广东粤华发电有限责任公司 广东 广州 510731
摘要：针对瑞明发电厂#2 炉进行SCR改造后的运行进行细致的分析，主要讲述了SCR 脱硝技术，对锅炉SCR改造后如何运行进行了总结，为运行中如何控制NOx 的排放提出了可操作的指导建议。
关键词：SCR；SNCR；氮氧化物；脱硝
1．主要设备简介及主要技术参数
本锅炉为上海锅炉厂生产SG—420/13.7—M756超高压中间再热自然循环汽包炉，平衡通风，“∏”型露天布置，四角切圆燃烧，固态排渣，钢筋混凝土构架，配有两台钢球磨煤机，中间仓储式热风送粉系统【1】。2009 年由浙江大学完成低NOx 燃烧器改造和SNCR 脱硝改造。2011 年12 月完成了#2炉尾部受热面加装SCR 脱硝装置（Selective Catalytic Reduction，选择性催化还原法），形成了SNCR/SCR 混合型烟气脱硝技术，即利用原有炉内SNCR 系统的还原剂制备、稀释、喷射、控制系统的基础上，加装烟气尾部脱硝装置（SCR），组成SNCR/SCR 联合脱硝工艺。利用尿素热解生成的氨作还原剂，与烟气中的NOx 进行反应生成氮气和水，从而进一步降低烟气中的NOx 排放。
2 .SCR 脱硝技术概述
SCR 是目前国际上技术最成熟、应用最广泛的烟气脱硝技术，具有脱除效率高、无副产物、不形成二次污染，装置结构简单，运行可靠，便于维护等优点。反应原理为：在催化剂作用下，向烟气中喷入氨，将NOX 还原成N2 和H2O。
2.1 SCR 化学反应机理
SCR 的化学反应机理比较复杂，但主要的反应是NH3 在一定的温度和催化剂作用下，有选择地把烟气中的NOx 还原为N2，其过程涉及到数十个反应方程，但主要的反应过程可用以下方程来表示： 4NH3+4NO+O2→ 4N2+6H2O
在没有催化剂的情况下，这个反应的理想温度是850℃～1050℃，即选择性非催化还原技术（SNCR）。这一温度窗口很狭窄，当温度高于1100℃时，氨气会氧化成NO，而且NOx 的还原速度也会很快降下来；当温度低于800℃时，反应速度会很慢，NOx 被还原的量很少，此时就需要添加催化剂，这就是选择性催化还原技术。根据所用催化剂的种类，反应温度可以选择在250℃～420℃之间，甚至可以低到80℃～150℃。
2.2 影响SCR 脱硝效率的主要因素
2.2.1 催化剂
催化剂活性越高，氨气与烟气中的NOx 反应越剧烈，在一定结构反应器中采用的还原剂——氨的剂量越少，即NH3 /NOx 小；同样，在相同的NH3 /NOx下，采用活化性高的催化剂有利于小尺寸反应器的运行。总的来说，一定NH3 /NOx、反应器尺寸条件下，催化剂活性越大，降低NOx 生成量的可能性就越大。常用的催化剂是TiO2、FeO 和活性炭等，最常用的催化剂是TiO2 加活性元素（钒的氧化物V2O5、钨WO3、钼等）【4】。理论上，1mol 的NOx 需要1mol 的NH3 脱除，NH3 量不足会导致NOx 的脱除效率降低，但NH3 量又会带来NH3 对环境的二次污染，通常喷入的NH3 量随着机组负荷的变化而变化。
催化剂性能的下降、氨逃逸的测量不准确造成系统的氨逃逸过高。
2.2.2 反应温度
反应温度在一定程度上决定着还原剂——氨与烟气中NOx 的反应速率，同时也影响催化剂的活性。一方面，当烟气温度低时，不仅会因催化剂的活性降低而使NOx 的脱除效率降低，而且喷人的NH3 还会与烟气中的SOx 反应生成硫酸氨附着在催化剂的表面；另一方面，当烟气温度高时，NH3 会与02 发生反应，导致烟气中的NOx 增加。因此，在锅炉设计和运行时，选择和控制好烟温尤为重要【3】。
3. SCR 系统投入运行后的效果试验
在#2机组大修后，于2012年5 月10 日至5 月20 日，对#2炉SCR 脱硝装置进行了摸底调试试验。此次试验分为2个阶段进行。第一阶段：在锅炉负280、300、330、360、410、420t/h 的工况下进行SNCR系统喷氨量的调整试验。第二阶段：在锅炉350t/h 的工况下的SCR 的蒸汽扰动试验，以及SNCR 喷枪合理匹配试验。表1、表2分别列出了锅炉负荷在280t/h、420t/h的工况下试验数据，通过表1、表2 可以看出SCR 系统的投运有效的降低了锅炉的NOx 排放，达到了排放标准。
