巴陵石化公司热电事业部湖南岳阳414014
摘要：NOx是大气的主要污染物之一，对环境的损坏作用极大，它是形成酸雨以及大气中光化学烟雾的主要物质。在国家“十二五环保规划”中，NOx成为继SO2之后，被列入实行总量控制的污染物，最新出台的《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）明确规定，2004年后新建的燃煤锅炉，烟气中NOx的排放限值100mg/m3。选择性催化还原（SCR）烟气脱硝技术，因脱硝效率达90%，成为火电厂在采用低氮燃烧技术上进一步控制NOx排放的首选工艺。但是采用SCR脱硝技术的锅炉在运行中出现了局部氨逃逸过高、空预器因硫酸氢铵堵塞问题，严重威胁机组的安全运行。本文结合SCR脱硝装置运行实例就该问题的产生和如何解决展开研究，以获得一个良好的解决方案保证设备的稳定运行。
关键词：脱硝系统优化调整；脱硝效率；氨逃逸
1设备概况
巴陵石化热电事业部#10炉为杭州锅炉厂2010年生产制造的NG-410/9.8-M型，单锅筒，自然循环，集中下降管，单炉体负压炉膛，“п”型布置的固态排渣煤粉炉，锅炉前部为炉膛，四周布满膜式水冷壁。炉顶、水平烟道及转向室均布置了顶棚和包墙膜式管壁，尾部竖井烟道中交错布置两级省煤器和空气预热器。SCR脱硝装置催化反应器布置于锅炉省煤器和空预器之间，高温空气预热器出口烟温为360—390℃，正好为SCR脱硝最佳反应温度区间。
1.1SCR技术简介及工艺流程
SCR技术是把还原剂氨气喷入锅炉尾部300~420℃的烟道内，在催化剂作用下，将烟气中NOx还原成无害的N2和H2O。高灰型SCR是主流布置，工作环境相对恶劣，催化剂活性惰化较快，但烟气温度合适，经济性最高。工艺流程图1-1如下：
1.2SCR反应机理
在反应器内NH3与NOx在催化剂的作用下反应生成N2和H2O，基本的化学反应方程式如下：
4NO＋4NH3＋O2→N2＋6H2O
NO＋NO2＋2NH3→4N2＋6H2O
在催化剂的作用下，上述反应可以在280~420℃的温度范围内有效进行。
2烟气脱硝的氨逃逸问题
氨逃逸率是影响SCR脱硝装置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烟气排放中氨含量来表示的。在锅炉运行中，为了提高脱硝效率，保证环保数据不超标，往往需要喷入一定过量的氨，所以也对应着会有一个合适的氨逃逸率值，该值设计为不大于3ppm，但是脱硝过程中由于氨的不完全反应，一般在实际运行中氨逃逸率数值偏大。
同时锅炉燃烧也会产生一部分SO3，逃逸氨和这些燃烧产生的以及在SCR脱硝装置区域转化生成的SO3发生反应，生成硫酸铵和硫酸氢铵，反应如下：
NH3+SO3+H2O→NH4HSO4；
2NH3+SO3+H2O→（NH4）2SO4。
硫酸铵和硫酸氢铵的形成互相起一定的促进作用，硫酸铵为干燥固体粉末，对空预器几乎无影响，而硫酸氢铵在温度180～200℃的环境中呈“鼻涕”状的粘性物，因此在空预器高温段和低温段处烟气中的灰尘在该处容易和硫酸氢氨一块极易粘附于空预器换热面上，使空预器换热元件脏污，同时烟气中的粉尘也会附着在上面，蒸汽吹灰都很难将其清除，就造成空气预热器堵灰，引起引风机的出力增加和抢风失速问题。随着风机出力的提高，用电效率必然会增加，这就导致在负荷比较高时，风机不能充分法发挥自身效率，进而导致锅炉效率的降低。并且还会由于抢风失速问题的影响，导致风机被破坏，降低机组在运行中的安全性和经济效益。当硫酸氢铵的含量超过一定限度后，就会堵塞空预器，如果堵塞严重，就会对机组的正常运行造成严重的影响。
总之，控制好脱硝氨逃逸率是极为重要的，它不仅能够对脱硝系统设备形成良好的保护，同时还可以在确保满足环保要求的前提下，降低尿素的使用量，进而有效减少脱硝成本，以促进最终经济效益的进一步提高。
3喷氨优化及措施
为了降低锅炉在运行时受到脱硝装置的影响，必须对硫酸氢氨的生成量进行严格的控制。可能会影响硫酸氢氨的生成速率的因素有温度、氨气、SO3以及水的含量。在火电机组运行中，是无法完成对锅炉烟气中SO3和水含量的完全控制。所以，需要对氨的逃逸率进行有效控制，并制定相应的技术操作以及事故处理方案。
1.正常运行中严格控制氨的喷入量，防止氨气过量而造成氨逃逸，正常情况下应控制氨逃逸率不超过3ppm。
2.锅炉正常运行中通过开大低氮燃烧器燃烬风风门开度降低SCR脱硝装置入口NOx指标，从而达到即满足环保要求，又减少了喷氨量。
3.正常运行中脱硝出口氮氧化物排放不能低于60mg/m3。
4.保持催化剂的活性。SCR脱硝催化剂通常可以使用5～6年，所以SCR脱硝装置中的催化剂活性会随着使用时间的增加而降低，那么脱硝的效率也会降低，进而导致氨逃逸率的提高。SCR脱硝装置是按照2＋1的方式进行设计的，如果脱硝效率无法满足既定的目标或者无法达到国家的环保要求，就需要清洗催化剂或者使用备用催化剂，以确保脱硝的效率和运行的安全。
5.加强脱硝装置CEMS的维护工作，确保脱硝进、出口NOx数据的准确性，为运行人员提供可靠的调整依据。
6.对每日的耗氨量进行比对，避免有过量喷氨情况。
7.加强空预器进、出口差压的监视，发现空预器进、出口差压增大时及时减少喷氨量，增加空预器低温段的吹灰次数。
4结语
脱硝装置的喷氨优化调整是保证SCR装置和锅炉正常运行的前置条件。通过调整，减少脱硝喷氨量，降低氨逃逸率，有利于提高SCR脱硝效率。同时在锅炉运行中由于煤质变化和和机组负荷改变，如果脱硝调整不及时，很容易造成NOx排放超标。所以根据工况及时进行运行参数调整，也是达到环保排放的重要条件。
参考文献：
[1]李德波，廖永进，徐齐胜，等.电站锅炉SCR脱硝系统现场运行优化[J].广东电力，2014，27（5）：16-19．
[2]王建峰，王丰吉，李壮，等.600MW机组SCR性能诊断与分析[J].中国电力，2014，47（2）：126-129．