SCR脱硝技术在电厂燃煤炉上的应用

SCR脱硝技术在电厂燃煤炉上的应用

刘鹏

广东粤华发电有限责任公司广东广州510731

摘要：针对瑞明发电厂#2炉进行SCR改造后的运行进行细致的分析，主要讲述了SCR脱硝技术，对锅炉SCR改造后如何运行进行了总结，为运行中如何控制NOx的排放提出了可操作的指导建议。

关键词：SCR；SNCR；氮氧化物；脱硝

1．主要设备简介及主要技术参数

本锅炉为上海锅炉厂生产SG—420/13.7—M756超高压中间再热自然循环汽包炉，平衡通风，“∏”型露天布置，四角切圆燃烧，固态排渣，钢筋混凝土构架，配有两台钢球磨煤机，中间仓储式热风送粉系统【1】。2009年由浙江大学完成低NOx燃烧器改造和SNCR脱硝改造。2011年12月完成了#2炉尾部受热面加装SCR脱硝装置（SelectiveCatalyticReduction，选择性催化还原法），形成了SNCR/SCR混合型烟气脱硝技术，即利用原有炉内SNCR系统的还原剂制备、稀释、喷射、控制系统的基础上，加装烟气尾部脱硝装置（SCR），组成SNCR/SCR联合脱硝工艺。利用尿素热解生成的氨作还原剂，与烟气中的NOx进行反应生成氮气和水，从而进一步降低烟气中的NOx排放。

2.SCR脱硝技术概述

SCR是目前国际上技术最成熟、应用最广泛的烟气脱硝技术，具有脱除效率高、无副产物、不形成二次污染，装置结构简单，运行可靠，便于维护等优点。反应原理为：在催化剂作用下，向烟气中喷入氨，将NOX还原成N2和H2O。

2.1SCR化学反应机理

SCR的化学反应机理比较复杂，但主要的反应是NH3在一定的温度和催化剂作用下，有选择地把烟气中的NOx还原为N2，其过程涉及到数十个反应方程，但主要的反应过程可用以下方程来表示：4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O

在没有催化剂的情况下，这个反应的理想温度是850℃～1050℃，即选择性非催化还原技术（SNCR）。这一温度窗口很狭窄，当温度高于1100℃时，氨气会氧化成NO，而且NOx的还原速度也会很快降下来；当温度低于800℃时，反应速度会很慢，NOx被还原的量很少，此时就需要添加催化剂，这就是选择性催化还原技术。根据所用催化剂的种类，反应温度可以选择在250℃～420℃之间，甚至可以低到80℃～150℃。

2.2影响SCR脱硝效率的主要因素

2.2.1催化剂

催化剂活性越高，氨气与烟气中的NOx反应越剧烈，在一定结构反应器中采用的还原剂——氨的剂量越少，即NH3/NOx小；同样，在相同的NH3/NOx下，采用活化性高的催化剂有利于小尺寸反应器的运行。总的来说，一定NH3/NOx、反应器尺寸条件下，催化剂活性越大，降低NOx生成量的可能性就越大。常用的催化剂是TiO2、FeO和活性炭等，最常用的催化剂是TiO2加活性元素（钒的氧化物V2O5、钨WO3、钼等）【4】。理论上，1mol的NOx需要1mol的NH3脱除，NH3量不足会导致NOx的脱除效率降低，但NH3量又会带来NH3对环境的二次污染，通常喷入的NH3量随着机组负荷的变化而变化。

催化剂性能的下降、氨逃逸的测量不准确造成系统的氨逃逸过高。

2.2.2反应温度

反应温度在一定程度上决定着还原剂——氨与烟气中NOx的反应速率，同时也影响催化剂的活性。一方面，当烟气温度低时，不仅会因催化剂的活性降低而使NOx的脱除效率降低，而且喷人的NH3还会与烟气中的SOx反应生成硫酸氨附着在催化剂的表面；另一方面，当烟气温度高时，NH3会与02发生反应，导致烟气中的NOx增加。因此，在锅炉设计和运行时，选择和控制好烟温尤为重要【3】。

