隨著全社會環(huán)保意識的提高和國家經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的需求，火電廠超低排放率先在京津冀地區(qū)實施。火電廠NOx排放標(biāo)準(zhǔn)控制在了50mg/Nm3，隨著控制指標(biāo)的提高，帶來了一系列的問題。自從2013年脫硝系統(tǒng)的投運以來，燃煤電廠SCR催化劑基本經(jīng)歷了增加備用層，更換運行層，SCR控制設(shè)備也經(jīng)歷了長達(dá)4年左右的運行，一些缺點開始顯現(xiàn)。氨逃逸高成了一個普遍不可回避的難題。
一、氨逃逸的危害
氨逃逸是指SCR脫硝系統(tǒng)由于種種原因，會造成催化劑后的煙氣中氨氣的含量超標(biāo)。這會帶來一系列嚴(yán)重后果：
1.1催化劑堵塞。由于銨鹽和飛灰小顆粒在催化劑小孔中沉積。阻礙了NOx、NH3、O3到達(dá)催化劑活性表面，引起催化劑鈍化。鈍化后，脫硝效率下降，為了保持環(huán)保參數(shù)不超標(biāo)，會噴更多的氨，這將引起惡性循環(huán)。
1.2 SCR出口CEMS過濾器堵塞。SCR出口CEMS一般采用抽取式，伴熱溫度為120℃，銨鹽容易沉積堵塞過濾器和取樣管。引起測點不準(zhǔn)確，引起自調(diào)失靈，環(huán)保參數(shù)失控。
1.3空預(yù)器堵塞。銨鹽沉積在空預(yù)器冷端，引起空預(yù)器堵塞。增加系統(tǒng)阻力，增加風(fēng)機(jī)電耗。影響帶負(fù)荷，高負(fù)荷風(fēng)量不能滿足要求。引起空預(yù)器冷端低溫腐蝕。
1.4導(dǎo)致電除塵極線積灰和布袋除塵器糊袋。氨逃逸大會引起電除塵極線積灰，陰陽極之間積灰產(chǎn)生搭橋現(xiàn)象導(dǎo)致電除塵電場退出運行。氨逃逸過大會造成銨鹽糊在布袋上，引起布袋除塵器壓差高，從而導(dǎo)致吸風(fēng)機(jī)電流高，嚴(yán)重時影響風(fēng)量、引起出力受阻。風(fēng)機(jī)失速、保護(hù)停機(jī)等事故。
1.5系統(tǒng)堵塞后會引起送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、吸風(fēng)機(jī)失速、搶風(fēng)。出力受阻，排煙溫度失控。甚至引發(fā)非停事故。
1.6氨逃逸過量進(jìn)入空氣，氨被吸入肺后損害健康。
二、氨逃逸大的原因
2.1自動調(diào)節(jié)性能不好。在變負(fù)荷時、啟停制粉系統(tǒng)時，噴氨量不能適應(yīng)負(fù)荷和脫硝入口NOx的變化，導(dǎo)致脫硝出口NOx波動太大，導(dǎo)致瞬時噴氨量相對過大，從而引起氨逃逸增加。
2.2脫硝入口NOx分布不均勻，與噴氨格柵每個噴嘴的噴氨量不匹配。導(dǎo)致出口NOx不均勻。導(dǎo)致局部氨逃逸高。
2.3噴氨格柵噴氨不均勻，導(dǎo)致出口NOx不均勻。導(dǎo)致局部氨逃逸高。
2.4測量系統(tǒng)不準(zhǔn)確。一般SCR左右側(cè)出入口各裝一個測點，在測點發(fā)生表管堵塞、零漂時不具有代表性，導(dǎo)致自調(diào)系統(tǒng)噴氨過量。從而引起氨逃逸升高。包括NOx測點、氧量測點、氨逃逸測點。
2.5測點位置安裝位置不具代表性。測點數(shù)量過少。安裝位置沒有經(jīng)過充分的混合，會導(dǎo)致測量不準(zhǔn)。另外測點數(shù)量太少，不能隨時比對，當(dāng)發(fā)生堵塞、零漂時不能及時發(fā)現(xiàn)。
2.6測點故障率高，當(dāng)測點故障時，指示不準(zhǔn)，引起自調(diào)切除，只能手調(diào)，難以適應(yīng)AGC負(fù)荷隨時變動的需求。
