基于氨逃逸的SCR系统喷氨优化

摘要：简要介绍国电泉州热电有限公司SCR系统喷氨优化的情况，结合降低氨逃逸和具体的喷氨调整试验，对SCR系统喷氨优化的手段进行总结，并提出了相应的调整方法。

关键词：喷氨优化;氨逃逸;配风调整;控制措施

引言

国电泉州热电有限公司4台机组均采用催化还原（SCR）烟气脱硝技术，为控制脱硝过程中氨的使用量及保护设备，必须监测SCR出口的氨逃逸量，氨逃逸率是影响SCR系统运行的一项重要参数，实际生产中通常是多余理论量的氨被喷射入反应器，反应后再延期下游多余的氨称为氨逃逸率，为达到环保要求，往往会出现过量的喷氨，而逃逸的氨将与SO3反应生成硫酸氢氨，导致空预器堵塞，严重威胁机组正常运行。现通过技术路线研究方法分析降低氨逃逸率，对SCR系统进行喷氨优化。

1 设备简介

国电泉州热电有限公司一期锅炉为亚临界中间一次再热自然循环汽包锅炉，二期锅炉为超临界参数变压运行直流炉、单炉膛、前后墙对冲燃烧、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构∏型布置。脱硝SCR系统采用垂直烟道2+1层设计，采用国产蜂窝式催化剂，高温高尘布置形式。

2 问题描述

国电泉州热电有限公司#1、#2机组为两台300MW燃煤机组，#3、#4机组为两台660MW燃煤机组，随着机组的运行，主要存在以下几个问题（以#1机组为例）：

a）催化剂层积灰日益严重，主要体现在脱硝反应器差压不断上涨，脱硝反应器A/B侧差压由686/814pa上涨至1326/1196pa。

b）空预器差压持续上涨，由1.8/1.9Kpa上涨至3.6/3.7Kpa，不仅威胁机组安全运行，而且后续设备的厂用电率也不断增加。

c）喷氨量较理论值高出20%左右，氨逃逸率长期在5～9ppm左右的水平，造成喷氨的浪费。

3 调整总结

氨逃逸率是影响SCR系统运行的一项重要参数，实际生产中通常是多于理论量的氨被喷射入反应器，反应后在烟气下游多余的氨称为氨逃逸率，逃逸率是通过单位体积内氨含量来表示的。

3.1 均匀分布氨流量

由此造成的逃逸率偏差，可以通过氨均布试验进行调整，因SCR脱硝系统入口烟气流场和NOx浓度场分布对氨均布调整具有影响，首先需对其进行标定，按照网格法，将每一侧烟道划分为7*3网格，对入口烟气流场和NOx浓度场逐点测量，若脱硝入口某点位相对流场较大，则应考虑增加相应点位的喷氨量（就地手动调整去各反应器的手动门），来矫正氨流量不均的问题，以保证出口NOx相对均匀。

3.2 烟气温度控制

3.2.1 锅炉启动时

在锅炉启动过程中，烟气中的铵盐、硫酸、水和其他凝结物低于各自的露点温度时。催化剂会将其吸入孔内，温度升高时，这些物质蒸发将导致催化剂孔内压力增大，造成催化剂损坏。因此在烟气升温过程中，应快速通过水和酸的露点温度，使得SCR反应器入口烟气温度低于水的露点温度（50-60℃）的时间越短越好。

另外停炉过程中停止喷氨后，应维持烟气系统继续运行30分钟左右，使得催化剂中残留的氨全部参加反应，防止催化剂中残余氨，随着烟温的下降，形成铵盐。

3.2.2 低负荷运行时

SCR脱硝工艺所选用的催化剂在310～420℃范围为最佳，当催化剂在低于310℃运行时，氨气将与烟气中的SO3反应生成铵盐，造成催化剂堵塞和磨损，因此当入口烟温低于306℃时，应自动脱硝逻辑保护动作关闭喷氨关断阀，若未自动闭锁，则手动干预。

