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氨逃逸率检测的重要性

2023-12-16 64

为防止锅炉内煤燃烧后产生过多的NOx污染环境,一般分为燃烧前、燃烧中、燃烧后脱硝,大部分位燃烧后脱硝。燃烧后脱硝常用的有选择性非催化还原技术SNCR和选择性催化还原技术SCR 。

选择性非催化还原法是一种不使用催化剂,在 850~1100℃温度范围内还原NOx的方法。最常使用的药品为氨和尿素。一般来说,SNCR脱硝效率对大型燃煤机组可达 25%~40% ,对小型机组可达 80%。由于该法受锅炉结构尺寸影响很大,多用作低氮燃烧术的补充处理手段。其工程造价低、布置简易、占地面积小,适合老厂改造,新厂可以根据锅炉设计配合使用。

选择性非催化还原技术是利用还原剂(NH3, 尿素)在金属催化剂作用下, 选择性地与 NOx 反应生成 N2 和H2O, 而不是被 O2 氧化, 故称为" 选择性" 。世界上流行的 SCR工艺主要分为氨法SCR和尿素法 SCR 。此 2种方法都是利用氨对NOx的还原功能 ,在催化剂的作用下将 NOx (主要是NO)还原为对大气没有多少影响的 N2和水 ,还原剂为 NH3。优点:该法脱硝效率高,价格相对低廉,广泛应用在国内外工程中,成为电站烟气脱硝的主流技术。缺点:燃料中含有硫分, 燃烧过程中可生成一定量的SO3。添加催化剂后, 在有氧条件下, SO3 的生成量大幅增加, 并与过量的 NH3 生成 NH4HSO4。NH4HSO4具有腐蚀性和粘性, 可导致尾部烟道设备损坏。虽然SO3 的生成量有限, 但其造成的影响不可低估。另外,催化剂中毒现象也不容忽视。

 氨逃逸率,一般来说,为SCR脱硝和SNCR脱硝工艺出口,未参与还原反应的NH3与出口烟气总量的体积占比,一般计量单位为PPM,如果用质量占比,为mg/M3.也叫氨逃逸浓度。

相关标准:

 1、DL/T260-2012对氨逃逸浓度如此解释:烟气脱硝装置出口烟气中氨的质量和烟气体积(标准状态、干基、6%o2)之比,用mg/m3表示。

 2、DL/T335-2010<火电厂烟气脱硝(SCR)系统运行技术规范.>氨逃逸率如此描述:在SCR脱硝反应器出口中氨的浓度,用UL/L表示。

 氨逃逸是影响SCR系统运行的一项重要参数,烟气温度决定着SNCR和SCR的反应效果,进而影响氨逃逸的大小。合理控制锅炉SCR出口氨逃逸浓度能有效预防锅炉空预器堵塞及减轻氨水对下游设备的腐蚀,SCR脱硝装置在运行过程中应对氨逃逸应予以高度重视。

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1、氨逃逸的原因


(1)氨水分布不均

烟气中氨水分布不均,烟气流速不均;

(2)烟气温度变化

反应温度过低,NOx与氨的反应速率降低,会造成NH₃的大量逃逸,但是,反应温度过高,氨又会额外生成NO,由于温度原因造成反应效果差,必然造成多余的氨逃逸。

(3)氨水过量

为了达到脱硝效果,一般都会加大氨水的使用量。

(4)雾化效果差

喷枪雾化不好,氨水与烟气不能充分混合,将产生大量的氨逃逸。


2、对氨逃逸的控制

(1)对于喷氨流量分布不均造成的氨逃逸偏差,可以通过调整氨水喷枪前的球阀控制,在平时操作中尽可能使旋转喷枪枪头朝下,增加反应时间,每只枪喷氨分布均匀(其操作看压力降),NH₃与NO充分反应,降低NH₃/NO摩尔比,从而降低氨逃逸,达到脱硝效率与运行费用的平衡。氨逃逸浓度增加还与氨水喷枪喷嘴密切相关,当氨水喷枪喷嘴堵塞时将加剧逃逸氨的产生,应在锅炉运行过程中检查氨水喷枪,及时疏通或更换,确保氨水喷枪正常投运。

