烟气脱硝系统在寒冷地区建设及运行总结

张增利，操 斌，刘天福

（新疆天业自备电厂，新疆 石河子 832000）

脱硝系统作为燃煤电厂环保设施的一个组成部分，主要脱除烟气中的氮氧化物，俗称脱硝。脱硝的技术很多，本文以新疆天业自备电厂8台机组脱硝系统的建设、调试、运行方面出现的问题和注意事项进行液氨-SCR法脱硝工艺介绍。

1 SCR系统的设计

烟气中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法脱硝工艺是以液氨作为还原剂在催化剂作用下使氮氧化物还原成氮气和水，主要方式程式：

SCR区的工艺流程为：自液氨供应站来的氨气与稀释风机来的空气通过氨/空气混合器充分混合，稀释成小于5%氨浓度混合气体，进入注氨格栅，进入锅炉的烟风系统；通过氨喷射调节阀调节氨流量的均匀性，在反应器内通过安装在其中的催化剂的催化作用，使氨与氮氧化物在350℃左右发生还原反应生成氮气和水。SCR反应器操作温度为320～420℃，温度测量点位于SCR反应器进口，出现在此温度范围以外的情况时，将自动联锁关闭氨进入氨/空气混合器的快速切断阀。工艺流程示意图见图1。

图1 SCR区工艺流程简图

在SCR进、出口都设置有NOX、O2监视分析仪，在SCR出口设置NH3逃逸监视分析仪。氨的注入量控制是由SCR进出口NOX以及NH3逃逸监视分析仪自动控制的，稀释风机流量不作为调整参数，当NH3流量与稀释风机流量比（摩尔比，分别通过流量孔板测量）大于10%时报警、大于12%自动联锁关闭氨进入氨/空气混合器快速切断阀。系统控制较为简单，全部实现自动化。但是在设计中要特别注意以下问题：催化剂及反应器的选择，经过长期的探索和实践，灰分大于50 g时宜采用板式催化剂，灰分小于50 g时，蜂窝式催化剂和板式催化剂都适宜。但是根据催化剂的结构形式和组成，选用不同的催化剂时反应器的设计大小是不一样的，因为对处理一样的烟气量时，蜂窝式催化剂是板式催化剂填充量的80%，所以板式在处理同样烟气量时，填充量较大，导致反应器的设计、制造就会偏大，投资相应的增加。但是第一次设计的反应器适宜蜂窝式催化剂，当煤质灰分增加时，更换板式催化剂是相当困难的，所以在建设时就考虑到这个问题，反应器是按照高灰分的板式催化剂来设计建造的。

2 氨站系统的设计

氨站的设计在南北方地区差异是比较大的，考虑到北方冬季温度较低，许多区域需要设计在有暖气的室内，同时还要注意保温。该公司共建设有6台氨储罐和6台液氨汽化器，采用并、串互备的原则，进行设计和施工，采用蒸汽作为气化热源，同时建设了2套400 Nm3/h的氮气制备系统，其他配置都是符合规范的常规配置。制氮系统在氨站的使用，都会以制氮系统作为安全气源置换使用，这仅仅是一方面。由于液氨和气氨在温度和压力变化时，氨气的两相会相互转化，对安全稳定运行造成一定的影响，通过实践证明，在冬季液氨储罐的压力降低到不能满足SCR使用时，可以给液氨储罐中冲入适当压力的氮气，保证液氨储罐在一定的压力下把氨气按照脱硝使用的压力送至SCR区。由于氮气的气液两相的转换条件差异较大，两相之间不容易相互转化。在氨站内部是配置有液氨增压泵的，但是液氨增压泵气蚀比较严重，由于液氨的气液两相转化条件极易实现，所以增压泵的使用给环保装置的稳定运行带来很大的隐患。氨站工艺流程示意图见图2。

图2 氨站工艺流程简图

3 优化系统运行

装置建设成功后，系统运行一直非常稳定，特别是各种运行参数的相互验证下，装置的设计和配置达到了很高的水平，经过近3年的运行，系统的维护量比较少，并且全部实现自动化，设备投运率和自动化投运率都达到了100%。由于机组较多，不同时期的机组配置差异化较大，各机组的氮氧化物的产生浓度差别很大，所以优化调整和流场优化布置显得格外重要，对经济运行起着关键性的作用。经过近半年的摸索和锅炉的配合，各机组的氮氧化物浓度趋于稳定，脱硝的调整更加容易。经过调整，系统的运行成本从原来的0.008元/（kW·h）降低到0.006元/（kW·h），同时脱硝出口的氮氧化物浓度和烟囱总排后的氮氧化物浓度相差在10 mg/m3以内。

运行时要特别注意系统的调整，烟气流态和建设时候的烟道布置和反应器的外型尺寸和内部导流及整流格栅等关系非常密切，一旦建成之后，就决定了该机组的烟气流场，再要改变就要通过技术改造，优化还原剂氨和空气混合气体喷射位置和量与烟气中的氮氧化物浓度及烟气量相对应，做到喷氨格栅在每个喷入点的喷入量与该部位的烟气量和烟气中氮氧化物成正比。考核这一系统优化调整的指标就是脱硝出口和烟囱总排口氮氧化物浓度的差值，差值越小，说明系统优化的相对成功，差值越大，还需要进一步优化和调整。

4 总结

经过该工程的实施，系统地了解和掌握了在北方地区液氨作为还原剂在脱硝系统上如何安全、可靠地应用，同时在经济运行方面也总结了宝贵了经验。