SNCR+SCR脱硝技术在罗定发电厂的应用

刘华

摘 要：文章主要介绍了广东罗定电厂SNCR+SCR脱硝技术的基本原理，工程简介，同时对运行中存在的氮氧化物浓度偏高、反应器入口烟温偏高、喷枪堵塞、尿素站稀释水泵切换时打不起压等问题进行分析并采取措施予以解决。

关键词：SNCR；SCR；脱硝；问题；处理

1 锅炉概况

广东罗定电厂锅炉为DG420/13.7-Ⅱ2，是与135MW汽轮发电机组配套的超高压、一次中间再热Π型布置、自然循环汽包炉，单炉膛、燃烧器四角布置、切圆燃烧、平衡通风、固态排渣、采用管式空气预热器、钢筋混凝土构架（单排柱），是由东方锅炉厂为燃用无烟煤而设计生产的，设计煤种山西晋东南无烟煤。因无烟煤市场上采购困难，而且燃用无烟煤煤耗相对较高，为降低电厂成本和煤耗。2012年公司利用A级检修的机会，将两台锅炉设计煤种改为Vdaf=40.66%的山西烟煤。

2 SNCR+SCR脱硝技术原理

2.1 SNCR原理

SNCR的基本原理是在没有催化剂的情况下，向800℃～1150℃炉膛中喷入还原剂氨或尿素，还原剂“有选择性”地与烟气中的NOx反应并生成无毒、无污染的N2和H2O。SNCR的NOx脱除效率主要取决于反应温度、NH3与NOx的化学计量比、混合程度、反应时间等。SNCR的反应温度控制至关重要，若温度过低，NH3的反应不完全，容易造成NH3逃逸上升；而温度过高，NH3则容易被氧化为NO，抵消了NH3的脱硝效果。温度过高或过低都会导致还原剂损失和NOx脱除率下降。

当用尿素作还原剂时其反应可表示为：

NH2CONH2+H2O→2NH3+CO2

2NO+4NH3+2O2→3N2+6H2O

6NO2+8NH2→7N2+12H2O

在尿素还原NOx的同时也会有从尿素溶液中挥发出来的NH3分子与O2发生的反应：

4NH3+5O2→4NO+6H2O

4NH3+3O2→2N2+6H2O

2.2 SCR原理

罗定电厂SCR脱硝工艺采用选择性催化还原方法，即在装有催化剂的反应器里，烟气与SNCR系统逃逸的氨在催化剂的作用下发生还原反应，生成无害的N2和H2O，实现脱除氮氧化合物的目的。其主要化学还原反应如下：

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O

4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O

SCR（脱硝系统）催化剂的工作温度是有一定范围的，温度过高（>450℃）时催化剂会加速老化；当温度在低于290℃以下时，在同一催化剂的作用下，另一副反应也会发生：

2SO2+O2→2SO3

NH3+H2O+SO3→NH4HSO4

即生成氨盐，该物质粘性大，易粘结在催化剂和锅炉尾部的受热面上，影响锅炉系统的正常运行。因此，只有在催化剂环境的烟气温度在290℃-430℃之间时方允许启动脱硝。

3 脱硝工程简介

罗定电厂脱硝工艺主要分为两大部分。第一部分为SNCR系统，第二部分为SCR系统。在合适温度区间的炉膛中喷入还原剂尿素，尿素在炉膛中分解为氨和异氰酸，并与烟气中的NOx反应。未参加反应的氨气逃逸至SCR反应器。在反应器内的催化剂催化下进一步与烟气中的NOx反应，从而实现SNCR+SCR混合脱硝。工艺流程如图1所示。

4 存在的問题及其处理

4.1 氮氧化物排放浓度偏高

我厂脱硝系统投运以来， NOx浓度长期偏高，难以达到设计值（设计值为<100mg/Nm3），且随工况变化波动较大，如果调整不及时易出现超标现象。为了提高脱硝效率，使NOx排放达到国家要求（<200mg/Nm3），我们在运行方式上采取了如下措施：

（1）在进行加减负荷、启停制粉等操作时，由于炉膛氧量、出口烟温等参数均会发生很大变化，从而影响脱硝效率及NOx排放。因此，在进行操作时，监盘人员应提前做出调整，以防NOx浓度超标。

（2）屏过后温度两侧平均大于700℃（A、B两侧温差尽量控制在50℃以内，超出应进行运行调整）SCR进口烟温任一测点温度大于320℃，采用上层8支喷枪与补氨层喷枪组合运行，满足排放要求和氨逃逸不超即可。

