明晟環(huán)保氨法脫硫：SCR脫硝運行中存在的問題及預防

明晟環(huán)保氨法脫硫：SCR脫硝運行中存在的問題及預防

一、脫硝工藝一般性原理

氮氧化物是造成大氣污染的主要污染源之一。通常所說的氮氧化物NOx有多種不同形式：N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4和N2O5，其中NO和NO2是重要的大氣污染物。我國氮氧化物的排放量中70%來自于煤炭的直接燃燒，電力工業(yè)又是我國的燃煤大戶，因此火力發(fā)電廠是NOx排放的主要來源之一。

研究表明，煤中含氮化合物在燃燒過程中進行熱分解，繼而進一步氧化而生成NOx?？刂芅Ox排放的技術(shù)措施可分為一次措施和二次措施兩類：一次措施是通過各種技術(shù)手段降低燃燒過程中的NOx生成量(如采用低氮燃燒器);二次措施是將已經(jīng)生成的NOx通過技術(shù)手段從煙氣中脫除(如SCR)。

從NOX的生成機理來講，其可以分為三類，即燃料型、熱力型、快速型。

煙氣脫硝是目前發(fā)達國家普遍采用的減少NOx排放的方法，應用較多的有選擇性催化還原法(Selectivecatalyticreduction，以下簡稱SCR)和選擇性非催化還原法(Selectivenon-catalyticreduction，以下簡稱SNCR)。其中，SCR的脫硝率較高。

對于SCR工藝，選擇的還原劑有尿素、氨水和純氨等多種還原劑(CH4、H2、CO和NH3)，可以將NOx還原成N2，尤其是NH3可以按下式選擇性地和NOx反應：

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O

2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O

通過使用適當?shù)拇呋瘎?，上述反應可以?00～450℃的范圍內(nèi)有效進行。在NH3/NOx為1(摩爾比)的條件下，可以得到80%～90%的脫硝率。在反應過程中，NH3有選擇性地和NOx反應生成N2和H2O，而不是被O2所氧化。(4NH3+5O2→4NO+6H2O)

選擇性反應意味著不應發(fā)生氨和二氧化硫的氧化反應過程。然而在催化劑的作用下,煙氣中的一小部分SO2會被氧化為SO3,其氧化程度通常用SO2/SO3轉(zhuǎn)化率表示。在有水的條件下,SCR中未參與反應的氨會與煙氣中的SO3反應生成硫酸氫銨(NH4HSO4)與硫酸銨【(NH4)2SO4】等一些不希望產(chǎn)生的副產(chǎn)品。其副反應過程為:

2SO2+1/2O2→2SO3

2NH3+SO3+H2O→(NH4)2SO4

NH3+SO3+H2O→NH4HSO4

二、建設(shè)、運行中存在的問題

1、催化劑活性控制

SCR反應塔中的催化劑在運行一段時間后其反應活性會降低,導致氨逃逸量增大。SCR催化劑活性降低主要是由于重金屬元素引起的催化劑失效、飛灰與硫酸銨鹽在催化劑表面的沉積引起的催化劑堵塞、飛灰沖刷引起的催化劑磨蝕等3方面的原因。

建設(shè)階段一般根據(jù)設(shè)計脫硝效率在SCR反應塔中布置2～4層催化劑。工程設(shè)計中通常在反應塔底部或頂部預留1～2層備用層空間,即2+1或3+1方案。采用SCR反應塔預留備用層方案可延長催化劑更換周期,一般節(jié)省高達25%的需要更換的催化劑體積用量,但缺點是煙道阻力損失有所增大。

在運行中，首先應加強對入爐煤質(zhì)的監(jiān)督，減少重金屬等有害物質(zhì)對催化劑的影響。同時應加強對催化劑層的監(jiān)護，保證聲波吹灰連續(xù)運行，一般間隔10分鐘進行一組吹掃，當催化劑層壓差增大，可以適當提高吹灰頻率，并保證蒸汽吹灰每8小時進行一次，值得注意的是，蒸汽吹灰疏水一定要充分，否則將造成催化劑致命的傷害。