2.7在變負(fù)荷和啟停制粉系統(tǒng)時，脫硝入口NOx波動大，從而引起脫硝出口波動大，噴氨量波動大，引起氨逃逸。由于低氮燃燒器改造的效果差，在實際運行中，尤其在大幅度變負(fù)荷時，脫硝入口NOx變化較大，會加大脫硝自調(diào)的難度。
2.8 AGC投入時，普遍變負(fù)荷速率較快。為了響應(yīng)負(fù)荷的快速變化，燃料量變化太快，風(fēng)粉配比不能保證脫硝入口NOx穩(wěn)定。引起大幅波動。
2.9煙氣流場的不均勻，導(dǎo)致噴氨量與煙氣量不匹配。煙氣流速在煙道的橫截面各個位置不能均勻分布，尤其在煙道發(fā)生轉(zhuǎn)向后，各個部位風(fēng)速不一致，會導(dǎo)致局部氨逃逸偏高。
2.10煙氣溫度變化幅度大。在低負(fù)荷時，煙溫下降。局部煙溫太低，會引起催化劑活性下降，從而引起氨逃逸升高。
2.11脫硝自調(diào)控制策略存在缺陷。測點反吹時，自調(diào)的跟蹤問題不能完全解決。往往在反吹結(jié)束后，SCR出口NOx會有一個階躍，突然升高或突然降低，增加擾動和波動，增加氨逃逸。
2.12催化劑局部堵塞、性能老化。導(dǎo)致單層催化劑各處催化效率不同，為了控制出口參數(shù)，只能增加噴氨量，從而導(dǎo)致局部氨逃逸升高。
2.13由于SCR脫硝裝置處于煙氣的高灰段，氨逃逸表是利用激光原理測量，容易引起測量不準(zhǔn)。測量技術(shù)不過關(guān)，不能準(zhǔn)確反映氨逃逸情況，不能給運行一個有效的參考數(shù)據(jù)。由于原煙氣含灰量高達(dá)30-50g/m3，傳統(tǒng)的對射式氨逃逸分析儀無法穿透，并且由于鍋爐負(fù)荷的變化會導(dǎo)致光速偏移，維護(hù)量很大。而由于在較低溫度下（230℃以下），NH3和SO3會生成NH4HSO4，對于傳統(tǒng)的采樣管線抽取式氨逃逸分析儀的采樣管伴熱溫度不會超過180℃，所以在采樣管線中硫酸氫銨會快速生成，導(dǎo)致氨氣部分或全部損失，監(jiān)測結(jié)果沒有實際意義。
2.14液氨質(zhì)量差。由于液氨的腐蝕性和有毒性，檢測很不方便。一般液氨的檢測由廠家自己檢測。因此，對液氨質(zhì)量缺乏有效監(jiān)督。現(xiàn)場經(jīng)常發(fā)生供氨管道濾網(wǎng)堵塞的現(xiàn)象。也會造成噴氨格柵噴氨量的不均勻。從而影響氨逃逸。
三、降低氨逃逸的措施
3.1優(yōu)化脫硝自調(diào)特性，將脫硝出口NOx控制在30~50mg/Nm3之間，防止調(diào)門開的過大，瞬間供氨量過大，導(dǎo)致氨逃逸升高。提高自調(diào)的適應(yīng)性，保證在任何工況下都能滿足要求，將波動幅度控制到較小。尤其在大幅升降負(fù)荷和啟停制粉系統(tǒng)時。避免NOx長時間處于較低的狀態(tài)。
3.2優(yōu)化脫硝測點反吹期間的控制策略。在自調(diào)邏輯中引入脫硝入口NOx前饋信號和凈煙氣NOx反饋信號。在反吹期間合理選擇被調(diào)量，比如可以用凈煙氣NOx作為臨時作為被調(diào)量。在反吹結(jié)束后，再切回原來的被調(diào)量，保證在反吹結(jié)束后NOx參數(shù)平穩(wěn)，不出現(xiàn)大幅跳變，在反吹期間不需要人為干預(yù)。使自調(diào)投入率達(dá)99%以上。
3.3優(yōu)化燃燒調(diào)整自調(diào)特性，在燃燒自調(diào)中考慮風(fēng)粉自調(diào)對脫硝入口NOx的影響，使脫硝入口NOx在負(fù)荷波動和其他擾動下波動幅度較小，降低脫硝自調(diào)的難度。
3.4提高CEMS測點的可靠性。可以通過增加測點數(shù)量或者提高維護(hù)質(zhì)量來提高測點的可靠性。盡量降低由于測點故障引起的自調(diào)功能失效時間。
