实践与改进：烟气脱硝方法优化

许多电厂锅炉采用低氮燃烧器+选择性催化还原法（SCR）烟气脱硝技术提高脱硝效率，其措施如下：采用SNCR+SCR组合技术；采用三层催化剂，两用一备，有效降低氨逃逸率，防止空气预热器堵塞；对锅炉脱硝SCR区域各喷氨支路分门进行调整开度，确保反应器内喷氨均匀，降低液氨单耗；降低氨或尿素系统的能耗，提高系统安全性。

3.3.3.1　某电厂#1和#2机组的SCR脱硝系统改造

某电厂1 000 MW机组脱硝系统改造情况如下［28］。

1）问题

原锅炉脱硝系统出口NOx含量偏高，环保指标不达标；SCR出口与烟囱排烟出口NOx测量偏差大；脱硝氨站的设计出力不能满足特殊工况下低NOx排放要求，影响机组脱硝效率；脱硝系统积灰严重，催化剂大面积磨损，大大降低了脱硝效率；脱硝系统引起空气预热器腐蚀和严重积灰。

2）解决措施

针对脱硝系统出现的以上问题，解决措施如下：

（1）优化燃烧调整 锅炉低氧燃烧；精准控制风煤比例，调整制粉系统风量和燃尽二次风，控制末端碳的燃尽度，使SCR的入口烟气NOx含量控制在350 mg/Nm3以下。

（2）改进氨喷射系统及导流板 调整喷嘴的喷氨/NOx摩尔比。通过模化试验，重新对烟道导流板、氨喷射系统静态混合器、催化剂层上部整流板优化设计，更换导流整流板，使烟气分布的均匀性偏差控制在合理范围内。

（3）合理布置探头，改善烟气流场 系统运行发现原设计安装在烟道中部的SCR进、出口采样探头的取样代表性差［见图3-15（a）］。通过网格法测定，SCR入口NOx浓度分布比较均匀，受烟气流场、喷氨的不均匀性，使SCR出口NOx浓度沿宽度和深度方向有较大变化。

图3-15　探头取样样式对NOx浓度的影响

（a）取样探头位置在烟道中间 （b）探头布置在烟道外部的旁路取样管上

为此，采用插入式的旁路取样管方式，实现多点取样。在SCR出口烟道上分别引出两路旁路取样管至空气预热器出口烟道，利用烟道之间的差压实现旁路管道的烟气流动，将烟气分析系统的取样探头测点布置在烟道外部的旁路取样管上。旁路管插入烟道部分，贯穿整个烟道截面，在管道上每隔一段距离开取样孔，在烟道壁处汇成一路，以求在一定程度上均匀混合，提高采样的代表性，保证了SCR出口NOx与烟囱排烟NOx趋势的一致性［见图3-15（b）］。

（4）针对氨站采取的措施 原设计2台机组脱硝系统共用l套氨系统，配SWPNH3-1100型液氨蒸发器，一运一备。蒸发器为蒸汽加热水浴式汽化器。实际上在2台机组满负荷时段，当SCR入口NOx含量超过450 mg/Nm3时，将造成液氨蒸发器水温达不到设计值80℃，2台炉SCR脱硝系统入口供氨管道压力偏低，影响机组的脱硝效率。后来改换2台液氨蒸发器VSWP-NH3-1500型，满足了2炉各种工况的供氨需求。

（5）针对催化剂磨损严重甚至出现整块脱落（见图3-16）采取的措施 在等级检修时，更换全部催化剂，增大了催化剂层的体积，将备用层增加为第三层催化剂，将每层催化剂高度由1 606 mm增至1 906 mm。同时，对烟道各导流板、整流板进行更换，优化烟气流场，降低流动阻力。

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图3-16　催化剂磨损积灰情况

（6）吹灰系统改造 每层催化剂的上方原装4台耙式吹灰器，再加装7台声波清灰器，防止灰尘黏合、沉积在催化剂和SCR反应器内的表面上。在声波吹灰器连续工作、耙式蒸汽吹灰器吹灰频率由每班1次改为每班2次后，有效地避免了催化剂积灰现象。

（7）防止空气预热器腐蚀和堵灰 全部更换脱硝催化剂后控制氨逃逸率，降低碳酸氢铵（NH4HSO4）的生成量。

在机组等级检修期间，对空气预热器蓄热片改造，冷端蓄热片全部为搪瓷元件，降低NH4HSO4在蓄热片上的沉积量，有利于积灰的清除。

通过对#1和#2机组的SCR脱硝系统的改造，2台机组脱硝系统出口NOx浓度分别达到了22.4 mg/Nm3和25.84 mg/Nm3，NH3的逃逸率降低，改善空气预热器腐蚀、堵灰及烟气侧差压，炉膛负压稳定在-30～-50 Pa范围内，各参数均达到了预期效果。

3.3.3.2　运维管理

在脱硝系统运行过程中，要加强对系统的运行和维护管理［29］，主要包括如下4个方面。

1）催化剂活性控制

SCR反应塔中的催化剂在运行一段时间后其反应活性降低，氨逃逸量增大。其原因主要由重金属元素如氧化砷引起催化剂中毒、飞灰与硫酸铵盐在催化剂表面的沉结引起催化剂堵塞以及飞灰冲刷引起的催化剂磨蚀等降低了催化剂活性。

采用SCR反应塔预留备用层方案可延长催化剂更换周期，一般节省高达25%的需要更换的催化剂体积用量，但烟道阻力损失有所增大。

为避免催化剂层压差增大，可以适当提高吹灰频率，并保证蒸汽吹灰每8小时进行1次。

2）烟气温度控制

不同的催化剂具有不同的适用温度范围。一般催化剂温度范围在300～420℃之间，当处于烟气温度下限时，会在催化剂上发生副反应，NH3与SO3和H2O反应生成（NH4）2SO4或NH4HSO4，温度越高，越容易造成催化剂的烧结损坏，催化剂失活加快。

3）喷氨量控制

还原剂NH3的用量通过设定NH3和NOx的摩尔比来控制。控制氨逃逸率小于3%，减少了氨用量。当摩尔比较小时，NH3与NOx反应不完全；当超过一定范围时，NOx的转化率不再增加，造成还原剂NH3的浪费，泄漏量增大，造成二次污染。NH3与烟气混合度也十分重要，需要调整足够的混合时间。

4）防爆

系统采用的还原剂为氨（NH3），其爆炸极限（在空气中体积分数）为15.7%～27.4%。运行时氨浓度一般应控制在5%以内。2台稀释风机投入联锁保护、自动联启运行，以防不测。