燃煤電廠SCR脫硝系統氨逃逸率控制技術研究基于燃煤電廠選擇性催化還原SCR脫硝原理，揭示氨逃逸的緣由和對機組運行的危害。分析認為，影響SCR脫硝系統氨逃逸率的因素包括脫硝催化劑性能、煙氣流場勻稱性、鍋爐運行方式、噴氨掌握規律、儀器儀表及測量方式等。針對SCR系統氨逃逸率的影響因素，結合電廠機組實際運行狀況，提出降低氨逃逸率的掌握策略，可為國內燃煤電廠超低排放改造及SCR系統性能優化供應參考。隨著環保標準的日益提高，燃煤電廠現有環保裝置需要進行超低排放改造，要求在基準氧含量為6%的條件下，NOx排放質量濃度不高于50mg/m3(標態)。脫硝超低排放技術路線大多采納低氮燃燒器和選擇性催化還原(SCR)組合方式，脫硝效率和NH3逃逸率是衡量SCR脫硝系統的兩個重要性能指標。電廠機組通過更換或增加催化劑層，實現較高的脫硝效率，滿意NOx排放要求，同時掌握氨逃逸率在3×10-6以下。電廠實際運行過程非常簡單，難以達到排放指標時，往往通過增加噴氨量來提高脫硝效率，造成氨逃逸率超標。過量的逃逸氨和煙氣中的SO3發生反應生成硫酸氫銨，導致空氣預熱器堵塞、除塵效率下降、催化劑受損等一系列問題，嚴峻時還會影響機組運行，降低系統經濟性和平安性。嚴格掌握脫硝系統氨逃逸率已是燃煤機組運行不容忽視的問題。本文通過揭示脫硝系統氨逃逸形成緣由、影響因素，探討氨逃逸率掌握技術方法，為國內燃煤電廠超低排放改造及實際機組運行供應參考。1氨逃逸的生成機理及危害燃煤電廠SCR脫硝反應器中，NH3選擇性催化還原煙氣中NOx的主要化學反應為:<imgsrc=“/UploadFiles/2022001/20224/Env/202204212309191915.jpg”alt=““width=“459”height=“105”/<imgsrc=“/UploadFiles/2022001/20224/Env/202204212309193320.jpg”alt=““width=“445”height=“39”/<imgsrc=“/UploadFiles/2022001/20224/Env/202204212309192326.jpg”alt=“QQ截圖20190425104444.jpg”width=“502”height=“694”/<imgsrc=“/UploadFiles/2022001/20224/Env/202204212309208891.jpg”alt=“QQ截圖20190425104504.jpg”width=“442”height=“362”/圖1NH3和SO3質量分數對硫酸氫銨形成溫度的影響2影響氨逃逸率的主要因素2.1脫硝催化劑性能脫硝催化劑活性是影響氨逃逸率的根本緣由，煙氣溫度、含水率、氧含量、煙塵質量濃度等因素均會對催化劑活性產生影響。煙氣中的堿金屬、砷元素等簡單引起催化劑中毒，催化劑長期運行中發生燒結堵塞、腐蝕、硫酸銨鹽和飛灰沉積等，均會使其活性降低，導致未反應的氨量增加。隨著脫硝效率的上升，氨逃逸率呈上升趨勢，當脫硝效率高于設計值時，氨逃逸率大幅度增加，如圖2所示。<imgsrc=“/UploadFiles/2022001/20224/Env/202204212309209837.jpg”alt=“QQ截圖20190425104528.jpg”width=“445”height=“347”/圖2