提高SCR入口烟温措施：

a）提高氧量，增加机组供热量

b）增加上层磨组煤量，由高热值燃煤改为低热值燃煤

c）调整燃烧器摆角和SOF风摆角

d）开大燃尽风门，关小周界风，将AA层开至100%

e）适当减少吹灰

f）降低主蒸汽压力

g）适当增加炉膛负压，降低一次风压及磨煤机出口温度

3.2.3 事故工况时

锅炉超温、MFT、重要辅机故障或跳闸等情况均会使催化剂中残余氨较多，因此要维持烟气系统继续运行30分钟左右，并维持声波吹灰器运行，闷炉后应尽快采用引风机快速冷却，使催化剂冷却尽量快速通过水和酸的露点温度。

其中锅炉四管泄漏对催化剂的影响最大的，锅炉一旦爆管，就会有大量的蒸汽进入烟气，流经催化剂，而且烟温下降过快，使得烟气湿度过大，在短时间内造成催化剂的寿命损耗，发生泄漏后，若无法维持运行时，应紧急停炉，及时进行疏水泄压，减少烟气湿度的增加。

3.3 稀释风量控制

A/B两侧稀释风量不对称，两侧稀释风量变差达到9%，应注意查找喷氨格栅小孔堵塞、进口滤网、逆止阀、稀释风量测量孔板等问题，因此在启动炉侧风机前4h就需启动稀释风机和声波吹灰器，并可通过比对正式投SCR前和正常运行时稀释风流量，间接反映喷嘴堵塞的程度。

3.4 NH3/NOX均匀掺混

现我厂在混合器选择上是的涡流式静态混合喷射技术，为满足超低排放的流场分布要求，可通过优化涡流混合气的圆盘直径和布置位置、角度，以及调整每侧5个氨气喷管流量，来实现NH3/NOX均匀掺混。

SCR脱硝系统在超低排放的情况下，通常会增加喷氨量来满足超低排放的环保参数，随着喷氨量的增加，脱硝效率也不断提高，在较高的脱硝效率下运行时，氨氮摩尔比变化对脱硝效率和氨逃逸影响如图所示。随着氨氮摩尔比增大，脱硝效率升高，NH3逃逸也逐渐增大，尤其当脱硝效率超过90%时，氨逃逸增大的趋势明显加快，空气预热器形成硫酸氢铵堵塞的风险增大。因此在NH3/NOX合理混合情况下，可适度减少喷氨量，保证在环保参数未超标情况下，降低氨氮摩尔比，从而减少氨逃逸率。

3.5 制粉系统倒换

以4号机组为例，进行制粉系统倒换试验（由C磨倒换至A磨运行），倒换过程中，因停运制粉系统减少了炉膛内过剩空气量，分级燃烧较明显，所以SCR入口NOx下降至50mg/Nm3，对应减少喷氨量50kg/h左右，降幅很明显。因此制粉系统由上層倒换至下层运行，不仅可以降低入口NOx，减少喷氨量，还能有效减少氨逃逸。

3.6 低氮燃烧器中心风调整

通过降低低氮燃烧器中心风的风量，减少一次风根部的氧量供给，使得燃烧器着火区处于还原性气氛。经试验，六台制粉系统燃烧器中心风电动阀关小至10%，观察脱硝入口氮氧化物可由430mg/m3↘280mg/m3，降低幅度达150mg/m3。

中心风关小后要做好防范一次风口结焦的工作，在关小后需加强对燃烧器处中心风管测温。试验中关小中心风后测量燃烧器中心风管在180～200℃之间，无超温现象。

4 结语

本文针对国电泉州热电有限公司脱硝系统提出了一些在运行中如何控制减少氨逃逸率的措施，并结合实际中遇到的问题阐述了脱硝系统存在的一些问题及对电厂运行设备和经济性上的影响，提高了机组运行的安全性和经济型。

参考文献

[1]杜云贵，吴其荣，邓佳佳，李芳：SCR烟气脱硝催化剂的化学动力学模拟研究[J]：热力发电：2010年02期

[2]吕君英，龚凡，郭亚平：选择性催化还原NOx的反应机理研究[J]：工业催化：2006年01期.

作者简介：姚欢龙（1988.10-），国电泉州热电有限公司，运行部，工程师，长年从事热电领域生产运行工作，善于应用科学技术指导实际工作，完成多项技术革新。