氨逃逸形成的原因以及控制措施

    一、概述

    某發電廠鍋爐脫硝SCR采用垂直煙道三層設計，脫硝SCR前的取樣測點安裝在省煤器后噴氨格柵前的垂直煙道，煙道截面積14500*3000mm，水平安裝單點氮氧化物、O?測量取樣探頭；脫硝SCR后的取樣測點安裝在SCR反應區后空預器前水平煙道，煙道截面積為12550*3500mm，垂直安裝單點氮氧化物、O?測量取樣探頭，單路煙氣取樣探頭直接插入煙道內長度1500mm。

   二、氨逃逸率高的危害

    在SCR煙氣脫硝工藝中，氨逃逸率的控制至關重要。因為如果控制不好，不僅使脫硝成本增加，而且機組安全運行也受到威脅。其危害性主要表現在以下幾方面：

    （1）鍋爐尾部煙道及空氣預熱器換熱面腐蝕積灰堵塞。

    （2）由于兩臺空預器堵塞后阻力不同，造成低負荷、低煙氣量時引風機發生搶風現象，造成爐膛負壓大幅波動，危機機組安全運行;同時由于空預器的堵塞不均勻，引起一、二次風壓和爐膛負壓周期性波動嚴重時可能由于空預器堵塞機組被迫停運檢修。

    （3）催化劑中毒。在SCR脫硝工藝中，盡管二氧化硫氧化成三氧化硫的轉化率較低，二氧化硫在SCR催化劑表面還是有可能氧化成三氧化硫，在較低溫度下三氧化硫與氨氣結合成的硫酸氫銨或硫酸銨附著在催化劑表面，催化劑反應性能下降。

   三、氨逃逸率高的原因

    氨逃逸率，一般來說，為SCR脫硝工藝出口，未參與還原反應的NH?與出口煙氣總量的體積占比，一般計量單位為ppm,如果用質量占比，為mg/m3，也叫氨逃逸濃度。在SCR脫硝工藝過程中，氨逃逸率高的原因主要有：

    （1）脫硝煙氣流場不均勻，造成局部噴氨量過大引起逃逸率偏高;

    （2）催化劑中毒后，催化劑反應性能下降，使得脫硝過程中噴氨過量;

    （3）機組在網長時間低負荷運行SCR系統入口溫度偏低，導致反應轉化比例偏低，存在氨消耗量偏大。

    （4）霧化風量偏小，噴槍霧化不好，氨水與煙氣不能充分混合，將產生大量的氨逃逸。

    （5）氨水濃度，氨水濃度配置，濃度高低無法受控，憑著感覺配置，就目前鍋爐而言，基本上氨水濃度高，氨水調閥開度過小，霧化不好易自關，導致氨逃逸高，操作難度大。

    （6）燃燒波動時，SNCR入口煙氣中的NOX濃度大幅波動，往往會加大噴氨量，機械地實現“達標排放”，過量的氨水，可導致氨逃逸增加，直接危及爐后設備和系統安全運行。

    另一方面也由于低負荷時風量偏低，流場不均也進一步擴大了硫酸氫氨的沉積區域;

    四、氨逃逸率高的治理

    4.1流場不均

    對于噴氨流量分布不均造成的氨逃逸偏差，可以通過調整氨水噴槍前的球閥控制，在平時操作中盡可能使旋轉噴槍槍頭朝下，增加反應時間，每只槍噴氨分布均勻（其操作看壓力降），NH?與NO充分反應，降低NH?/NO摩爾比，從而降低氨逃逸，達到脫硝效率與運行費用的平衡。氨逃逸濃度增加還與氨水噴槍噴嘴密切相關，當氨水噴槍噴嘴堵塞時將加劇逃逸氨的產生，應在鍋爐運行過程中檢查氨水噴槍，及時疏通或更換，確保氨水噴槍正常投運。

    4.2催化劑中毒

    為防止噴氨過量導致催化劑中毒，在鍋爐運行中應進行有針對性的調整。

    （1）通過燃燒控制脫硝入口氮氧化物值不要過高，嚴格控制脫硝入口氮氧化物濃度不超過450mg/Nm3。因空磨通風時脫硝入口氮氧化物濃度會快速升高，在同樣三氧化硫濃度下，脫硝入口氮氧化物濃度越高，硫酸氫銨露點溫度越高，為防止硫酸氫銨生成，禁止磨煤機長時間空磨通風；