3.5在脫硝系統(tǒng)畫面中增加反吹報警提示。比如“A側(cè)出口NOx反吹”、“B側(cè)出口NOx反吹”、“凈煙氣出口NOx反吹”。提醒值班員對吹掃期間參數(shù)的關(guān)注，防止自調(diào)失控，氨逃逸過高。
3.6合理調(diào)整反吹時間和時段。杜絕兩點和三點同時反吹。當(dāng)由于反吹時間間隔不同出現(xiàn)同時反吹時，其中一點反吹時間自動提前或后延10分鐘，避免同時反吹。
3.7請高水平的電研院做煙道煙氣流場試驗，做到在任何負(fù)荷下，噴氨格柵斷面和催化劑斷面煙氣流速均勻。
3.8請高水平的電研院做燃燒優(yōu)化試驗，做到在任何負(fù)荷下，噴氨格柵斷面前NOx均勻。比如：可以重新確定各負(fù)荷下的氧量控制范圍，降低脫硝入口NOx數(shù)值和波動幅度。可以增加鍋爐自動投切粉、自動啟停磨邏輯，判據(jù)除了引入氧量、負(fù)荷、粉量、煤量外，還可以引入脫硝入口NOx作為前饋，使鍋爐在大擾動的情況下，保證脫硝入口NOx變化較小。
3.9請高水平的電研院做煙道噴氨格柵均布試驗，做到在任何負(fù)荷下，噴氨格柵斷面噴氨均勻，與煙氣量匹配。提高噴氨格柵均勻性，利用網(wǎng)格法實時監(jiān)控噴氨格柵的均勻性。應(yīng)聘請有資質(zhì)的試驗所每半年在線調(diào)節(jié)一次噴氨格柵均勻性。
3.10請高水平的電研院做催化劑性能測試試驗，做到在任何負(fù)荷下，催化劑后的NOx均勻。
3.11預(yù)防催化劑積灰。提高聲波吹灰氣源壓力；經(jīng)常性的對氣源罐進(jìn)行疏水；每次脫硝投入或是機(jī)組啟動開啟風(fēng)煙系統(tǒng)前要先啟動聲波吹灰器；運行中也要檢查吹灰器工作正常。利用停備和檢修清理催化劑積灰，及時疏通堵塞的催化劑，更換老化的催化劑。清除噴氨噴嘴及供氨管道、閥門堵塞的現(xiàn)象。消除稀釋風(fēng)系統(tǒng)堵塞的情況。
3.12更換落后的氨逃逸表。采用先進(jìn)技術(shù)的氨逃逸表，定期校對，保證指示準(zhǔn)確。
3.13控制脫硝入口煙溫在合理范圍，保證催化劑工作在較佳工作溫度。過高容易燒結(jié)，過低效率不高，容易中毒，失去活性。
3.14合理確定AGC響應(yīng)速度。過高的響應(yīng)速度，對電網(wǎng)也許是好事，但對電廠卻可能是災(zāi)難。長期的負(fù)荷波動，給設(shè)備帶來交變應(yīng)力，大大降低使用壽命。對于環(huán)保參數(shù)的控制也極為不利。因此，應(yīng)兼顧電網(wǎng)和電廠的安全經(jīng)濟(jì)運行，確定合適的變負(fù)荷率，而不是盲目追求高速度。經(jīng)常看到有的機(jī)組在升負(fù)荷，而有的機(jī)組卻在降負(fù)荷，有的機(jī)組負(fù)荷在大幅度降低后，又快速升起。這都給電廠設(shè)備造成了不必要擾動，同時也帶來了安全隱患和經(jīng)濟(jì)性下降。
3.15提高液氨質(zhì)量，減少雜質(zhì)，減少堵塞濾網(wǎng)、堵塞噴氨格柵分門的機(jī)會。
四、結(jié)論
通過對燃煤電廠脫硝系統(tǒng)氨逃逸的分析，總結(jié)出針對氨逃逸，主要從以下幾個方面進(jìn)行優(yōu)化：
一次系統(tǒng)的優(yōu)化改造。如流場、噴氨設(shè)備的均勻性調(diào)整。燃燒器的改造。
脫硝控制系統(tǒng)的優(yōu)化。如自調(diào)系統(tǒng)的適應(yīng)性和平穩(wěn)性。測點的可靠性。自調(diào)策略的先進(jìn)性和完全性。
鍋爐燃燒調(diào)整的優(yōu)化。燃燒自調(diào)系統(tǒng)對脫硝環(huán)保參數(shù)的兼顧和前饋。整個鍋爐設(shè)備的系統(tǒng)性優(yōu)化。
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