4. SCR 系统投入后运行中的控制
4.1 运行中应注意的关键点
4.1.1使用油点火的锅炉启动时，未燃尽的油污会粘附在催化剂表面，可能会引起催化剂的燃烧，损坏催化剂。所以在启动中要保证油枪雾化良好，防止未燃尽的油污进入尾部烟道。
4.1.2锅炉风机启动前，必须投入SCR 装置的声波吹灰装置，检查吹灰系统投运正常后，方可启动锅炉引、送风机，以防止SCR 催化剂表面积灰，正常运行中，保持SCR 声波吹灰长期投入，锅炉停运后，待风机全部停止方可停止声波吹灰系统。
4.1.3为了保证催化的寿命，催化剂对SNCR 系统的投入温度有一定的要求，所以规定锅炉升炉过程，可在60WM附近投入脱硝喷枪通水运行，待反应器进烟温升至＞280℃再喷入尿素溶液，正式投运脱硝。
4.2 运行中的调整
锅炉启动后，在SNCR 和SCR 未投入之前应对锅炉的各个系统进行合理的调整，控制NOX 的原始值达到最低，以减少喷氨量。各系统调整建议如下：
4.2.1 制粉系统的运行调节
单独SNCR 运行我们可以看出，无磨、单磨、双磨运行中，无磨和单磨运行NOx 的排放是较低的，因此运行人员应该合理的配置制粉系统的运行方式，尽可能的创造无磨和单磨运行方式，尽量减少三次风带粉，比如在锅炉负荷比较低的时候（<310t/h），应该使制粉系统保持最大出力，提高粉仓粉位，创造停磨时间。在高负荷时，应该尽量减少三次风带粉量。
4.2.2 给粉机的调节
应该尽量考虑提高下两层给粉机转速，让下两层给粉机多带粉运行，尽量减小上层给粉机转速，在负荷较低时，可以停止一个或两个上层给粉机的运行。增加下两层给粉转速，配合二次风的调节，刻意的创造出下面两层给粉缺氧燃烧的氛围，使下两层给粉的燃烧滞后，从而降低该区域的热负荷，抑止NOx 的大量生成。
4.2.3 二次风的调节
二次风的调节是降低NOx 运行调节的关键，一般认为，创造还原性燃烧气氛可以有效的减少燃烧过程中燃料型NOx 的生成，在实际运行中，由于下二次风要起托火的作用，不能关得太小，在此条件下，可以通过减少中二次风和上二次风的风量，配合于下两层给粉的增加，使下两层燃烧器所处燃烧区煤粉的燃烧处于相对缺氧的还原性气氛，从而达到降低燃料型NOx 生成的目的。
4.2.4 锅炉出口氧量的控制
出口氧量过高将导致排烟损失增大，而且燃料在高氧量下燃烧将对NOx 的生成产生负面的影响，但是控制过低的出口氧量运行则会使飞灰可燃物含量增大，降低锅炉效率，所以在运行中，应该二者兼顾。从以前进行的低氧燃烧试验和试验结果来看，炉膛出口氧量控制在2.7％～3.3％之间为宜。
5.结束语
如何来调整控制NOX 的排放，要根据各个锅炉的特点，可以选择SNCR、SCR、以及SNCR/SCR 混合型烟气脱硝技术，并综合的考虑各层风、粉的配置，同时兼顾锅炉运行的经济性，通过合理的调节，可以达到一个较满意的效果。
参考文献
[1] 锅炉集控运行规程［S］.广东粤华发电有限责任公司
[2] 葛荣良. 火电厂脱硝技术与应用以及脱硫脱硝一体化发展趋势[J]. 上海电力，2007，（05）.
[3] 杜黎明，刘金荣. 燃煤锅炉同时脱硫脱硝技术工艺性分析[J]. 中国电力，2007，（02）.
[4] 周芸芸，钱枫，付颖. 烟气脱硫脱硝技术进展[J]. 北京工商大学学报（自然科学版），2006，（03）.
作者简介：刘鹏（1987年6月），男，河南省人，毕业于长沙理工大学热能与动力工程专业，电力运行助理工程师，现从事集控运行工作。
论文作者:刘鹏
论文发表刊物:《电力技术》2016年第7期
论文发表时间:2016/10/18
标签：催化剂论文; 锅炉论文; 烟气论文; 系统论文; 温度论文; 技术论文; 两层论文; 《电力技术》2016年第7期论文;