張文博，梁 錦

(陜西長(zhǎng)青能源化工有限公司， 陜西寶雞 721405)

隨著國(guó)家及地方對(duì)煤粉鍋爐排放要求的不斷提高，脫硝裝置高效、長(zhǎng)周期、穩(wěn)定運(yùn)行尤為關(guān)鍵。陜西長(zhǎng)青能源化工有限公司3臺(tái)180 t/h煤粉鍋爐在2016年加裝了選擇性催化還原(SCR)脫硝裝置，以降低氮氧化物(NOx)排放量。筆者主要針對(duì)加裝SCR脫硝裝置后煤粉鍋爐在運(yùn)行過程中遇到的問題，分析原因并提出解決方法。

1 工藝概況

陜西長(zhǎng)青能源化工有限公司SCR工藝采用純氨(NH3)作為還原劑，NH3可以將NOx還原成氮?dú)?N2)，按反應(yīng)方程式選擇性地和NOx反應(yīng)。鍋爐煙氣溫度在305～450 ℃時(shí)催化劑才能有效反應(yīng)，在n(NH3)∶n(NOx)為1的條件下，脫硝效率可以達(dá)到80%～90%。在反應(yīng)過程中，NH3選擇性地和NOx反應(yīng)生成N2和水(H2O)，而不是被氧化。在催化劑作用下，一小部分二氧化硫(SO2)被氧化為三氧化硫(SO3)，在有水的條件下，SCR中未參與反應(yīng)的NH3會(huì)與SO3生成硫酸氫銨和硫酸銨等副產(chǎn)品[1-2]。

2 加裝SCR脫硝裝置對(duì)鍋爐的影響

2.1 空氣預(yù)熱器堵灰腐蝕

鍋爐尾部煙道加裝脫硝催化劑后，鍋爐尾部煙道阻力增加，催化劑之間通道小，鍋爐運(yùn)行期間容易造成催化劑積灰，影響脫硝效率，導(dǎo)致氨逃逸體積分?jǐn)?shù)增加。當(dāng)催化劑使用到壽命末期，脫硝效率降低，為了維持NOx排放量不超標(biāo),需要增加NH3消耗，導(dǎo)致氨逃逸體積分?jǐn)?shù)增大。

鍋爐煙氣氨逃逸體積分?jǐn)?shù)增大后，含NH3煙氣進(jìn)入中溫空氣預(yù)熱器和低溫空氣預(yù)熱器，對(duì)空氣預(yù)熱器造成腐蝕，使空氣預(yù)熱器管路堵灰，影響空氣預(yù)熱器換熱，導(dǎo)致鍋爐效率降低[3-4]。

2013年7月浙江大學(xué)熱能工程研究所對(duì)陜西長(zhǎng)青能源化工有限公司動(dòng)力裝置SCR脫硝反應(yīng)器進(jìn)行數(shù)值模擬，結(jié)果見圖1～圖4。

2018年5月陜西長(zhǎng)青能源化工有限公司委托西安熱工研究院專門對(duì)A、B 2臺(tái)鍋爐脫硝系統(tǒng)進(jìn)行性能考核試驗(yàn)，試驗(yàn)使用的樣氣標(biāo)態(tài)體積為18 L、定容體積為0.25 L，試驗(yàn)結(jié)果見表1。由表1可以看出，各個(gè)測(cè)點(diǎn)斷面煙氣流場(chǎng)存在不均勻的情況。

進(jìn)入SCR脫硝反應(yīng)器的煙氣流場(chǎng)不均勻造成局部噴氨量過大,引起氨逃逸體積分?jǐn)?shù)偏高。在脫硝反應(yīng)的同時(shí)，催化劑也將部分SO2氧化成SO3，逃逸的NH3與SO3反應(yīng)生成硫酸氫銨和硫酸銨。硫酸氫銨具有黏性，造成催化劑中毒、空氣預(yù)熱器腐蝕，同時(shí)硫酸氫銨黏度大，易吸附煙塵造成空氣預(yù)熱器堵灰?？諝忸A(yù)熱器堵灰會(huì)使空氣預(yù)熱器換熱效率下降，空氣預(yù)熱器前后壓差增大，造成排煙熱損失增大，一、二次風(fēng)溫度偏低，煙道阻力增大。因此，每次停爐后都需要清理空氣預(yù)熱器。

表1 鍋爐脫硝系統(tǒng)性能考核試驗(yàn)結(jié)果

2.2 鍋爐效率下降

加裝SCR脫硝反應(yīng)器使煙道煙氣流程增長(zhǎng)，換熱面積增加，造成了空氣預(yù)熱器前排煙溫度下降，熱損失增加。SCR脫硝裝置的增加使鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)阻力增大，包括煙道流程增長(zhǎng)、反應(yīng)器阻力和空氣預(yù)熱器阻力增大，最終造成了引風(fēng)機(jī)出力增大，電耗增加?？諝忸A(yù)熱器堵塞腐蝕，造成了空氣預(yù)熱器換熱效果差，排煙溫度上升，一、二次風(fēng)溫偏低，熱效率下降，排煙溫度偏高影響布袋除塵器穩(wěn)定運(yùn)行。

3 鍋爐運(yùn)行控制措施

(1) 控制SCR脫硝反應(yīng)器前后壓差大于500 Pa，及時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行吹灰，尤其是在鍋爐高負(fù)荷工況下，應(yīng)增加吹灰頻次。

(2) 控制SCR脫硝反應(yīng)器出口氨逃逸體積分?jǐn)?shù)，防止噴氨量過大，控制副反應(yīng)和氨腐蝕。由于NOx排放標(biāo)準(zhǔn)的愈加嚴(yán)格，造成了加氨量增大，目前氨逃逸體積分?jǐn)?shù)為6×10-6,高于設(shè)計(jì)值(3×10-6)。

(3) 使用灰分、硫含量低的煤，并適當(dāng)提高排煙溫度，減少硫酸氫銨的生成量。當(dāng)n(NH3)∶n(NOx)小于2，主要生成硫酸銨，在空氣預(yù)熱器運(yùn)行溫度范圍內(nèi)，硫酸銨為干燥固體小粉末，對(duì)空氣預(yù)熱器的影響較小。

(4) 投運(yùn)風(fēng)機(jī)暖風(fēng)器，以提高一、二次風(fēng)溫度，保證磨煤機(jī)干燥出力和爐內(nèi)穩(wěn)定燃燒。

(5) 適當(dāng)均等調(diào)整燃盡風(fēng)二次風(fēng)量，降低NOx的生成量。

(6) 及時(shí)更換催化劑，提高脫硝效率，降低氨逃逸體積分?jǐn)?shù)，減少NH3浪費(fèi)，控制副反應(yīng)和NH3腐蝕。

4 結(jié)語

隨著環(huán)保要求的提高，國(guó)內(nèi)火電機(jī)組紛紛進(jìn)行了SCR脫硝改造，運(yùn)行中也都出現(xiàn)了共性問題，運(yùn)行還不夠成熟。脫硝裝置運(yùn)行異常，往往影響鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，這就需要在實(shí)際生產(chǎn)中分析和總結(jié)不利影響，采取相應(yīng)的運(yùn)行防范措施，以保證鍋爐環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、安全、穩(wěn)定運(yùn)行。