郭俊
中核新能核工业工程有限责任公司 山西太原 030012
摘要：目前，国家对烟气排放做出明确规定，以保护生态环境。为了保证烟气中NOx含量符合国家标准，火电厂通常采用烟气脱硝工艺来控制。在烟气脱硝工艺中，通常采用具有良好选择性，较高效率和稳定性的SCR脱硝工艺，即将NOx与还原剂发生氧化还原反应，从而转化为无害的N2和水。实际的应用过程中，为维持较高的脱硝效率，加入的氨量超过了与NOx等摩尔反应的理论值，导致过量的氨未能反应且随烟气“逃出”脱硝反应器，这种现象被称为“氨逃逸”。由于受粉尘、振动以及工程中在线仪表（CEMS）在测量氨逃逸方面的偏差，以及测量环境的恶劣导致难以对氨逃逸量准确测定。当氨逃逸较高时，会导致运行成本增加以及对锅炉烟气净化系统产生影响。
关键词：余热锅炉；氨逃逸问题；对策
引言
现阶段中国的能源结构中燃煤消耗虽然逐年减少，但其仍然是主体，在各种能源消费形式中，电力及热力生产是最主要的能源消费渠道之一。煤炭燃料在不同场合的使用中都会产生NOx的污染。近年来，随着环保要求的提高，脱硝设备已成为各发电厂重要的环保设备。目前最成熟可靠且应用广泛的脱硝技术是选择性催化还原法（SCR），其基本原理为NH3与NOx在催化剂作用下发生氧化还原反应，生成N2和H2O。喷氨量很关键，喷氨过少，会降低脱硝效率，NOx的排放无法达标；喷氨过多，虽然可以提高脱硝效率，但过量的NH3会增加成本，而且会导致NH3逃逸。NH3逃逸已严重影响到脱硝经济性和设备的使用寿命，SCR脱硝装置出口的NH3逃逸量应控制在2.28mg/m3以下，如此可延长催化剂的更换周期和空预器的检修周期。因此，快速、准确地测试NH3逃逸量至关重要，可以确定最优的喷氨量。
1氨逃逸危害
1.1对空气预热器的危害
脱硝出口烟气中的氨和SO3反应生成NH4HSO4和（NH4）2SO4，而NH4HSO4具有较高的粘附性，过量的尿素在反应时，将产生亚硫酸氢铵，是一种腐蚀性，像焦油一样的固体，将堵塞空气预热器，腐蚀污染蓄热元件表面，造成空气预热器的腐蚀、堵塞和积灰，使机组运行周期减短，增大维护量，增加运行成本。
SO3+NH3+H2O→NH4HSO4
SO3+NH3+H2O→（NH4）2SO4
某电厂由于氨逃逸增大导致空气预热器腐蚀、堵塞情况如图1所示。
图1某电厂由于氨逃逸增大导致空气预热器腐蚀、堵塞情况
1.2对布袋除尘器的影响
脱硝装置出口烟气中的剩余氨和SO3反应生成的NH4HSO4粘附在布袋除尘器的布袋上，堵塞布袋，使布袋差压增大，影响除尘效果，增大引风机电耗，严重时损坏布袋。引风机出力的增加带来了厂用电率的增加，高负荷时出力的不足造成负荷上的限制，影响机组效益。同时可能造成引风机发生的失速喘振问题，这不仅给风机本身带来伤害，也增加了机组运行的不安全性，降低了经济效益。
2余热锅炉氨逃逸问题分析
2.1测量失准造成氨逃逸偏高
脱硝装置出口氨逃逸采用对穿式激光光谱法进行测量，由于氨逃逸量设计值不大于3μL／L，并且氨具有极强的吸附作用和水溶性，这就要求仪表安装要接近脱硝反应器出口，才能更精确地检测出氨逃逸数值。激光光谱法测量时，仅检测某一截面的氨逃逸，无法获取整个截面上平均的氨逃逸数据，测量结果不具代表性，若检测点流场分布不均，氨逃逸准确性将会更差。另外，受烟气中携带SO2、颗粒物、水分影响，检测孔经常结盐（ABS）或者积灰，干扰检测数据的准确性。
2.2氨流量计计量不准确
脱硝装置喷氨流量计选用的浮子流量计精度较高，但装置使用的液氨杂质较多，浮子流量计频繁卡涩以致损坏，且无备件更换，装置运行后期只能凭经验调节喷氨量，计量不准加剧了喷氨过量，导致氨逃逸量上升。
3余热锅炉氨逃逸处理对策
3.1保持催化剂的清洁
保持催化剂的清洁，保证催化剂的活度，消除烟气通过脱硝催化剂时遗留的粉尘，是降低氨逃逸的根本措施。运行中要采取合理的吹灰制度，保证声波吹灰和蒸汽吹灰的有效投入。
3.2提高脱硝入口NOx含量
从前期操作来看，采取过度贫氧再生操作，表面上看，脱硝入口CEMS检测的NOx含量很低，这有利于控制外排烟气NOx含量，但贫氧过程中生成氨。实际上，烟气中携带的NH3虽然含量低，但烟气量很大，直接造成氨逃逸超标，这就是不注氨及氨逃逸仍然较高的根本原因。这也合理解释了工艺上越降低入口烟气中的NOx，脱硝出口氨逃逸量反而越高的现象。针对此问题，技术人员调整操作，反应再生系统逐渐改为富氧操作，烟气中CO质量分数保持在6．0％以上，脱硝床层入口NOx质量浓度由200mg／m3逐渐提高至470mg／m3，余热锅炉炉温保持在840～860℃，喷氨量约为15kg／H，氨逃逸量由60μL／L降至20μL／L左右，最低降至10μL／L以下。此时虽然烟气中NOx上升，并且系统内还进行了注氨，但氨逃逸量显著下降，这在操作中已得到实际验证。