SCR脫硝效率和氨氮摩爾比對氨逃逸率的影響隨著運行時間的增加，催化劑活性下降，脫硝效率降低，要維持較高的脫硝效率和較低的NOx排放質量濃度，實際運行中往往需要提高氨氮摩爾比，勢必會導致氨逃逸率急劇增加，進一步使催化劑活性降低，引發惡性循環。2.2流場勻稱性煙氣流場勻稱性是指SCR脫硝系統入口煙氣來流勻稱性及噴氨后氨氮混合勻稱性。在煙道的轉彎、收縮、擴張段，由于流淌空間的轉變，氣流被迫轉變運動方向，消失渦流，造成流淌速度的分層和轉變，導致煙氣流場不勻稱。運行過程中，導流板磨損、積灰、噴嘴堵塞、煙氣流量超過設計值等因素也會導致流場不均，影響氨氮摩爾比分布。<imgsrc=“/UploadFiles/2022001/20224/Env/202204212309206141.jpg”alt=“QQ截圖20190425104603.jpg”width=“492”height=“335”/<imgsrc=“/UploadFiles/2022001/20224/Env/202204212309218938.jpg”alt=“QQ截圖20190425104638.jpg”width=“433”height=“279”/圖3氨氮摩爾比分布偏差對脫硝性能的影響2.3鍋爐運行方式機組負荷、煙溫、燃燒狀況等運行參數對脫硝效率和氨逃逸率有明顯影響。過高的燃盡風率或過高的氧含量可增加SCR入口NOx質量濃度，進而影響脫硝系統運行參數和氨逃逸率。一般認為，SCR反應器內煙溫降低使催化劑活性下降，導致氨逃逸率增加，煙溫不能長期低于SCR脫硝系統連續噴氨溫度，否則將導致硫酸氫銨生成和催化劑失活。也有討論表明，機組低負荷運行時，煙氣在催化劑層停留時間增加可減弱催化劑活性降低的影響，通過設定合適的脫硝效率，能夠有效掌握系統氨逃逸率。2.4噴氨掌握系統<imgsrc=“/UploadFiles/2022001/20224/Env/202204212309216309.jpg”alt=““width=“495”height=“330”/<imgsrc=“/UploadFiles/2022001/20224/Env/202204212309210062.jpg”alt=““width=“450”height=“381”/圖4固定氨氮摩爾比時SCR噴氨量掌握規律由于SCR反應器中催化劑反應反饋滯后和NOx分析儀響應滯后等緣由，使得SCR脫硝掌握系統存在大滯后性和大延時性，難以精確掌握噴氨量。尤其是機組變負荷時，SCR入口煙氣量或NOx質量濃度急劇變化，調整的慣性和延時性簡單導致煙囪入口NOx質量濃度瞬時值超標。為了使各工況下滿意超低排放要求，出口NOx質量濃度設置值往往偏低，導致SCR系統噴氨過量，氨逃逸率超標。實際運行中，當兩側SCR反應器風量相差較大時，兩側噴氨量過多或過少，噴氨量過多的一側簡單發生氨逃逸。此外，NOx質量濃度考核點和掌握點不全都。環保考核時以煙囪入口NOx質量濃度測點為準;噴氨自動調整時，單側煙道的SCR反應器出口NOx質量濃度為被控量。SCR反應器出口測點與煙囪入口測點所測量的NOx質量濃度存在不同程度的偏差，影響噴氨量的精準掌握。2.5測量方法和儀表由于氨逃逸的量級特別小，理論計算很難精確?????。相對于離線手工分析法，原位光學測量法可以實現在線監測，但光學測量的精確?????度簡單受高溫、高塵惡劣工況的影響。煙氣含塵量大時，測量探頭受鋼制煙道壁振動及溫度變化的影響，會消失測量不穩定或指示飄移現象，導致測量偏差大;同時，SCR出口煙道煙氣分布不勻稱，導致采樣誤差較大，影響氨逃逸量在線監測的精確?????度。一般以氨逃逸儀表監測的氨逃逸變化趨勢作為運行參考，而難以通過儀表值精確?????掌握噴氨量和氨逃逸率。3氨逃逸率掌握技術3.1流場優化實際運行過程中，SCR脫硝系統中氣流流淌特別簡單，在煙道內設置導流板可有效改善速度分層現象。導流板后可加裝氣流均布器(在第1層催化劑上方加裝整流格柵等)，利用局部的紊流改善流場速度不勻稱的狀況。