2、催化劑運行溫度控制

不同的催化劑具有不同的適用溫度范圍。當反應溫度低于催化劑的適用溫度范圍下限時，在催化劑上會發(fā)生副反應，NH3與SO3和H2O反應生成(NH4)2SO4或NH4HSO4，減少與NOx的反應，生成物附著在催化劑表面，堵塞催化劑的通道和微孔，降低催化劑的活性。另外，如果反應溫度高于催化劑的適用溫度，催化劑通道和微孔發(fā)生變形，導致有效通道和面積減少，從而使催化劑失活;溫度越高催化劑失活越快。

運行中，加強對省煤器出口煙溫的控制，保證省煤器出口溫度與催化劑要求的反應溫度相適應，溫度過低，會影響反應效率，造成氨逃逸率增加，溫度過高，容易造成催化劑的燒結(jié)損壞。一般催化劑廠家要求溫度范圍在300~420℃之間。

3、噴氨量控制

還原劑NH3的用量一般根據(jù)期望達到的脫硝效率，通過設(shè)定NH3和NOx的摩爾比來控制。催化劑的活性不同，達到相同轉(zhuǎn)化率所需要的NH3/NOx摩爾比不同。各種催化劑都有一定的NH3/NOx摩爾比范圍，當摩爾比較小時，NH3和NOx的反應不完全，NOx的轉(zhuǎn)化率低;當摩爾比超過一定范圍時，NOx的轉(zhuǎn)化率不再增加，造成還原劑NH3的浪費，泄漏量增大，造成二次污染。

       噴氨量過小，達不到相應的脫硝效率，這是因為催化劑活性變小后，噴氨需求量相應增大，為了控制氨逃逸率<3%，減少了氨用量。相反，如果噴氨量過大，會造成硫酸氫銨(NH4HSO4)產(chǎn)生量增加，堵塞下游空預器，嚴重時還會導致風機失速，影響安全運行。故對于噴氨量的控制要及時進行調(diào)節(jié)。

4、NH3與煙氣的混合

NH3與煙氣的混合程度十分重要，如混合不均，即使輸入量大，NH3和NOx也不能充分反應，不僅不能到達有效脫硝的目的，還會增加NOx的泄漏量。當速度分布均勻，流動方向調(diào)整得當時，NOx轉(zhuǎn)化率、液氨泄漏量及催化劑的壽命才能得到保證。

      采用合理的噴嘴格柵，并為NH3和廢氣提供足夠長的混合通道，是使NH3和廢氣均勻混合的有效措施。在運行中，應加強對噴氨均勻性的判斷，當脫硝效率下降，而氨逃逸率上升時，可以判斷NH3與煙氣的混合異常，這一異常經(jīng)常是噴氨噴嘴堵塞或者混合格柵磨損、變形導致，應利用停爐檢查機會進行修復。

5、運行中的防爆

SCR脫硝系統(tǒng)采用的還原劑為氨(NH3)，其爆炸極限(在空氣中體積%)15.7%～27.4%，為保證氨(NH3)注入煙道的絕對安全以及均勻混合，需要引入稀釋風，將氨濃度降低到爆炸極下限以下，一般應控制在5%以內(nèi)。

在運行中，應加強對稀釋風機的檢查和維護，兩臺稀釋風機投入連鎖保護運行。當一臺稀釋風機掉閘或者是稀釋風母管壓力低，應及時自動聯(lián)啟另一臺風機運行，否則應緊急停運噴氨系統(tǒng)，退出脫硝運行。

隨著全國各火力發(fā)電廠脫硝系統(tǒng)的投運，必然有越來越多的問題會暴露出來，筆者就目前脫硝運行存在的一些問題進行了總結(jié)，期望對脫硝的安全、經(jīng)濟運行有所幫助。讓我們共同努力，為《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011)的順利實施，為減少燃煤電廠氮氧化物的排放，讓藍天更藍、白云更白，做出自己的貢獻。

明晟環(huán)保氨法脫硫技術(shù)以化工的理念解決環(huán)保問題,運用世界一流的氨法脫硫核心技術(shù)真正解決氣溶膠與氨逃逸的技術(shù)性難題，真正達到超低排放，實現(xiàn)變廢為寶的目的。