    （2）制脫硝出口氮氧化物值不要過低，防止噴氨過量。負荷穩定時該鍋爐爐脫硝出口氮氧化物自動調節定值設定90mg/Nm3，負荷變動或啟停磨時可手動下調脫硝出口氮氧化物自動調節定值，設定值該鍋爐2爐一般不應低于60mg/Nm3，工況穩定后應及時回調至正常，防止過量噴氨。

    嚴格控制脫硝SCR出口煙氣中氨氣逃逸率平均值＜3ppm。當氨逃逸顯示偏高＞1ppm時，適當提高氮氧化物定值，但控制脫硫出口折氧前、后氮 氧化物濃度不超100mg/Nm3；

    （3）入爐煤平均硫份控制0.5%以下，低負荷時控制入爐煤硫份0.45%以下，以降低硫酸氫銨的生成幾率。

    （4）低負荷期間，注意飛灰含碳量不要過高，注意燃燒配風調整，防止燃燒不完全，造成空預器沉積煤粉。

    （5）鍋爐投油期間要注意鍋爐燃燒調整和就地油槍看火檢查，發現著火不好應及時調整，火檢好轉盡快退出，投油期間保持空預器連續吹灰。

    4.3SCR系統入口溫度偏低

    下圖是脫硝效率與SCR系統入口溫度的關系。

脫硝效率與溫度的關系

    目前在網火電機組利用小時數大幅降低，機組長時間低負荷運行是普遍狀況。當鍋爐低負荷運行時，SCR系統入口溫度顯著下降，從該圖可以看到因為催化劑活性下降造成氮氧化物轉化效率偏低，另一方面過量噴入的氨氣還會與三氧化硫生成硫酸氫銨吸附在催化劑表面造成催化劑中毒進一步加深。

    針對此類情況及日益嚴苛的環保控制要求，該爐進行了SCR系統省煤器旁路加裝改造，省煤器旁路煙氣擋板采取兩個調節擋板，來調節兩側熱煙氣與省煤器出口的冷煙氣比例。鍋爐負荷越低，擋板開度越大。目前來看基本能維持SCR系統入口溫度在300℃以上，能達到預期效果。

    4.4霧化風量小

    霧化風對于脫硝反應明顯，也直接決定著氨逃逸，而氨水能否充分的霧化與風量成正比關系，為提高氨槍霧化效果，需提高壓縮空氣壓力在350kpa以上。

    4.5氨水濃度

    當鍋爐燃燒擾動時要及時根據脫硝反應器入口的NOx含量對氨水進行調整分配，防止氨逃逸過大或兩側偏差大，甚至因為調整不到位帶來的環保超標問題。鍋爐負荷變化會導致鍋爐煙氣量、煙氣溫度及SCR入口濃度變化。當鍋爐負荷降低時，煙氣量減少，煙氣中氮氧化物含量降低使得SCR反應器內流速降低，煙氣在催化劑上停留時間增加，提高了脫硝效率，從而降低了氨逃逸濃度。

    4.6燃燒

    燃煤鍋爐，脫硝反應區處在高灰塵區，會在反應區積累灰塵，積灰將會使反應變差，氨逃逸增加。鍋爐運行過程中SCR反應器每周至少吹灰一次，清除SCR反應器積灰提高SCR反應器效率，降低氨逃逸濃度。

    4.7其他影響因素及防范

    鍋爐煙氣在SCR反應器停留時間為0.1～0.2s，為使鍋爐煙氣中殘留氨水與煙氣中的氮氧化物在催化劑作用下有足夠反應時間，降低鍋爐SCR反應器出口氮氧化物、氨逃逸濃度，通常選擇降低鍋爐爐膛負壓的方式進行，鍋爐運行過程中鍋爐爐膛負壓控制在-30～-50Pa之間，鍋爐燃燒穩定，在SCR反應器出口氮氧化物達標排放前提下、氨逃逸濃度能有效控制。當氨逃逸過大不好好控制的話會生成的硫酸氫銨，不僅會造成催化劑層的失效和空預器堵塞，更會造成更大的嚴重問題，腐蝕設備降低壽命。

  五、總結

    總的來說，SCR脫硝技術作為較為成熟的脫硝技術在理論方面已比較完善，但在實際的運行過程中仍存在相應的問題。氨逃逸率高作為同類型鍋爐運行中存在的普遍問題應加以重視，了解氨逃逸率高的原因，做好應對及整改措施，杜絕氨逃逸率高引發的鍋爐限負荷或停爐故障的發生。

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