SCR脱硝系统运行中存在的问题分析

赵利，李志峰，万季霖，郝正

(中国华电科工集团有限公司环保分公司，北京　100073)



SCR脱硝系统运行中存在的问题分析

赵利，李志峰，万季霖，郝正

(中国华电科工集团有限公司环保分公司，北京100073)

论述了现行选择性催化还原(SCR)脱硝系统中存在的液氨供给、喷氨格栅堵塞及催化剂磨损、积灰等问题，分析其原因，并提出针对性解决措施。提出了一种简单有效的氨耗量估算方法，通过对比计算结果与实际氨耗量，可以判断喷氨是否过量、均匀，保证机组安全、稳定、经济运行。

选择性催化还原；脱硝；喷氨格栅；催化剂；氨耗量

0　引言

选择性催化还原(SCR)脱硝技术作为火电厂脱硝的主流技术，在“十二五”期间得到了迅猛发展。随着超净排放的提出，在“十三五”期间，燃煤电厂脱硝系统将面临进一步的升级改造，NOx排放质量浓度要低于50 mg/m3(标态，下同)。然而目前的SCR脱硝系统仍有一些问题急需解决，才能在满足超净排放要求的同时保证机组的稳定运行。

1　液氨供给问题

当液氨储罐的压力高于SCR区供氨的压力时，脱硝系统才能正常供氨。各脱硝公司设计的供氨压力不同(0.1～0.6 MPa)，供氨最低温度会有所不同。北方地区冬季寒冷，脱硝系统运行主要存在氨气液化和供氨压力不足2方面问题。

氨气液化最明显的现象就是供氨调节阀后管路结霜，会造成脱硝效率不稳定，氨逃逸超标容易造成催化剂及空气预热器(以下简称空预器)堵塞。氨气液化常用的解决方法是提高液氨蒸发器出口温度和采取氨气管路伴热。对于供氨压力不足的问题，目前有采取蒸汽伴热和液氨泵2种解决措施。液氨泵在化工行业应用比较成熟，火电行业大多倾向于使用蒸汽伴热。根据液氨压力对照表，0 ℃时液氨的饱和蒸汽压为429.42 kPa(绝对压力)，-10 ℃时液氨的饱和蒸汽压为290.83 kPa，因此，适当降低供氨压力可以防止氨气液化，同时可以减少氨罐伴热及液氨蒸发器蒸汽的耗量。

广州华润热电有限公司对氨区进行了节能改造[1]，在液氨储罐顶部接1根管路减压后接入缓冲罐，当环境温度比较高时，可以停运液氨蒸发器，这样不仅节能，还可适当降低氨罐的温度，防止氨罐超温，有利于系统安全。

2　喷氨格栅堵塞

喷氨格栅堵塞的原因有以下几种。

(1)启、停机时造成的堵塞。锅炉在启、停过程中未及时开启稀释风机，烟道中的灰落在喷嘴上，导致喷嘴堵塞。所以只要引风机运行，必须开启稀释风机，防止喷嘴堵塞[2]。

(2)喷氨格栅调整不均造成的堵塞。有的机组在运行过程中发生稀释风机电流降低、风量下降现象，说明喷嘴堵塞。喷氨格栅根据锅炉的流场来调整，部分脱硝设施在喷氨格栅处流场严重不均，所以部分格栅稀释风量严重偏低，容易造成该处喷嘴积灰堵塞。有些电厂在喷氨格栅调节阀后增加压缩空气，定期进行吹扫，是一种可行的解决方法。另外，可以将喷氨格栅由水平布置(喷嘴向上喷射)改为垂直布置(喷嘴水平喷射)，也可以有效避免喷嘴上落灰而导致堵塞。

(3)“牛角灰”堵塞。有的电厂喷氨格栅喷嘴表面在长期运行过程中逐渐形成了“牛角灰”，这种现象在气候潮湿、燃用高硫分及高灰分煤的电厂比较常见，尤其在冬季，其原因主要是低温的NH3、空气混合气体与高温含SO3的气体接触，生成NH4HSO4，黏附在喷嘴上，逐渐堆积形成“牛角灰”。采用压缩空气吹扫或调整喷氨格栅的布置，能延缓“牛角灰”的生成，但并不能从根本上解决“牛角灰”生成的问题。所以最根本的解决方法是提高稀释风的风温，利用热一次风作为稀释风或在稀释风机出口加装电加热器，可有效解决此问题。