（3）屏过后温度两侧平均在600～700℃之间（A、B两侧温差尽量控制在50℃以内，超出应进行运行调整），采用上层喷枪1～5号喷枪运行和前墙下层1～4支中的两支运行，如未能满足排放要求，可增投前墙下层1～4中的另外两支运行。

（4）当屏过后平均温度小于600℃优先选用下层1～4喷枪，排放不能满足要求，可增投上层1-5号喷枪运行。

（5）SCR进口烟温任一测点温度都大于320℃，补氨层喷枪不受限制，数量视排放量和氨逃逸确定。当SCR进口烟温平均小于315℃，禁止投运补氨层喷枪；当SCR进口烟温任一测点小于305℃时，禁止投运测点对应上方的补氨层喷枪。

（6）当升炉时机组在65MW前，应投入SNCR喷枪运行，保证NOx排放<200mg/m3，若排放超标且SCR入口烟温未达到投运条件时，应稳定负荷不超65MW，通过燃烧调整，提高炉温，尽快达到投入补氨层喷枪的条件。

采取以上措施后，我们很好的将NOx浓度控制在国家规定范围内。

4.2 反应器入口烟温偏高

我厂SCR投运以来，反应器入口温度长期偏高，且时常超过规定上限温度值430℃，严重威胁催化剂使用寿命。为此，我们采取如下措施：

（1）限负荷运行。负荷越高，烟温越高，反应器入口温度也相应增加。因此合理分配两台机组负荷，将反应器入口温度偏高的那台机组适当降低负荷运行，以保证反应器入口温度不超规定值。

（2）保证锅炉安全前提下，适当降低炉膛风量，也能起到降低烟温的作用。

（3）保持高粉位交班。反应器入口温度高时，停运一侧制粉，以降低炉膛出口温度。

（4）适当调整烟气挡板开度，温度高时，适当关小对应上方烟气挡板，减少烟气流量，以达到降低烟温的目的。

（5）利用机组大修期间，对锅炉进行改造，增加尾部烟道受热面，彻底解决该问题。

4.3 喷枪堵塞

喷枪在使用过程中出现堵塞是较常见的故障。对此，我们主要采取以下措施：

（1）定期检查喷枪流量是否正常，出现流量低时，及时退出运行，并通知维修处理。

（2）在投运喷枪前应对其试水，检查其雾化效果良好后，方可投入运行。

（3）退出喷枪运行前，应对其用稀释水进行冲洗10分钟，防止尿素结晶，引起喷枪堵塞。

（4）对未投运的喷枪，保持压缩空气常开，同时还要定期试水，以保证其管道通畅，雾化良好，随时可投入运行。

4.4 尿素站稀釋水泵切换时打不起压

尿素站投运以来，两台稀释水泵定期切换时，备用泵经常出现打不出水现象。我们分析主要由于备用泵内积空气引起，因此，我们对系统进行了以下改造：

（1）将两台稀释水泵入口管分开。原设计两台泵入口共用一根母管，这样造成入口稀释水全部向运行泵流走，备用泵入口管道不能充满水，空气进入管道内，引起备用泵启动时打不出水。现将两台稀释水泵入口管分开，分别接入水箱内，使得备用泵入口管道及泵体始终充满水，无空气漏入，很好的解决了备用泵打不起压的问题。

（2）在泵的入口增加了排空气门。原设计入口管道无排空气门，一旦有空气，将无法排出。增加空气门后，启泵时可开启排空气门，待有水出后再关闭。

（3）将稀释水箱水位最低值设高。原设计稀释水箱水位低于0.5米，开启补水门补水。水位低，易引起泵入口断水，漏空气，影响泵的正常运行。现改为低于0.9米开启补水门，以提高泵入口压力，保证泵的安全稳定运行。

5 结束语

罗定电厂脱硝系统投运以来，基本能满足国家政策规定的排放要求200mg/Nm3以内。尽管在运行中遇到很多问题，但经过电厂方面分析，并采取有效措施，基本都已得到解决，脱硝系统整体运行安全，稳定。

参考文献

[1]林爱荣.火电厂脱硝系统原理及运行[J].中国电力，2009（42）：150-153.

[2]任建兴，翟晓敏，傅坚刚，等.火电厂氮氧化物的生成和控制[J].上海电力学院学报，2002，18（3）：19-23.