SCR脫硝系統(tǒng)超低排放問(wèn)題分析

    在實(shí)施選擇性催化還原（SCR）超低排放過(guò)程中，脫硝系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)氮氧化物（NOx）排放超標(biāo)以及空氣預(yù)熱器硫酸氫銨（ABS）堵塞加劇等問(wèn)題。本文重點(diǎn)分析了在SCR反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)超低排放時(shí)，NH?/NOx分布均勻性、SO?/SO?轉(zhuǎn)化率升高、氨控策略優(yōu)化、最低噴氨溫度控制以及催化劑壽命管理等方面的主要挑戰(zhàn)，并提出了相應(yīng)對(duì)策。

    一、NOx超低排放帶來(lái)的新問(wèn)題
    當(dāng)前燃煤電廠通過(guò)提高SCR脫硝效率（通常由60–80%提升至85–95%）以實(shí)現(xiàn)NOx超低排放，但隨之出現(xiàn)以下新問(wèn)題：
    SCR反應(yīng)器高效運(yùn)行不僅需增加催化劑用量，還需大幅提高入口NH?/NOx分布的均勻性。
    催化劑用量增加導(dǎo)致SO?氧化率升高，脫硝系統(tǒng)出口SO?濃度上升，加劇空氣預(yù)熱器內(nèi)硫酸氫銨堵塞風(fēng)險(xiǎn)。
    當(dāng)NOx排放限值為50mg/m3時(shí)，系統(tǒng)出口NOx濃度日常波動(dòng)范圍約為20–50mg/m3，需避免NOx超標(biāo)與過(guò)量噴氨。
    提高脫硝效率通常需增加噴氨量，從而推高系統(tǒng)的最低噴氨溫度。
    為實(shí)現(xiàn)更高脫硝效率，需調(diào)整現(xiàn)有催化劑壽命管理策略，通常通過(guò)催化劑層級(jí)的優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。

（氨逃逸在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)）

    二、問(wèn)題分析與對(duì)策
    1.NH?/NOx混合均勻性
    氨氮摩爾比（NH?/NOx）的偏差對(duì)脫硝效率和氨逃逸有顯著影響。如圖1所示，隨著氨氮摩爾比和脫硝效率提高，氨逃逸量逐漸上升，尤其在效率超過(guò)90%時(shí)逃逸趨勢(shì)加劇，同時(shí)也提高了ABS堵塞風(fēng)險(xiǎn)。反應(yīng)效果還受煙氣流場(chǎng)分布的影響。
    在催化劑體積一定的條件下，若進(jìn)口氨氮摩爾比分布偏差為5%，氨逃逸可控制在1μL/L以內(nèi)；若偏差增至12%，氨逃逸將迅速超過(guò)5μL/L。因此，實(shí)現(xiàn)更高脫硝效率須進(jìn)一步提高NH?/NOx分布的均勻性。
    建議措施：
    定期開(kāi)展噴氨優(yōu)化試驗(yàn)，將噴氨量調(diào)整至最佳水平；
    避免SCR出口截面氨逃逸過(guò)量，提高脫硝系統(tǒng)運(yùn)行冗余；
    對(duì)不具備雙向噴氨控制功能的系統(tǒng)，應(yīng)優(yōu)化噴氨策略。
    2.SO?濃度升高與ABS堵塞風(fēng)險(xiǎn)
    為實(shí)現(xiàn)超低NOx排放，通常需增加催化劑層數(shù)。例如某電廠在入口NOx為400mg/m3、效率80%的基礎(chǔ)上增加第三層催化劑后，脫硝效率提高至90%以上，出口NOx降至34.2mg/m3，氨逃逸降至0.9μL/L。值得注意的是，第三層催化劑主要用于分解未反應(yīng)的NH?，而非進(jìn)一步脫除NOx。
    催化劑用量增加也提高了SO?氧化率，導(dǎo)致出口SO?濃度上升，增加空氣預(yù)熱器內(nèi)ABS形成和堵塞風(fēng)險(xiǎn)。
    控制措施包括：
    合理控制催化劑用量及釩含量；
    通過(guò)燃燒調(diào)整或摻燒低硫煤降低煙氣中硫含量；
    綜合控制SO?生成，保障排放質(zhì)量。
    3.噴氨控制策略
    高脫硝效率下，鍋爐負(fù)荷變動(dòng)對(duì)SCR入口NOx濃度影響有限。當(dāng)要求出口NOx為50mg/m3時(shí)，通常將其設(shè)定值控制在更低水平（如35mg/m3）。若入口NOx為500mg/m3，則脫硝效率需達(dá)到90%；實(shí)際運(yùn)行中效率常在90–96%之間波動(dòng)，接近SCR技術(shù)臨界值，過(guò)量噴氨風(fēng)險(xiǎn)較高。

    三、運(yùn)行優(yōu)化與預(yù)防措施
    為緩解氨逃逸超標(biāo)和空預(yù)器堵塞，需從管理和設(shè)備調(diào)整兩方面入手：
    合理調(diào)整鍋爐配風(fēng)，在保證鍋爐效率的同時(shí)將脫硝反應(yīng)器入口NOx濃度控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)；
    嚴(yán)格將氨逃逸控制在允許范圍內(nèi)；
    在NOx達(dá)標(biāo)前提下，盡量將出口濃度控制在30–45mg/m3，以減少噴氨量；
    嚴(yán)格控制入爐煤硫分，從源頭抑制ABS生成；
    空預(yù)器堵灰時(shí)優(yōu)先采用提高排煙溫度的方法，必要時(shí)進(jìn)行離線高壓水沖洗，控制差壓，保障長(zhǎng)期運(yùn)行；
    避免機(jī)組長(zhǎng)期低負(fù)荷運(yùn)行，確保SCR反應(yīng)區(qū)入口煙溫高于最低噴氨溫度；
    優(yōu)化噴氨自動(dòng)控制邏輯，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)跟蹤反饋，在滿足環(huán)保要求的同時(shí)避免過(guò)量噴氨。

（防爆氨逃逸在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)）

    四、結(jié)論
    脫硝技術(shù)是火電機(jī)組實(shí)現(xiàn)超低排放的關(guān)鍵，也是國(guó)家環(huán)保政策的重點(diǎn)要求。做好脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)，提升設(shè)備可靠性，保障機(jī)組安全、環(huán)保、穩(wěn)定運(yùn)行，是一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的任務(wù)。當(dāng)前仍處于需要在設(shè)計(jì)、改造與運(yùn)行中不斷探索和積累經(jīng)驗(yàn)的階段，相關(guān)技術(shù)與管理策略仍有待進(jìn)一步優(yōu)化和完善。