3.3脱硝床层增设采样点
在余热锅炉高温省煤段下方新增采样口，可直接检测烟气入口的氨气浓度，从而为上游操作调整提供更为精确的依据。在脱硝床层入口上方，增设对称的4个采样点，可不定期检测脱硝床层入口烟气流场分布情况，同时可一并检测氨气和氮氧化物浓度分布情况，更好地控制氨氮摩尔比，也就是对反应物浓度进行监测，监测数据可指导操作进行喷氨调整，使操作更为细化，进一步减少喷氨过量的情况，从而降低氨逃逸。
3.4更换喷氨流量计
对两台喷氨浮子流量计进行更新。两台余热锅炉分别实现外排烟气NOx检测后，喷氨自动控制回路即可投用，两炉可根据外排烟气NOx含量变化，自动控制喷氨量，实现喷氨精确控制，改善了人工操作产生的操作滞后、喷氨量大起大落的问题，进而在一定程度上避免了喷氨过量，减少了氨逃逸。同时，上游气体精制装置检修后，氨精制效果得到提高，液氨纯度提高，减少了杂质携带，降低同样浓度的NOx，喷氨量相应下降，氨逃逸随之下降。
3.5两炉分别增设烟气出口分析系统
目前两炉共用一个NOx分析系统，该检测值是两炉烟气混合后的NOx值，这就导致两炉出口NOx分析无法分别进行，自动喷氨控制也无法实现。现已提报项目建议书，并在2019年装置停工大检修时增上分析系统。投用后，两炉出口NOx将实现分别监测，可以根据每台锅炉出口NOx浓度实现分别控制，自动喷氨系统可一起投用，实现自动控制，这就大大提高了测量和控制的准确性，避免了喷氨过量造成的氨逃逸。
结语
通过对烟气脱硝装置氨逃逸问题的分析采取以下措施使氨逃逸量由60μL／L降至20μL／L左右。（1）调整再生系统和烟气脱硝装置的操作。保持烟气中CO质量分数在6．0％以上；提高脱硝床层入口NOx质量浓度，由200mg／m3提高至470mg／m3；控制余热锅炉炉温在840～860℃，喷氨量约为15kg／H。（2）增上、更换仪表。两炉分别增设烟气出口分析系统；脱硝床层增设采样点；更换喷氨流量计。通过增上、更换仪表，使得操作人员能更好地调整操作，控制氨的注入量，减少氨的逃逸。
参考文献
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预埋室外管网穿挡墙套管及挡墙墙身泄水孔。
3.2 挡墙基础开挖及处理
常规挡墙以《17J008挡土墙》图集要求为施工依据，以地质变化处和每隔10～15m设置的变形缝作为分段标准，当挡墙基底纵坡大于5%时，挡墙基底放阶处理。
为使阶梯挡墙施工更具参考意义，结合阶梯式挡墙在处于回填区及分阶挡墙结构紧凑的两种不利情况，现场实际施工处理办法如下：
（1）处理办法一：当分阶挡墙位于低回填区（回填土深度不大于3m）时，采用分阶挡墙基础整体超挖换填的方式进行处理。
依据现状回填地貌，放出分阶挡墙整体开挖放坡线，挡墙基础整体向下超挖回填土方至原地貌土方（承载力一般大于120KPa），对原地貌土方进行夯实，要求承载力一般不得小于120Kpa，再对挡墙墙底以下2m采用级配砂石分层换填，压实系数不小于0.94。
同时第二阶挡墙基础碎石换填则直接在第一阶挡墙基础及部分墙身施工完成面上直接分层换填2m，再直接实施第二阶挡墙。
（2）处理办法二：当分阶挡墙位于高回填区（回填土深度大于3m）时，采用桩+托梁+重力式挡墙的处理办法。
桩基采用机械灌注桩，桩径一般为1.2m，托梁高度一般0.9m（具体应以结构设计软件计算为准），托梁表面按照0.1：1放坡设置。此办法用桩+托梁做基础，有效避免了高回填区的挡墙基底承载力不满足设计要求的情况。
3.3 挡墙墙身支模体系设计
（1）支模体系组成：
1）主楞采用φ48×3.6mm钢管，次楞采用5cm×10cm方木，方木抗弯强度设计值13MPa，抗剪强度1.4MPa；模板采用胶合板，厚度15mm，模板抗弯强度设计值37MPa，弹性模量9000MPa。模板及方木自重：0.5KN/㎡。
2）钢管支架：材料Q235，型号Φ48×3.6mm。
3）模板支撑架结构安全等级I级，结构重要性系数取1.1。
4）具体支模体系设计与常规建筑结构墙柱支模体系设计计算方法相同，本文不再赘述。
4结论
本文中提到基础施工处理和关键节点处理措施方案可行，具有一定的通用性。希望为后续此类阶梯式挡墙设计优化及施工提供了宝贵的经验。
参考文献
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作者简介：唐得铭 男 1992.9 本科 助理工程师。
论文作者:郭俊
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年18期
论文发表时间:2019/12/11
标签：挡墙论文; 烟气论文; 余热论文; 操作论文; 锅炉论文; 流量计论文; 装置论文; 《建筑学研究前沿》2019年18期论文;