張恒 潘春暉

摘 要：隨著火電廠最新大氣污染排放標準的頒布及煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃的實施，燃煤電廠必須更加嚴格地控制煙氣中NOx的排放量。選擇性催化還原（SCR）脫硝技術因脫硝效率高且運行穩(wěn)定可靠，而被廣泛應用于燃煤電廠。脫硝效率和氨氣逃逸率是衡量SCR脫硝系統(tǒng)運行是否良好的重要依據(jù)。

關鍵詞：脫硝系統(tǒng);噴氨優(yōu)化

1 前言

SCR脫硝系統(tǒng)是在一定溫度范圍內(nèi)，在催化劑的作用下實現(xiàn)還原劑（氨）對煙氣NOx的脫除反應，副產(chǎn)物為N2和H2O. SCR脫硝系統(tǒng)中的噴氨格柵可促使氨氣和煙氣在進入SCR反應器前充分混合。噴氨不均會降低脫硝性能，噴氨過量時氨逃逸量會增大，形成的硫酸氫氨等物質(zhì)易造成空氣預熱器堵塞和冷段腐蝕，噴氨不足時會降低脫硝效率。

2 噴氨格柵對脫硝運行的影響

噴氨格柵技術作為目前SCR脫硝噴氨應用最多的技術，其噴氨效果決定了催化劑層氨氮分布情況，直接影響脫硝系統(tǒng)的反應效果。

通常所說的噴氨不均，準確地說，指的是噴氨格柵供氨后煙氣中的氨氮摩爾比分配不均，即脫硝系統(tǒng)各反應區(qū)域的氨量未按預期的氨氮摩爾比進行分配，而不是噴氨量的分配不均。只有在煙氣流場及NOx濃度場絕對均勻的情況下，才要求噴氨量的均勻分配。在實際工況下，由于催化劑層各個位置流速不同、NO2濃度不同、催化劑實際性能不同，導致實際需要脫除的NOx量以及處理能力不同，進而實際氨需用量也不盡一致。脫硝運行中，實際噴氨量與氨需用量的不匹配，是導致局部噴氨過量、氨逃逸高、NOx濃度場不均等問題的主要原因。

噴氨過量造成脫硝效率過高，使得出口NOx濃度出現(xiàn)極低值，同時未能參與反應的氨形成大量氨逃逸，進而引發(fā)空預器腐蝕堵塞問題;噴氨不足則導致脫硝效率低，出口NOx濃度偏高，易導致排放濃度超標。

由于脫硝系統(tǒng)對NOx濃度、氨逃逸濃度的監(jiān)測絕大部分采用單點測量方式，因此在噴氨不均的情況下，極易出現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)與實際反應狀況不一致的現(xiàn)象，主要體現(xiàn)為脫硝出口與總排口NOx濃度差異大、噴氨量與脫硝效率不匹配、氨逃逸數(shù)據(jù)低而空預器堵塞嚴重等情況，嚴重影響運行人員對脫硝運行狀態(tài)的判斷及調(diào)整。

3 噴氨格柵運行中存在的問題

3.1試運階段未進行優(yōu)化調(diào)整

脫硝裝置投運前，應調(diào)整各噴氨支管閥門的開度，保證各噴嘴處噴氨量與NOx濃度匹配，以免造成局部噴氨過量或不足，而實際上很多脫硝設施在試運時未做噴氨格柵優(yōu)化調(diào)整試驗，通常將各閥門保持在同一開度（一般為最大開度），目的是保證各閥門噴氨流量相同（實際上由于氨輸送壓力在距離上的變化，不同位置的噴氨閥門盡管開度一致，流量也會有所差異），但由于煙氣流場、NOx濃度場的不均勻性，這種設置是明顯不合理的，易導致脫硝運行一段時間后即出現(xiàn)空預器堵塞等問題。

3.2噴氨格柵堵塞

為了獲得較理想的混氨效果，噴氨格柵的噴嘴往往設計的數(shù)量較多且噴嘴口徑較小，當供氨閥門長期保持低開度運行時支管流量過低，易發(fā)生噴氨格柵噴嘴堵塞的情況。堵塞物質(zhì)的來源包括低煙溫時產(chǎn)生的硫酸氫鉸、煙氣或高溫稀釋風攜帶的粉塵、尿素熱解產(chǎn)生的中間產(chǎn)物和未熱解的尿素結晶等。噴嘴堵塞將嚴重影響氨氮摩爾比的分布，進而導致脫硝效率不均。

