燃煤锅炉脱硝系统供氨管路堵塞原因分析及对策

燃煤锅炉脱硝系统供氨管路堵塞原因分析及对策

任力

（中国启源工程设计研究院有限公司陕西省西安市710077）

摘要：随着国家越来越严格的环境保护法律、法规和标准执法的增加，对采用可控硅脱硝系统在确保电厂烟气排放标准的前提下，同时提高脱硝系统操作运行的连续性、可靠性以及经济实惠，如何准确和经济优化脱硝系统具有一定的研究价值。

关键词：燃煤锅炉；脱硫系统；供氮管路；堵塞原因；对策；分析

引言：目前的动力供给主要由燃煤提供，但在提升能源供给的同时，燃煤过程中产生大量的氮氧化物，主要包含NO、N2O及NO2。如果不及时地对燃煤所产生的氮氧化物采取有效的控制，会对我们的生活带来严重的负面影响。为了能够消除这种现状，必须采取更经济、更准确化的脱硝系统来降低在燃煤过程中产生的氮氧化物，因而优质的脱销系统具有一定的研究价值。

1.现阶段我国燃煤的脱硝状况

我国与发达国家比较，无论在燃煤技术应用方面，还是在脱硝技术应用方面，均存在一定的差距。从我国在脱硝工艺方面来看，我国绝大部分燃煤机组采用选择催化剂的脱硝工艺方法，因为选择催化剂的脱硝方法实现起来结构简单，脱硝率高，且在脱硝过程中不产生副产物，这种工艺在国际上应用也较为广泛。从脱硝技术和设备来看，我国大部分燃煤企业以引进国外先进技术为主，个别企业在引进的同时进行消化、吸收和创新，还开发了具有自主知识产权的选择催化剂的脱硝方法的关键技术。

2.脱硝系统工艺原理

脱硝技术主要采用选择性催化还原的方法，其主要发生在反应器中的催化剂、氨、和烟气在催化剂的作用下产生反应，从而中和了氮氧化物。混合气体由于受到催化剂的作用，与烟气混合后进入SCR反应器，SCR反应器操作温度可在310℃-410℃的范围，SCR反应器的位置位于省煤器和空气预热器之间，而在进口和出口处均标有SCR反应器的温度测量，在310℃-410℃温度范围内，控制系统会自动报警并停止氨的供给。脱硝反应生成的水和氮烟雾进入空气预热器。吹灰器过热蒸汽吹扫介质SCR反应器、脱硝设备使用rake风设备。设定清晰的频率根据操作的经验，通常3次/天或根据反应器催化剂前后压差的变化控制。用液氨还原剂气体（氨）脱硝装置。氨供应系统由液氨、氨水箱卸料压缩机、液氨泵、液氨蒸发罐，氨吸收罐、污水池、污水泵系统提供的使用氨脱硝反应。烟气脱硝技术可以达到超过90%的脱硝效率最高，其方法也是最成熟、最可靠的一种脱硝方法。在保证可控硅脱硝效率和氨的逃逸率和二氧化硫得以转换，从而确保安全连续运行的可控硅系统。

3.烟气脱硝系统的技术特点

洞察催化剂性质，根据不同的工程选择合适的催化剂，包括波纹板式、蜂窝板式等等，不受制于一个物种或制造商的催化剂，并通过优化参数，减少催化剂粉尘的风险，保持一个较低的压力降。同时结合催化剂厂家可以给业主提供催化剂管理经验，从而更加便于业主管理催化剂。同时与国外最专业的制造商合作，通过流场模拟使用的物理模型和数学模型技术，精心设计和安排的可控硅系统烟气，喷氨格栅、静态混合器等等，使烟气温度和速度分布在均相催化剂，烟气中氮氧化物和氨混合均匀，可以促使最有效的催化剂的使用，最大程度减少氨的消费，减少灰尘可控硅系统，并保持较低的可控硅系统烟气压力降。

