超低排放形势下 SCR脱硝系统运行存在问题与对策.docx

超低排放形势下SCR脱硝系统运转存在问题与对策摘要：在选择性催化还原(SCR)超低排放实施过程当中出现的脱硝系统运转的氮氧化物排放超标的空气预热器硫酸氢铵堵塞加重等问题分析其主要在SCR反应器中超低排放对NH3/NOx排放分布均匀的SO2、SO3转化率的提升优化氨控制要求、最低喷氨温度、催化剂寿命管理等。为此分析了SCR脱硫系统在极低排放条件下运转所涉及的问题和对策。前言“十二五”期间选择性脱硝作为电厂脱硝的主要技术得到了快速发展。在“十三五”期燃煤电厂脱硝系统将进一步完善NO2质量浓度将低于50mg/m3(“标准状态”)。为满足超低排放要求保证机组稳定运转急需解决SCR脱硝系统存在问题。1NOx超低排放存在新问题在现有的SCR脱硝系统中燃煤电厂通过提高脱硝效率(通常为60-80%提高到85-95%)可以产生超低的NOx排放。新出现的各种问题包括：(1)SCR反应器的有效运转不仅需要增加催化剂的用量还需要大大提高脱硝系统入口NH3/NOx混合物的均匀性。(2)催化剂用量的增加提高了SO2催化剂的总氧化速率提高了脱硝系统输出SO3的质量浓度增加了空气预热器内硫酸铵堵塞的风险;(3)当NOx排放的质量限值为50mg/m3时。脱硝系统出口的NOx浓度每天的波动范围为20mg/m3~50mg/m3。应避免过量排放NOx和过量喷氨。(4)提高SCR脱硝效率通常伴随着喷氨量的增加从而进一步提高脱硝系统中最低喷氨温度。(5)为了进一步提高脱硝效率对现有催化剂寿命管理方案进行了修改主要是通过设计催化剂的方案对催化剂寿命管理策略进行了调整。2问题分析及对策(1)NH3/NOx混合均匀性。图1显示了氨氮摩尔比变化对脱硝效率和氨排放的影响。如图1所示随着氨氮摩尔比和效率的增加氨排放量渐渐增加SCR脱硝反应氨逃逸量的增加趋势大大加快尤其是当脱硝效率超过90%时也增加了硫酸氢铵堵塞的风险。反应效果还取决于反应器内燃烧气体的流量。表2显示了氨摩尔比偏差对脱硝性能的影响。由图2可知在催化体积一定时当脱硝系统进口氨氮摩尔比分布偏差为5%时氨逸出量在1μL/L范围以内。当氨氮摩尔比分布偏差增大到12%时氨逸出量快速增加超过5μL/L。以上分析表明去除效率越高燃烧气体中NH3和NOx混合物的均匀性越高。氨排放量控制越困难空气预热器内硫酸氢铵堵塞的可能性越大。建议定期进行喷氨优化试验将喷氨量调整到最佳值。避免SCR反应器出口截面氨逃逸量过多提高输出系统脱硝的运转节余。由于脱硝系统不具备双向注氨控制功能应优化喷氨量。(2)为了获得很低的NOx排放量通常需要增加脱硝系统的喷氨量。脱硝催化剂大多采用“两用一备”或“三用一备”的模式。我发电厂的脱硝系统入口NOx浓度为400mg/m3脱硝效率为80%。为了实现超低的NOx排放添加了第三层备用催化剂。试验结果表明当脱硝率提高到90%以上时SNR出口NOx浓度由44.6mg/m3降至34.2mg/m3排放氨气由4.4μL/L降至0.9μL/L。第一层催化剂有助于NOx的去除而第三层催化剂主要用于去除NH3NH3不参与NOx的去除。上游脱硝系统催化剂体积增大的同时脱硝反应器输出SO3的质量浓度增加。因此随着催化剂用量的增加NOx排放量很小而脱除系统中SO3的质量浓度快速增加。这增加了预热器中硫酸氢铵堵塞的风险。空气预热器中硫酸氢铵的生产控制为了降低脱硝反应器出口烟气中SO3的质量浓度保证排放质量。降低SO2氧化速率可以包括：(a)减少催化剂的使用;(b)控制催化剂中钒的含量;(c)通过改变燃烧和掺杂来降低煤中的硫含量。(3)喷氨控制。脱硝系统具备较高的脱硝效率。当锅炉运转工况发生较大变化时SCR脱硝系统输入的NOx浓度变化不大。当NOx质量浓度为50mg/m3时。NOx排放的质量浓度通常固定在较低值。在电厂运转中SCR脱硝系统的NOx浓度设定为35mg/m3脱硝效率为92%。当入口NOx质量浓度计算500mg/m3时当出口NOx质量浓度为50mg/m3时相应的脱硝效率为90%;因此电厂实际运转中的脱硝效率在90%-96%之间。脱硝系统的运转效率接近SCR技术的临界值在NOx排放达标的情况下过量喷氨的风险较大。(4)最低喷氨温度。当催化剂在低温下运转时催化剂孔内会产生硫酸铵导致催化剂微孔堵塞。气体中的NH3和NOx还原剂很难达到催化剂的活性位置催化活性降低了催化微孔中形成硫酸铵的有害现象SO3、NH3和H2O是低温燃烧气体它的形成过程是：SO3+NH3+H2O→NH4HSO4(1)硫酸氢铵的产量与烟气中SO3、NH3和H2O的含量成正比。SO3含量对最低氨温的影响最大其次是NH3和H2O。由于脱硝系统的NOx出口浓度由100mg/m3降低到50mg/m3因此脱硝系统运转要避免机组长时间在低负荷运转