SCR脱硝系统喷氨精细调节技术应用及控制策略研究

SCR脱硝系统喷氨精细调节技术应用及控制策略研究

惠建龙

陕西延长石油兴化化工有限公司 陕西兴平 713100

摘要：SCR脱硝系统是对烟气中NOx在一定温度范围内与氨脱除反应。副产物为N2和H2O，SCR脱硝系统中的喷氨在进入SCR反应器之前将氨和烟气完全混合。喷氨会不均匀地降低脱硝特性，如果注入过喷氨，逃逸量就会增加。硫酸氢氨等物质的出现堵塞了预热器，导致冷段腐蚀。喷氨不足降低了脱硝效率，随着燃煤电厂空气污染标准的更新，以及现代节能行动计划的实施，必须更严格地控制烟气中氮氧化物的排放。催化还原恢复脱硝技术(SCR)通常用于燃煤电厂，因为它高效、可靠且功能强大。脱硝效率和氨气逃逸的下降是CRR系统正常运行的重要指标。

关键词：脱硝系统;喷氨优化

SCR脱硝系统的发展今天更加成熟，在许多情况下，系统的烟气的脱硝率甚至超过90%。工业经济的迅速发展近年来在一定程度上增加了社会能源消耗。据不完全统计，我国在国际煤炭类等材料的消费量较高。煤炭是一种化石燃料，在燃烧时会引起复杂的化学反应，并能提供制造企业所需的能量。氮氧、硫、颗粒以及粉尘的排放污染了大气。为控制污染物，生产单位已开始实施和使用SCR脱硝系统，但它是一个多参数控制系统。对于操作系统，不仅要考虑喷氨量对系统的影响，还要考虑操作系统的稳定性，操作过程中某个系统参数的异常变化可能会影响脱硝。

一、喷氨格栅对脱硝运行的影响

喷氨格栅技术决定了SCR脱硝喷氨，直接影响脱硝系统反应。一般来说，喷氨格栅在将氨后烟气输送络后，但在氨氮摩尔比分布不均后，被认为是不均喷氨。仅当烟场和NOX浓度场相同时，喷氨量需要均匀分布。实际情况下，由于催化剂速度、NO2密度不同、催化剂的实际性能不同以及所需氨实际数量不同，要去除脱除的NOx量和处理能力也不同，实际喷氨量与氨不符合，导致喷氨局部过量，氨逃逸高，不均NOx浓度场等。过高喷氨导致脱硝效率更高、NOX浓度极低的出口，可能导致高氨大量逃逸，造成腐蚀和堵塞问题；喷氨不足导致氮脱硝效率低下、高NOx浓度、超标排放浓度。由于采用单点测量和不均喷氨，因此很容易发现监测数据与实际反应状态不符，不匹配喷氨量与脱硝效率，氨逃逸数据低，严重堵塞空预器，严重影响操作人员的判断和脱硝运行。

二、喷氨运行中存在的问题

1.试验阶段没有进行优化校正。在脱硝装置投入使用之前，应调整喷氨支管阀的开口，使喷嘴的氢量与NOX密度相匹配，以避免局部或不足的喷氨。但是，在试验过程中，许多喷氨格栅没有得到优化或配置。通常，希望通过使每个阀保持相同的状态来确保每个阀的喷氨流量(由于氨输送压力随距离的变化，因此喷氨阀门处于不同的位置，即使开度一致也是如此)。但是，不均匀性烟气流场和NOX浓度场，这种调整显然是不合理的，可能导致空预器堵塞。

2.堵塞喷氨格栅。为实现更好的混氨效果，喷嘴通常设计为较多和更小的喷嘴尺寸。当进供氨阀门在低开度较长时间且过低支管流量时，喷嘴容易堵塞。堵塞物质包括低温硫酸氢铰、高温粉尘或烟气、尿素结晶。喷嘴堵塞可能会严重影响氨氮摩尔比分布，并导致脱硝不均衡。

3.不合理反应器脱硝两侧供氨量。当显脱硝反应器两侧NOx浓度和烟气量的差异时，两个反应器的供应没有正确调整，而是均匀分布或保持，导致反应器一侧的铵供应不足或过高。较长的运行时间可能使反应器两侧催化剂的寿命有明显差异，加剧了空预器的堵塞。

4.无法调节喷氨格栅阀门腐蚀锈死。一些电厂不考虑阀门维修，导致腐蚀和锈死，并优化和配置喷氨格栅，调整喷氨量，影响喷氨格栅优化调整。

三、喷氨优化调整

1.准备调整。喷氨格栅调整热态下优化，因此，建议在执行本任务之前利用脱硝系统的维护时间，确保脱硝系统处于良好状态，以维持优化的长期稳定性。首先清洁喷氨格栅堵塞，更换损坏的喷嘴，供氨顺畅以保证。二是检查喷氨阀门是否完好运行，确保在试验过程中有效调节；三是脱硝系统清理积灰，特别是催化剂层，恢复表面积；四是检查催化剂的内部状态，识别催化剂水平的异常部分(包括严重磨损、塌陷、烧结)，并建议更换故障的催化剂模块，以确保反应效果；五是调整和优化需求，注意，脱硝喷氨通过自动控制切换到手动控制模式，以避免氨喷氨量发生剧烈波动，不影响NOx浓度场测试的准确性，也不使安装方向产生误导；六是在检测时间之前通知环境部和上级单位，报告可能导致NOx超标调整，由环境部和上级单位试验许可备案。

2喷氨格栅试验的最佳方法。根据喷氨格栅的脱硝出、入口NOx分布情况，在锅炉常及满负荷运行条件下，对烟道内部的配置进行了优化，估计不同地区喷氨过量和相应的喷氨阀门，以减少喷氨过量，增加喷氨不足地区喷氨量，控制不同条件下的校验调整效果。

3.NOX均匀指数用于超低排放浓度。注意，NOX质量浓度在转化为极低排放(50 mg/Nm3)后保持相对较低水平，这使得对目前瞬时超标控制变得越来越严格，因为脱硝系统不易受锅炉条件波动的影响，而且常常高于NOx。许多发电厂甚至有一个可将NOx浓度控制在极低水平的脱硝系统，通常为20mg/Nm3或更低，

脱硝系统的反应会影响作业条件，烟气参数中的耐受差的除尘、脱硫。因此，脱硝系统的运行控制较好，喷氨格栅应定期优化调整。通过调整喷氨量，NH3和NO的混合物均匀分布，氨氮摩尔比均匀分布。一般建议每年优化处置喷氨格栅一次，以便根据设施的运行状况提高脱硝系统的运行稳定性。

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