3.SCR系统投入运行后的效果试验

在#2机组大修后，于2012年5月10日至5月20日，对#2炉SCR脱硝装置进行了摸底调试试验。此次试验分为2个阶段进行。第一阶段：在锅炉负280、300、330、360、410、420t/h的工况下进行SNCR系统喷氨量的调整试验。第二阶段：在锅炉350t/h的工况下的SCR的蒸汽扰动试验，以及SNCR喷枪合理匹配试验。表1、表2分别列出了锅炉负荷在280t/h、420t/h的工况下试验数据，通过表1、表2可以看出SCR系统的投运有效的降低了锅炉的NOx排放，达到了排放标准。

4.SCR系统投入后运行中的控制

4.1运行中应注意的关键点

4.1.1使用油点火的锅炉启动时，未燃尽的油污会粘附在催化剂表面，可能会引起催化剂的燃烧，损坏催化剂。所以在启动中要保证油枪雾化良好，防止未燃尽的油污进入尾部烟道。

4.1.2锅炉风机启动前，必须投入SCR装置的声波吹灰装置，检查吹灰系统投运正常后，方可启动锅炉引、送风机，以防止SCR催化剂表面积灰，正常运行中，保持SCR声波吹灰长期投入，锅炉停运后，待风机全部停止方可停止声波吹灰系统。

4.1.3为了保证催化的寿命，催化剂对SNCR系统的投入温度有一定的要求，所以规定锅炉升炉过程，可在60WM附近投入脱硝喷枪通水运行，待反应器进烟温升至＞280℃再喷入尿素溶液，正式投运脱硝。

4.2运行中的调整

锅炉启动后，在SNCR和SCR未投入之前应对锅炉的各个系统进行合理的调整，控制NOX的原始值达到最低，以减少喷氨量。各系统调整建议如下：

4.2.1制粉系统的运行调节

单独SNCR运行我们可以看出，无磨、单磨、双磨运行中，无磨和单磨运行NOx的排放是较低的，因此运行人员应该合理的配置制粉系统的运行方式，尽可能的创造无磨和单磨运行方式，尽量减少三次风带粉，比如在锅炉负荷比较低的时候（<310t/h），应该使制粉系统保持最大出力，提高粉仓粉位，创造停磨时间。在高负荷时，应该尽量减少三次风带粉量。

4.2.2给粉机的调节

应该尽量考虑提高下两层给粉机转速，让下两层给粉机多带粉运行，尽量减小上层给粉机转速，在负荷较低时，可以停止一个或两个上层给粉机的运行。增加下两层给粉转速，配合二次风的调节，刻意的创造出下面两层给粉缺氧燃烧的氛围，使下两层给粉的燃烧滞后，从而降低该区域的热负荷，抑止NOx的大量生成。

4.2.3二次风的调节

二次风的调节是降低NOx运行调节的关键，一般认为，创造还原性燃烧气氛可以有效的减少燃烧过程中燃料型NOx的生成，在实际运行中，由于下二次风要起托火的作用，不能关得太小，在此条件下，可以通过减少中二次风和上二次风的风量，配合于下两层给粉的增加，使下两层燃烧器所处燃烧区煤粉的燃烧处于相对缺氧的还原性气氛，从而达到降低燃料型NOx生成的目的。

4.2.4锅炉出口氧量的控制

出口氧量过高将导致排烟损失增大，而且燃料在高氧量下燃烧将对NOx的生成产生负面的影响，但是控制过低的出口氧量运行则会使飞灰可燃物含量增大，降低锅炉效率，所以在运行中，应该二者兼顾。从以前进行的低氧燃烧试验和试验结果来看，炉膛出口氧量控制在2.7％～3.3％之间为宜。

5.结束语

如何来调整控制NOX的排放，要根据各个锅炉的特点，可以选择SNCR、SCR、以及SNCR/SCR混合型烟气脱硝技术，并综合的考虑各层风、粉的配置，同时兼顾锅炉运行的经济性，通过合理的调节，可以达到一个较满意的效果。

参考文献

[1]锅炉集控运行规程［S］.广东粤华发电有限责任公司

[2]葛荣良.火电厂脱硝技术与应用以及脱硫脱硝一体化发展趋势[J].上海电力，2007，（05）.

[3]杜黎明，刘金荣.燃煤锅炉同时脱硫脱硝技术工艺性分析[J].中国电力，2007，（02）.

[4]周芸芸，钱枫，付颖.烟气脱硫脱硝技术进展[J].北京工商大学学报（自然科学版），2006，（03）.

作者简介：刘鹏（1987年6月），男，河南省人，毕业于长沙理工大学热能与动力工程专业，电力运行助理工程师，现从事集控运行工作。