3　催化剂磨损、积灰

催化剂磨损、积灰严重影响锅炉的安全、稳定运行。引起催化剂磨损、积灰堵塞的原因复杂，流场不均是一个很重要的因素。虽然脱硝技术协议中都对烟气速度偏差有保证，但实际上很难做到各种负荷下烟气流速偏差都满足要求[3]。流场严重不均会引起催化剂积灰，且积灰反过来会加剧流场的不均匀性和催化剂的磨损。解决方法是重新进行流场模拟，调整导流板，减小流场的不均匀性。

导流板及整流格栅无明显冲刷痕迹的情况下，一般认为催化剂积灰是吹灰强度不够造成的，这种情况下积灰主要集中在声波吹灰器的对侧，解决方法主要是增加声波吹灰器或吹灰炮。

由积灰造成的催化剂磨损，加强吹灰强度即可得到解决。还有一种磨损是蒸汽吹灰不当造成的，其明显特征就是催化剂的磨损方向与蒸汽吹灰器运动方向一致。主要有以下几方面原因：(1)蒸汽带水，疏水温度不够；(2)吹灰器安装不规范，吹灰器距催化剂表面距离不符合要求；(3)蒸汽压力过高；(4)蒸汽吹灰器投运过于频繁。

一般机组以声波吹灰器为主，蒸汽吹灰器为辅。蒸汽吹灰器运行时要特别注意疏水温度，防止蒸汽带水，同时注意严禁蒸汽超压，避免对催化剂造成伤害。蒸汽吹灰器的吹扫频次应控制在3～5 d 1次，各电厂可根据实际情况进行调整，应避免蒸汽吹灰器长期停运，造成蒸汽吹灰器卡涩。锅炉启、停期间烟温较低，蒸汽吹灰可能造成催化剂受潮，不建议投运蒸汽吹灰器。

催化剂积灰、磨损还有一些其他方面的原因，如飞灰本身发黏而导致催化剂堵塞，锅炉长期低负荷运行而导致催化剂下部挂灰等，还需要进一步研究并加以解决。

4　氨耗量的估算

脱硝系统氨耗量设计值是在额定负荷下，入口NOx和出口NOx质量浓度一定的条件下计算出的，考虑了氨逃逸、氧量等诸多因素。为了方便日常运行过程中判断喷氨是否过量，提出一种简单有效的计算方法。

式中:qV′为计算氨耗量；qV为设计氨耗量；P′为实际负荷；P为额定负荷；ρr′为实际入口NOx质量浓度；ρr为设计入口NOx质量浓度；ρc′为实际出口NOx质量浓度；ρc为设计出口NOx质量浓度。

通过对比计算氨耗量与实际氨耗量，可以判断喷氨是否过量、均匀等问题。

5　结束语

除上述问题外，NOx质量浓度不均匀、空预器堵塞、脱硝系统对锅炉的影响等问题也是困扰很多电厂运行的难题。国家和各发电集团都制定了超净排放的改造计划，日益严峻的环保形势下，各电厂在进行超低改造的同时，也应加紧解决现行SCR系统运行中存在的各种问题。

[1]廖大兵.脱硝氨区氨气供给管路节能技术改造方案[R/OL].(2012-11-22)[2016-02-23].http://www.doc88.com/p-990978061997.html.

[2]严增军.火电厂SCR脱硝运行维护注意事项和异常处理[R/OL].(2014-04-17)[2016-02-23].http://blog.sina.com.cn/s/blog_4f35f5640101sel5.html.

[3]黄治军，华伟，孙虹，等.基于性能试验的SCR常见故障诊断及优化调整[C]//中国能源学会.2016燃煤电厂超低排放形势下SCR(SNCR)脱硝系统运行管理及氨逃逸与空预器堵塞技术交流研讨会论文集,2016：388-392.

(本文责编：弋洋)

2016-02-23；

2016-05-25

X 701

B

1674-1951(2016)06-0071-02

赵利(1979—)，男，河北石家庄人，工程师，工学硕士，从事大气污染防治工程调试方面的工作(E-mail:ali7995@163.com)。