浅谈烟气温度和热解炉温度对 SCR脱硝系统的影响

浅谈烟气温度和热解炉温度对 SCR脱硝系统的影响

王 迪

大唐淮南洛河发电厂，安徽 淮南 232000

摘 要：随着科学技术的不断发展我国很多燃煤电厂使用了一种比较成熟并且效率较高的烟气脱硝技术，即选择性催化还原脱硝技术。本文叙述了烟气温度以及热解炉温度对SCR脱硝系统和催化剂的影响，并从锅炉的启停，运行烟温高低，事故状态三个方面进行了阐述分析，并针对性对SCR脱硝系统进行了优化设计，制定了防止催化剂损坏的措施，该措施对延长催化剂寿命，降低SCR脱硝机组运行维护具有重要意义。

关键词：SCR, 烟气温度，热解炉温度，脱硝催化剂，堵塞

1 导言

大唐淮南洛河发电厂一、二期4×320MW机组采用上海锅炉厂制造的中间再热强制循环汽包炉。SCR反应器布置在锅炉省煤器与空预器之间，采用择性催化还原（SCR）烟气脱硝工艺，采用尿素为还原介质，脱硝装置按一炉两室布置。每台脱硝装置设计烟气处理能力为相应锅炉BMCR工况时的100%烟气量。催化剂采用蜂窝式及板式结构，按照“2+1”模式布置，反应器安装吹扫装置，主要采用声波吹灰方式，一、二期4×320MW机组脱硝系统还安装有蒸汽吹灰装置。

2 烟气温度对SCR脱硝催化剂的影响

烟气温度是影响脱硝催化剂运行的重要因素，脱硝一般在300～420℃范围内进行，此时催化剂活性最大。当烟气温度低于催化剂反应的适宜温度，在脱硝同时就会有副反应发生，如SO2氧化生成SO3，在低温条件下（<280°C ）SO2与氨反应生成NH4HSO3。而NH4HSO3是一种类似于“鼻涕”的物质会附着在催化剂上，隔绝催化剂与烟气之间的接触，使得反应无法进行并造成下游设备堵塞。如果烟气温度高于催化剂的适宜温度，催化剂通道和微孔会发生变形造成有效通道面积减少使催化剂失活，催化剂能够承受的温度不得高于420℃，超过该限值，会导致催化剂烧结。

2.1锅炉启动时烟气温度变化对催化剂的影响

在锅炉启动过程中，烟气中的铵盐、硫酸、水和其他凝结物低于其各自的露点温度，催化剂将其吸入孔内。温度升高时，这些物质蒸发将导致催化剂孔内压力增大，产生的机械应力可能会引起催化剂损坏。另外锅炉启动时如果油沾污催化剂，在高温下催化剂会产生烧结现象。停炉是随着烟温下降，催化剂容易形成铵盐。

2.2低负荷运行时烟气温度对催化剂的影响

大唐淮南洛河发电厂一、二期机组在负荷低于180WM时，视煤种和吹灰情况，SCR入口烟气温度可能会低于320°C，氨气与烟气中的三氧化硫反应形成铵盐，引起催化剂毛孔堵塞和磨损，降低催化剂的活性。更有可能会造成脱硝系统解列，造成NOx排放超标的风险。由于300MW机组为安徽电网多执行低负荷调峰政策，调峰电量中标常常会降负荷至150MW，为了不造成脱硝系统解列大唐淮南洛河发电厂在执行低负荷调峰是热控重新将脱硝SCR温度保护定值重新定位285°C，目前洛河电厂二期#3机组脱硝效率低下很有可能是烟气温度低引起硫酸氢铵在催化剂上吸附而影响脱硝效率，目前除了更换催化剂没有更好的办法来提高脱硝效率。

2.3发生事故时烟气温度对催化剂的影响

锅炉MFT或者辅机故障等情况可导致烟气温度迅速下降，造成脱硝系统停运，催化剂中含较多残余氨堆积。从所发生的事故的状态分析看，锅炉四管泄露对催化剂的影响最大，锅炉一旦发生爆管，就会有大量蒸汽进入烟气，流经催化剂，泄露处的水蒸气与烟气混合会造成烟气湿度大甚至局部出现水滴现象，在此种状况下会大大降低催化剂的寿命。并且价款催化剂的渐进水中毒，降低催化剂的活性。

