载要：我国火电行业以燃煤为主，燃煤电厂氮氧化物（NOx）是主要的大气污染物之一，火电厂排放的NOx中绝大部分是NO，其毒性不大，但是NO在大气中可以氧化生成NO2，其毒性是NO的4～5倍，当含量达到150×10－6时，对人体器官及对生态系统造成损害。一类是通过低氮燃烧技术的改进（包括采用先进的低NOx燃烧器）降低NOx排放量，另一类是在锅炉上加装烟气脱硝装置。燃煤电厂脱硝装置的调试及运行后脱硝系统的一些故障和管理，针对选择性催化剂还原（SCR）烟气脱硝工艺出现的问题和对此提出一些处理对策。
关键词： 烟气脱硝、选择性催化还原、故障分析、管理
引言
烟气脱硝系统为尿素热解法选择性催化还原（SCR）烟气脱硝工艺，我厂脱硝设施由东方电气集团东方锅炉股份有限公司设计制造, 烟气脱硝装置的成套系统设计和设备（含辅助系统与设备），SCR烟气脱硝系统采用高灰段布置方式，即SCR反应器布置在锅炉省煤器出口和空气预热器之间。不设置SCR反应器烟气旁路，脱硝装置处理100% BMCR烟气量，脱硝效率不低于80％。公用一个还原剂储存、卸载及尿素溶液输送区，按照80%脱硝效率设计。催化剂层数按“2＋0.5”布置（即2层半布置）在锅炉正常负荷范围内烟气脱硝效率均不低于80%，保证脱硝装置出口NOx浓度不高于80mg/Nm3（6%氧含量，干烟气）。NH3逃逸量应控制在3µL/L（3PPM）以下；SO2向SO3的转化率小于1%。
SCR脱硝原理图1
SCR脱硝工艺流程：尿素加入到温度在80℃左右的除盐水溶解罐中进行热解，通过搅拌加热，尿素溶液均匀后通过混合泵输送到尿素溶液储罐中，通过循环泵输送到MDM系统，通过脱硝出口氮氧化物及效率计算出尿素溶液流量，然后分配给8支喷枪。
雾化后的尿素溶液在热解炉内分解，生成NH3、H2O和CO2，分解后的氨由电加热器加热后的稀释一次风稀释到低于5%氨浓度的混合气体送到氨喷射系统（AIG）再进入脱硝系统。烟气通过两层催化剂后进入空预器。
脱硝运行
SCR脱硝系统分为两部分：尿素水解系统、尿素溶液分解系统、反应区系统、辅助系统。
2.1 催化剂运行温度的影响：板式催化剂运行温度302℃——420℃之间，这就要求机组负荷率适应催化剂连续运行温度。由于机组燃烧的煤种和锅炉的排烟温度不同，相应脱硝系统退出的负荷不同。我发电厂处于北方，冬季在160MW排烟温度到302℃，脱硝退出；夏季在150MW脱硝退出。由于环保的考核严厉和环保检查力度的不断强化，我厂增加了烟气旁路系统，解决了在低负荷脱硝系统提出，改善了脱硝设施投运率，脱硝设施投运率由83.25%上升到100%。
2.2 燃煤煤质灰分和颗粒对催化剂的影响：由于市场煤种多样，煤质含灰分不同，大约在35%-40%，有的煤质达到45%左右。高灰分不仅影响到锅炉燃烧还会对催化剂磨损及运行安全。高灰分还会造成催化剂运行堵塞。对此配置了声波吹灰和蒸汽吹灰相结合的吹灰运行方式。我厂运行不到三年检查发现催化剂破损。造成脱硝效率下降，还会造成氨的逃逸增加。
2.3 燃煤含硫量及氨逃逸率对催化剂的影响：为提高SCR 脱硝工艺脱硝效率,NH3 / NOx 摩尔比通常控制为大于1 ,因此脱硝过程氨逃逸不可避免。电厂煤种的含硫量的高低，都会在一定温度下产生硫酸氢铵。低硫煤质（含S量）在1%，氨逃逸率6µL/L（PPM）；中硫煤质（含S量）在1.5%，氨逃逸率4µL/L（PPM）；高硫煤质（含S量）在3%，氨逃逸率2µL/L（PPM），由此可见：氨逃逸量与烟气中SO2的关系变化。为防止催化剂因硫酸氢铵的滞留而失去活性,由于空预器中温段和低温冷段处于产生硫酸氢铵堵塞的温度区间,将低温冷段和中温段合并为一段。在换热元件上渡镀入搪瓷。有效防止在换热元件上粘黏。我公司在低负荷投入烟气旁路提高SCR脱硝装置烟气温度控制氨逃逸率。有效降低硫酸氢铵在催化剂表面及空预器换热元件上的形成速率。空预器吹灰器由原单介质吹灰器改为双介质(蒸汽、高压水) 吹灰器，改善了空气预热器积灰堵塞。
