鑫，何信堅，康科偉.660MWSCR脫硝機組空預器堵塞原因分析及對策[J].浙江電力，2014，33（03）：46～50.

[2]李文杰.SCR脫硝對空預器堵塞的影響及控制措施[J].機械管理開發，2016，31（07）：99～101.

[3]周月旭.大唐魯北發電廠空預器堵塞原因分析及對策[J].科技視界，2017（25）：142～143+120.

收稿日期：2018-8-6