(2)烟气温度决定着SNCR和SCR的反应效果,进而影响氨逃逸的大小。烟气温度变化幅度大,在低负荷时,烟温下降,局部烟温太低,会引起催化剂活性下降,从而引起氨逃逸升高,本脱硝所选用的催化剂在315~380℃范围为最佳,所以要根据锅炉负荷和燃烧情况在满足的条件下维持烟气温度在最佳范围内。煤粉专烧时,SCR反应器温度达到345℃左右,能很好满足氮氧化物与氨水反应条件,SCR反应器反应效率提高,SCR反应器出口氮氧化物及氨逃逸浓度偏低,氮氧化物浓度平均达到60mg/m3,氨逃逸浓度平均达到2.8ppm;煤气混烧时,SCR反应器温度只有300℃左右,此时通过锅炉配风调节提高锅炉火焰中心位置或通过增加上层燃气枪燃气量提高SCR反应器温度的方法,降低SCR反应器出口氮氧化物及氨逃逸浓度。

(3)催化剂存在着使用寿命,一旦使用时间过长老化,催化效果就会变差,脱硝反应也会变差,为保证环保合格的情况下大量喷氨就会造成氨逃逸增加,所以当催化剂老化时要及时在停炉大小修时进行更换,保证氨逃逸合格的同时,也能更好做好环保。

(4)燃煤锅炉,脱硝反应区处在高灰尘区,会在反应区积累灰尘,积灰将会使反应变差,氨逃逸增加。锅炉运行过程中SCR反应器每周至少吹灰一次,清除SCR反应器积灰提高SCR反应器效率,降低氨逃逸浓度。

(5)雾化风对于脱硝反应明显,也直接决定着氨逃逸,而氨水能否充分的雾化与风量成正比关系,为提高氨枪雾化效果,需提高压缩空气压力在350kpa以上。

(6)当锅炉燃烧扰动时要及时根据脱硝反应器入口的NOx含量对氨水进行调整分配,防止氨逃逸过大或两侧偏差大,甚至因为调整不到位带来的环保超标问题。锅炉负荷变化会导致锅炉烟气量、烟气温度及SCR入口浓度变化。当锅炉负荷降低时,烟气量减少,烟气中氮氧化物含量降低使得SCR反应器内流速降低,烟气在催化剂上停留时间增加,提高了脱硝效率,从而降低了氨逃逸浓度。

(7)其他影响因素及防范

锅炉烟气在SCR反应器停留时间为0.1~0.2s,为使锅炉烟气中残留氨水与烟气中的氮氧化物在催化剂作用下有足够反应时间,降低锅炉SCR反应器出口氮氧化物、氨逃逸浓度,通常选择降低锅炉炉膛负压的方式进行,锅炉运行过程中锅炉炉膛负压控制在-30~-50Pa之间,锅炉燃烧稳定,在SCR反应器出口氮氧化物达标排放前提下、氨逃逸浓度能有效控制。当氨逃逸过大不好好控制的话会生成的硫酸氢铵,不仅会造成催化剂层的失效和空预器堵塞,更会造成更大的严重问题,腐蚀设备降低寿命。

总之,合理控制锅炉SCR出口氨逃逸浓度能有效预防锅炉空预器堵塞及减轻氨水对下游设备的腐蚀,SCR脱硝装置在运行过程中应对氨逃逸应予以高度重视。鉴于此,有必要加强SNCR、SCR运行阶段科学调控,将SCR装置的氨逃逸率控制到3ppm左右,甚至以下,减轻氨逃逸后硫酸铵或硫酸氢铵生成对炉后设备的影响。