4.脱硝系统的工艺原理

4.1脱硝技术主要采用选择催化剂的脱硝方法

主要发生在催化剂、氨和烟气在催化的作用下发生的反应。混合气体在催化剂的作用下与烟气混合进入脱硝反应器。脱硝反应主要在310℃-410℃的范围内进行，当反应器超出此范围控制系统会自动报警并且停止氨的供给，而脱硝反应的产物水和氮烟雾会进入空气预热器中。氨作还原剂将氮氧化物催化还原为N2，烟气中的氧气很少与氨气反应故放出热量小，烟气脱硝技术的脱销效率可达到90%以上，它是最成熟也是最可靠的一种脱硝技术。

4.2选择性非催化还原脱硝工艺

选择性非催化还原脱硝工艺是将含有氮氧化物基的还原剂（如氨气、氨水或者尿素等）喷入温度为850℃-1150℃的炉膛区域，氨气、氨水和尿素等还原剂通过安装在屏式过热器区域的喷枪喷入，氨气、氨水和尿素等还原剂迅速热分解成氨气和其他副产物，随后氨气与烟气中的氮氧化物进行选择性非催化还原脱硝反应而生成氮气和水。选择性非催化还原法在高温和没有催化剂的情况下，因为通过烟道气流中产生的氨气与烟气中的氮氧化物参与反应，放热量大，效率仅为30%-50%。选择性非催化还原脱硝的典型工艺流程为：氮氧化物经由还原剂、锅炉/窑炉（反应器）、除尘脱硫装置、引风机、烟囱完成分解。非催化还原脱硝还原剂以氨水（尿素溶液）为主，20%氨水溶液（或尿素需增加制备模块制成尿素溶液）经输送化工泵送至静态混合器，与稀释水模块送过来的软化水进行定量的混合配比，通过计量分配装置精确分配到每个喷枪，然后经过喷枪喷入炉膛，实现脱硝反应。

5.脱硝系统工艺技术的优化方案

5.1选择催化剂脱硝的运行情况分析及优化方案

一是利用进口烟气的流量和锅炉的负荷信号作为喷氨的信号源，再利用模糊控制规则进行范围预测，用以获得喷氨控制系统的反馈控制信号；二是采用多点区域测量方法对出口处烟气氮的氧化物进行浓度检测并进行数据处理。这种方法主要采用在出口处固定氮的氧化物的含量的控制方式，同时控制氨气的用量，减少逃逸氨气的排放，从而进一步提高脱硝效果，并且可以控制运行成品。但这种方法需要对多个变量进行检测，逻辑控制比较复杂。

5.2选择性非催化还原脱硝的运行情况分析及优化方案

一是因为选择性非催化剂还原脱硝对反应温度区间的要求较高，温度较低或较高均易造成氨的泄漏。解决方法一：选择适合的还原剂，因为氨水的脱硝反应比尿素的低50℃-100℃，在低温区对于脱氨具有较好的效果；解决方法二：选择合理的喷氨位置。较长的氨停留时间和较好的混合效果均有利于解决氨泄漏的问题；解决方法三：适当添加增加剂可拓宽反应温度的窗口，使选择性非催化还原脱硝的效果显著增加。二是脱硝效率低。造成选择性非催化还原脱硝系统效率偏低的原因及解决方法如下：还原剂分布不均匀，解决措施：重新调整喷枪及各阀门的开度，方便还原剂与烟气中的氮氧化物混合均匀，检查还原剂管道及阀门是否堵塞，检查锅炉的燃烧系统是否正常。

总结：由于我国的空气污染已经引起国家和人民的重视，脱硝技术作为燃煤企业减少废气排放的重要技术，控制理论的脱硝控制系统的优化对燃煤企业起着关键性的作用。目前燃煤企业对脱硝控制和策略还存在很大的问题，但随着脱硝控制系统策略的不断优化，终有一天能够解决脱硝控制系统的诸多问题，从而使脱硝效率得到进一步的提升，进而促进我国燃煤企业的高效发展。以上分析了脱硝技术的工艺及影响因素以及优化设计，介绍了使用选择性非催化还原脱硝和选择催化剂脱销的方法，以期为燃煤企业及环境治理提供借鉴。

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