3 热解炉温度对脱硝SCR系统的影响

大唐淮南洛河发电厂在执行超低排放标准刚开始的一段时间，由于喷氨量较大，电加热器自动跟随上有些问题导致热解炉出口温度在320°C至330°C左右。虽然在规程规定的范围内但是由于受热不均和喷枪雾化不良等影响在热解炉内会形成大的尿素结晶体，洛河电厂曾发生在运行时热解炉风量持续降低，热解炉风压增高，热解炉与喷氨格栅差压增大等现象，判断为热解炉内结晶现象。更有甚者等发生过，打的结晶体掉入热解炉出口管道中造成热解炉管道堵塞等事故，为了不造成环保小时均值超标被迫停机。

4 针对各类问题采取的措施

4.1启动过程中采取的控制措施

1. 烟气在升温过程中因快速通过水喝算的露点温度，不能中断，否则会引起催化剂活性降低。锅炉脱硝反应器的进口烟气温度低于水的路店温度50°C至60°C时间越短越好。

2. 当SCR反应器温度到达320°C是才可投入喷氨系统，催化剂投入运行。

3. 在停机过程中停止喷氨后，应该维持烟气系统继续运行30min左右，使催化剂中残留的按全部参加反应，防止在冷却过程中铵盐的形成。

4. 停炉过程中，锅炉炉膛全面吹扫后启动脱硝蒸汽吹灰器，以清楚催化剂表面积灰，避免催化剂宝搂在烟气中而逐渐降低活性。

5. 停炉后，催化剂冷却时尽快通过水和酸的露点可采雨引风机通风快速冷却方式。

4.2在热解炉产生结晶时的运行措施

（1）为不使热解炉内产生结晶，需定期检查脱硝尿素喷枪雾化压缩空气流量在规定值内，若压缩空气流量过小需要联系检修及时疏通。

（2）维持热解炉出口温度在350°C左右，可以充分抑制尿素结晶的产生。

（3）当脱硝增压风机风量降低，内部差压上升等说明热解炉内尿素结晶产生的现象发生时。要增加脱硝热解炉出口温度至370°C至380°C，并增加增压风机风量运行，让热风可以有效溶解尿素结晶。

（4）当脱硝尿素结晶堵住管道和喷氨格栅影响正常带负荷时，联系值长稳定负荷220MW，挺高电加热器温度，并且将两侧的喷氨格栅交替管壁扰动系统内烟气的流动已达到加速尿素结晶溶解的目的。

4.3锅炉出现水冷壁、过热器、再热器以及省煤器泄漏时采取的措施

（1）泄露不严重时，将运行方式切至“机跟炉”，将汽机DEH调节气门全部打开。同事汇报值长降低负荷运行，并申请停炉。

（2）发生泄露后应及时对汽水侧进行疏水和泄压，减少终止烟气中含水量增加。

（3）反应器进口烟气和空气温度应保证不宜过低。

（4）停炉后，催化剂安放处可增加抽湿系统进行抽湿，减少水分停留在催化剂表面。

4.3脱硝系统正常运行时注意事项

当烟气中SO2浓度高于最低喷氨浓度时，铵盐极易生成，应立即采取措施提高SCR反应器入口烟温，避免在最低喷氨温度下运行。定期启动吹灰器对催化剂表面进行吹灰，防止积灰造成催化剂孔道堵塞。当反应器差压增大时应增加对催化剂的吹灰次数，或保持连续吹灰。

5 结语

大唐淮南洛河发电厂在安装脱硝SCR装置后，十分重视烟气温度对催化剂的影响，烟气温度低会造成铵盐的产生，烟气温度高会造成催化剂烧结问题，烟气中含水还会造成催化剂碱金属中毒现象。通过多年的运行经验又发现了热解炉温度影响系统结晶的问题。针对诸多问题，本文提出了多种解决措施，来保护催化剂和热解炉的正常运行，对降低SCR脱硝系统运行维护成本具有重要意义。

参考文献

1. 夏怀祥，段传和，选择性催化还原法（SCR）烟气脱硝，中国电力，2009，（2）；60-63.

2. 胡永峰，白勇峰，SCR法烟气脱硝技术在火电厂的应用[J],节能技术，2007，（2）；152-256.

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