3.3脫硝兩側反應器供氨量不合理

在兩側脫硝反應器入口NOx濃度、煙氣量等存在或發(fā)生顯著差異時，兩側反應器供氨量未能作合理調(diào)整，依然采取平均分配的方式或維持原狀，導致單側反應器供氨不足或過量的情況發(fā)生，長時間運行下，將造成兩側反應器內(nèi)催化劑壽命的較大差異，并加劇供氨過量側空預器的堵塞情況。

3.4噴氨格柵閥門腐蝕銹死無法調(diào)節(jié)

部分電廠噴氨格柵閥門疏于維護，腐蝕銹死，導致進行噴氨格柵優(yōu)化調(diào)整時無法對個別區(qū)域的噴氨量進行調(diào)整，影響噴氨格柵優(yōu)化調(diào)整的效果。

4 噴氨格柵優(yōu)化調(diào)整

4.1調(diào)整前準備工作

噴氨格柵優(yōu)化調(diào)整需要在熱態(tài)下進行，因此在開展此項工作前，建議利用機組檢修時間對脫硝系統(tǒng)設備進行消缺處理，保證脫硝系統(tǒng)各設備處于良好的運行狀態(tài)，以維持優(yōu)化效果的長期穩(wěn)定。一是要對噴氨格柵堵塞的部位進行清理，更換損壞的噴嘴，保證供氨順暢;二是檢查各噴氨閥門是否完好可用，保證試驗時能進行有效調(diào)節(jié);三是清理脫硝系統(tǒng)積灰，尤其是催化劑層的積灰，以恢復催化劑比表面積;四是檢查內(nèi)部催化劑情況，對催化劑層異常部位進行標記（包括嚴重磨損、塌陷、燒結等情況），建議更換失效的催化劑模塊，以保證反應效果;五是要求優(yōu)化調(diào)整時，脫硝噴氨由自動控制切換為手動控制方式，避免較大的噴氨量波動，以免影響對出口NOx濃度場測試的準確性，避免誤導調(diào)整方向;六是提前向環(huán)保部門及上級單位通報試驗時段，匯報調(diào)整試驗可能造成NOx超標的情況，獲得環(huán)保部門及上級單位的試驗許可并進行備案。

4.2噴氨格柵優(yōu)化調(diào)整試驗方法

通常在鍋爐常運負荷及滿負荷工況下進行噴氨格柵的優(yōu)化調(diào)整，以脫硝出、入口NOx濃度場數(shù)據(jù)、脫硝出口氨逃逸分布數(shù)據(jù)為基礎，根據(jù)流場情況及噴氨格柵煙道內(nèi)部的布置形式，判斷不同區(qū)域噴氨過量情況及其對應的噴氨閥門，通過多次調(diào)整閥門開度，降低噴氨過量區(qū)域的噴氨量，增加噴氨不足區(qū)域的噴氨量，實現(xiàn)對濃度場的調(diào)整，以脫硝出口NOx濃度場的不均勻度為調(diào)整效果的評判標準，并在不同工況下進行調(diào)整效果的校驗。

4.3超低排放濃度下出口NOx均勻性指標控制

需要注意的是，超低排放改造后NOx排放質(zhì)量濃度控制較低（50mg/Nm3），且針對瞬時超標的管控愈加嚴格，由于脫硝系統(tǒng)易受鍋爐運行工況波動影響，經(jīng)常發(fā)生NOx濃度超標現(xiàn)象，為確保不發(fā)生超標情況，實際上很多發(fā)電企業(yè)的脫硝系統(tǒng)將NOx濃度控制在很低的水平，通常在20mg/Nm3左右甚至更低。一方面極易造成過噴氨而導致氨耗量、氨逃逸增加，另一方面，如此低的濃度范圍，各點NOx濃度差較小，通常在100mg/Nm3左右，其數(shù)據(jù)較小的變化都會對不均勻度造成較大影響，調(diào)整工作難度極大。此種情況下，以控制NOx濃度偏差為調(diào)整目標的方式相對于控制NOx濃度不均勻度更為合理，建議調(diào)整時控制NOx質(zhì)量濃度偏差在士5mg/Nm3左右。

5 結束語

脫硝系統(tǒng)反應效果對運行工況、煙氣參數(shù)波動的耐受能力較除塵、脫硫系統(tǒng)差，因此對脫硝系統(tǒng)運行控制水平要求較高，定期地噴氨格柵優(yōu)化調(diào)整，通過調(diào)節(jié)各個噴氨支管的噴氨量，使NH3和NO混合更均勻、氨氮摩爾比分布更合理。一般建議脫硝機組噴氨格柵優(yōu)化調(diào)整的頻次為每年一次，可根據(jù)機組運行情況適當增加優(yōu)化頻次，可以在很大程度上提高脫硝系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

參考文獻

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