2.4 热解炉出入口温度的影响：热解炉出入口温度的变化随喷枪流量的变化而变化，热解炉入口的温度在650℃，出口温度在320℃脱硝系统解列。脱硝系统运行时喷枪流量到0.6 m3/h以上时，热解炉入口温度达到650℃，或出口温度低至320℃脱硝解列。通过锅炉调整低氮燃烧，入口NOX控制在280-320mg/Nm3，调整热解炉稀释一次风量的变化，调整尿素溶液密度，定期检查热解炉及系统结晶，解决由于温度造成脱硝解列的现象。
2.5 喷枪结晶的影响：脱硝系统在调试时，由于系统设计造成喷枪冲洗压力不够，在负荷下降时排烟温度降低302℃，板式催化剂运行温度不允许，脱硝系统停运，由于在北方的气候较冷，脱硝系统的外部装饰板没有安装，造成喷枪停运后冲洗不及时结晶。后通过另一侧储罐装除盐水切换后冲洗。造成回流管道结晶，通过增加冲洗水系统后解决了喷枪及系统停运后的冲洗工作。
冲洗水改造系统如下：
2.6 尿素溶液混合泵滤网堵和循环泵故障的影响：在尿素热解初期，投放尿素颗粒的地面是水泥地，工人在尿素颗粒热解时。切割尿素袋把尿素纤维和沙粒带到尿素溶解罐后，造成混合泵滤网堵塞，发现后通知工人手工解开尿素袋口密封线及地面改善，混合泵的滤网堵的到改善。
2.7 尿素热解时尿素颗粒堵塞的影响：尿素颗粒热解时，尿素颗粒通过斗提机将尿素给料输送到尿素颗粒储罐，再经过给料机后降尿素输送到溶解罐，这样的循环不仅造成尿素颗粒储罐内的尿素颗粒板结，也造成给料机堵塞，造成给料机电机烧损。对系统进行了相应的改造后，把给料机甩开直接通过尿素颗粒储罐进入溶解罐，由储罐出口门控制。尿素颗粒储罐在每次溶液后不再储存尿素颗粒。
三、脱硝系统优化建议
4.1 脱硝热解炉电加热用耐高温电缆，防止过热造成电机热跳闸，同时热解炉电源控制柜最好安装到通风或较低的地方，防止由于夏季锅炉房高温造成模件温度高跳闸。
4.2 在北方冬季喷枪易结晶。给运行带来困难，因此喷枪及MDM间的伴热尤为重要，在此做好相对应的功率电源伴热。
4.3 尿素热解系统为了节约资金和操作方便，应通过斗提机直接将尿素颗粒输送到溶解罐进行热解，而不通过尿素颗粒储存罐经过给料机到溶解罐热解。
4.4 由于设计原因，脱硝系统停运后脱硝系统及喷枪冲洗水由于标高得不到冲洗，应该设立专用水箱，增加两台除盐水泵和两台冲洗泵给溶解罐补水做为尿素热解用也可做脱硝系统及喷枪冲洗用。
4.5 机组负荷率及脱硝催化剂运行温度是制约SCR烟气脱硝系统连续运行的关键，催化剂厂家提供的数据是在302℃ -420℃可连续运行，通过增加烟气旁路系统解决由于烟气温度低造成脱硝设施退出或空气预热器堵塞等问题。降低催化剂运行温度至280℃。
四、结论：
现在很多燃煤电厂用SCR烟气脱硝工艺，还原剂使用尿素即安全又方便，脱除氮氧化物高，被很多电厂采用。但是会造成脱硝系统管道、热解炉、喷枪结晶，我们通过运行调整锅炉低氮燃烧和SCR烟气脱硝工艺去除烟气的氮氧化物有了很好的实际经验，通过几年的脱硝运行经验的总结和摸索，使SCR烟气脱硝工艺安全、可靠、维护、运行调整有了很好的突破。为今后SCR脱硝一些故障分析和处理提供了参考，为SCR 烟气脱硝的运行、维护总结了一部分运行经验和解决方案。
参考文献：
[1]金鑫，崔基伟等SCR烟气脱硝过程硫酸氢铵的生成机理与控制。
[2]中国电力行业年度发展报告2010—中国电力行业联合会。
[3]火电厂大气污染物排放标准。GB13223-2003
论文作者:梁振春
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/16
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