關(guān)于630MW機(jī)組SCR脫硝噴氨優(yōu)化調(diào)整的研究

　　【摘要】：今年來，隨著SCR脫硝裝置成為大型火電機(jī)組的必備設(shè)備，在使用過程一些問題逐漸顯現(xiàn)出來，其中之一就是噴氨不均帶來的氨逃逸率局部過高，引起空預(yù)器阻塞的問題，這個問題甚至在很多機(jī)組造成過機(jī)組被迫停運(yùn)的嚴(yán)重后果。本文將就該問題的產(chǎn)生和如何解決展開研究，以獲得一個良好的解決方案保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

　　【關(guān)鍵詞】：SCR脫硝 噴氨 氨逃逸 空預(yù)器 堵塞

　　1前言

　　隨著近年來環(huán)保部門不斷制定更高的排放標(biāo)準(zhǔn)，脫硝系統(tǒng)已經(jīng)幾乎成為所有火電機(jī)組的標(biāo)配，另外由于催化劑工藝技術(shù)的不斷提高，SCR逐步成為主流脫硝技術(shù)。在實(shí)際的使用過程中，很多問題也漸漸暴露出來，如氨氣不純帶來的管道腐蝕、吹灰效果差帶來的催化劑堵塞和損壞等等，都對設(shè)備甚至整個機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行帶來風(fēng)險(xiǎn)，而本文所討論的噴氨不均的問題是其中風(fēng)險(xiǎn)最大的，其帶來的不良后果，逐漸引起人們的重視。

　　煙氣脫硝SCR裝置在設(shè)計(jì)階段通常會進(jìn)行CFD流暢模擬和物理模型試驗(yàn)對煙道內(nèi)的流場進(jìn)行優(yōu)化以保證SCR入口截面的煙氣流速和NOx分布較為均勻。但往往由于現(xiàn)場空間限制或安裝等因素影響，加上調(diào)試階段對噴氨格柵的優(yōu)化調(diào)整重視不夠，實(shí)際運(yùn)行過程中出現(xiàn)SCR出口截面NOx分布偏差大，部分區(qū)域氨逃逸超過設(shè)計(jì)保證值（3µL/L）的現(xiàn)象。這會影響系統(tǒng)整體的脫硝效果，并會增加空預(yù)器的硫酸氫銨腐蝕和堵塞風(fēng)險(xiǎn)，給系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行帶來很大的危害。因此,十分有必要對SCR裝置進(jìn)行噴氨優(yōu)化調(diào)整，即通過調(diào)整SCR入口每根噴氨支管上的手動調(diào)閥改變不同位置的噴氨量，從而改善出口NOx和NH3分布的均勻性，在保證裝置脫硝效果的同時,減少裝置的運(yùn)行成本,提高裝置的可用率。

　　某項(xiàng)目公司三期2×630MW機(jī)組超臨界機(jī)組于05、06年相繼投產(chǎn)，2012年通過大修技改完成增設(shè)脫硝系統(tǒng)改造，該脫硝系統(tǒng)采用SCR技術(shù)，反應(yīng)器內(nèi)按“2+1”模式布置蜂窩式催化劑每層催化劑上方設(shè)6只聲波吹灰器以保持催化劑表面清潔。SCR裝置內(nèi)沿?zé)煔饬飨蛟跓煹啦煌恢迷O(shè)導(dǎo)流板、靜態(tài)混合器和整流器等裝置使進(jìn)入催化劑上方的煙氣流場均勻具體布置見圖1。來自公用系統(tǒng)的氨與稀釋風(fēng)混合后經(jīng)噴氨格柵（AIG）進(jìn)入SCR煙道氨噴射采用格柵式小噴嘴，在入口水平直段煙道截面上從頂部將9根支管伸入煙道，每根支管設(shè)手動蝶閥實(shí)現(xiàn)煙道截面上的氨噴射流量分區(qū)控制。

　　2煙氣脫硝的氨逃逸問題

　　選擇性催化還原法脫硝（SCR）的原理是在催化劑作用下，還原劑NH3在290-400℃下有選擇的將NO和NO2還原成N2，而幾乎不發(fā)生NH3與O2的氧化反應(yīng)，從而提高了N2的選擇性，減少了NH3的消耗。其中主要反應(yīng)如下：

4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O

8NH3+6NO2=7N2+12H2O

4NH3+3O2=2N2+6H2O

4NH3+5O2=4NO+6H2O

2NH3可逆生成N2+3H2。

　　由于各種原因，必然有部分氨氣未能參與反應(yīng)，隨煙氣排放，形成氨逃逸。脫硝過程中同時也會發(fā)生一些不利的副反應(yīng)，催化劑中的活性組五氧化二釩在催化降解NOx的過程中，也會對SO2的氧化起一定催化作用。SO2的活性組分V2O5含量、煙氣溫度的增加而上升，要求控制在1%以下，其反應(yīng)如下：

V2O5+SO2→V2O4+SO3;

2SO2+O2+V2O4→2VOSO4;

2VOSO4→V2O5+SO2+SO3。

　　另外，鍋爐燃燒也會產(chǎn)生一部分SO3，逃逸氨和這些燃燒產(chǎn)生的以及在SCR脫硝裝置區(qū)域轉(zhuǎn)化生成的SO3發(fā)生反應(yīng)，生成硫酸銨和硫酸氫銨，反應(yīng)如下：

NH3+SO3+H2O→NH4HSO4;

2NH3+SO3+H2O→(NH4)2SO4。

　　硫酸銨和硫酸氫銨的形成互相起一定的促進(jìn)作用，硫酸銨為干燥固體粉末，對空預(yù)器幾乎無影響，而硫酸氫銨是一種粘性很強(qiáng)的物質(zhì)，當(dāng)其到達(dá)空預(yù)器冷端時，由于溫度低于硫酸氫銨熔點(diǎn)，它會凝結(jié)在換熱元件上，同時煙氣中的粉塵也會附著在上面，蒸汽吹灰都很難將其清除。如果產(chǎn)生的硫酸氫銨量達(dá)到一定程度，就很容易導(dǎo)致空預(yù)器的堵塞，危及到機(jī)組的安全運(yùn)行。