依據不同機組的詳細狀況，合理設置導流板的位置、數量、形式等，在改善流場的同時要盡可能低地增加系統壓降。氨噴入之后與煙氣混合的勻稱性集中在氨的噴射方式和噴氨后與煙氣的混合兩個方面，主要取決于噴氨格柵形式及氨煙靜態混合器的選型與布置。國內外開發并應用于工程實際的噴氨裝置包括線性掌握噴氨格柵、分區掌握噴氨格柵和靜態渦流混合器技術，技術對比見表1。表13種噴氨方式技術特點對比<imgsrc=“/UploadFiles/2022001/20224/Env/202204212309224173.jpg”alt=“QQ截圖20190425104753.jpg”width=“893”height=“229”/線性掌握噴氨格柵技術成熟，應用最廣;分區掌握噴氨格柵是利用分區流量調整技術，使噴氨量適應煙氣中NOx的分布;渦流混合器技術使NH3與NOx混合氣體在混合元件誘導下形成穩定的渦流或旋流，加強擾動，強化湍流集中。線性掌握噴氨格柵和分區掌握噴氨格柵依靠數量多、口徑小的噴嘴實現勻稱噴氨，但也正由于這一特點，運行過程中噴嘴堵塞后，反而難以實現勻稱噴氨，影響氨氮摩爾比分布的勻稱性。靜態渦流混合器克服了小噴嘴簡單堵塞的問題，具有良好的操作彈性，其難點在于靜態混合器的結構設計，以及開發高效低阻擾流裝置，縮短混合段距離。<imgsrc=“/UploadFiles/2022001/20224/Env/202204212309225311.jpg”alt=“QQ截圖20190425104814.jpg”width=“498”height=“296”/<imgsrc=“/UploadFiles/2022001/20224/Env/202204212309228458.jpg”alt=“QQ截圖20190425104831.jpg”width=“371”height=“288”/圖5新型SCR脫硝優化掌握策略此外，穩定的噴氨量掌握取決于高質量的氨氣質量流量計、氨量調整閥和最佳的掌握參數。在同等設備和掌握條件下，通過掌握系統優化，改善噴氨時機，特殊是提高噴氨掌握系統對機組負荷變化的響應速度，避開機組負荷變化時噴氨量未準時跟蹤而使氨逃逸率超標。3.3噴氨優化調整對于現役SCR脫硝系統，在不改造系統設備的狀況下，通過噴氨格柵優化調整，可改善氨氮摩爾比分布的勻稱性。脫硝系統一般由多個蝶閥等部件協同掌握噴氨量，需要依據噴氨格柵截面內的流場分布特性對各支管閥門進行調整，保證良好的氨氮摩爾比分布，使各區域噴氨量與NOx流場相匹配，提高脫硝效率，避開局部區域過量噴氨而導致逃逸氨偏高;同時，可以通過改善反應器出口NOx質量濃度分布勻稱性，減小取樣點的測量誤差，優化掌握系統參數，提高噴氨量掌握的精確度。<imgsrc=“/UploadFiles/2022001/20224/Env/202204212309221016.jpg”alt=““width=“491”height=“390”/<imgsrc=“/UploadFiles/2022001/20224/Env/202204212309232099.jpg”alt=““width=“497”height=“530”/4結論燃煤電廠超低排放改造對SCR脫硝系統提出了新的要求，在實現較高的脫硝效率的同時要保證較低的氨逃逸率。影響氨逃逸率的主要因素包括脫硝催化劑性能、機組運行方式、煙氣流場勻稱程度、噴氨掌握規律、測量方法和儀表等。實行以下措施，可有效掌握氨逃逸率。(1)選擇合適的噴氨格柵及氨煙混合裝置，合理布置導流板、整流格柵等，提高SCR脫硝系統煙氣流場勻稱性及氨氮混合勻稱性，降低氨氮摩爾比分布偏差。(2)進行SCR脫硝掌握系統優化，通過猜測掌握技術進行提前掌