電廠燃煤鍋爐氨逃逸的分析與控制
隨著全社會環保意識的提高和國家經濟可持續發展的需求,火電廠超低排放率先在京津冀地區實施。
火電廠NOx排放標準控制在了50mg/Nm3,隨著控制指標的提高,帶來了一系列的問題。自從2013年脫硝系統的投運以來,燃煤電廠SCR催化劑基本經歷了增加備用層,更換運行層,SCR控制設備也經歷了長達4年左右的運行,一些缺點開始顯現。氨逃逸高成了一個普遍不可回避的難題。
本文主要針對氨逃逸這一問題進行探討和,分析氨逃逸的影響因素,并提出了一些在運行中控制脫氨逃逸的方法,以期對機組設備安全和經濟性效益的提高有所幫助。
1引言
當前,由于國家環保形勢的嚴峻,京津冀持續霧霾天氣,對華北地區的超低排放提出了更高的要求。而燃煤電廠的SCR脫硝系統普遍采用液氨和尿素脫硝系統。由于設備的老化、控制系統的落后、以及運行調整的因素,NOx的控制給鍋爐的安全經濟運行帶來的很大壓力。
2燃煤電廠SCR系統簡介
燃煤電廠普遍采用干法脫硝工藝,由于催化劑工作溫度的限制,脫硝系統大都布置在省煤器之后,空預器之前的煙道里。
SCR技術主要反應如下:
SCR脫硝系統包括催化劑反應器、氨儲運系統、氨噴射系統及相關的測試控制系統。煙氣首先自下而上經過噴氨格柵,噴氨格柵將稀釋后的氨氣均勻噴入煙道,然后在混合器中與煙氣混合,然后轉向從上而下流過催化劑。催化劑分三層或四層被安裝在反應器的箱體內,一般為垂直布置,煙氣流過催化劑時,在催化劑的作用下選擇性的與NOx反應生成N2和H2O。
在氮氧化物(NOx)選擇性還原過程中,通過加氨(NH3)可以把NOx轉換為N2和H2O。主要化學反應方程式如下:
(1)4NO+4NH3+O2=4N2+6H2O
(2)6NO+4NH3=5N2+6H2O
(3)6NO2+8NH3=7N2+12H2O
(4)2NO2+4NH3+O2=3N2+6H2O
3氨逃逸的危害
氨逃逸是指SCR脫硝系統由于種種原因,會造成催化劑后的煙氣中氨氣的含量超標。這會帶來一系列嚴重后果:
3.1催化劑堵塞。由于銨鹽和飛灰小顆粒在催化劑小孔中沉積。阻礙了NOx、NH3、O3到達催化劑活性表面,引起催化劑鈍化。鈍化后,脫硝效率下降,為了保持環保參數不超標,會噴更多的氨,這將引起惡性循環。
3.2SCR出口CEMS過濾器堵塞。SCR出口CEMS一般采用抽取式,伴熱溫度為120℃,銨鹽容易沉積堵塞過濾器和取樣管。引起測點不準確,引起自調失靈,環保參數失控。
3.3空預器堵塞。銨鹽沉積在空預器冷端,引起空預器堵塞。增加系統阻力,增加風機電耗。影響帶負荷,高負荷風量不能滿足要求。引起空預器冷端低溫腐蝕。
3.4導致電除塵極線積灰和布袋除塵器糊袋。氨逃逸大會引起電除塵極線積灰,陰陽極之間積灰產生搭橋現象導致電除塵電場退出運行。氨逃逸過大會造成銨鹽糊在布袋上,引起布袋除塵器壓差高,從而導致吸風機電流高,嚴重時影響風量、引起出力受阻。風機失速、保護停機等事故。
3.5系統堵塞后會引起送風機、一次風機、吸風機失速、搶風。出力受阻,排煙溫度失控。甚至引發非停事故。
3.6氨逃逸過量進入空氣,氨被吸入肺后容易通過肺泡進入血液,與血紅蛋白結合,破壞運氧功能。短期內吸入大量氨氣后可出現流淚、咽痛、聲音嘶啞、咳嗽、痰帶血絲、胸悶、呼吸困難,可伴有頭暈、頭痛、惡心、嘔吐、乏力等,嚴重者可發生肺水腫、成人呼吸窘迫綜合征,同時可能發生呼吸道刺激癥狀。所以堿性物質對組織的損害比酸性物質深而且嚴重。
4氨逃逸大的原因
4.1自動調節性能不好。在變負荷時、啟停制粉系統時,噴氨量不能適應負荷和脫硝入口NOx的變化,導致脫硝出口NOx波動太大,導致瞬時噴氨量相對過大,從而引起氨逃逸增加。
4.2脫硝入口NOx分布不均勻,與噴氨格柵每個噴嘴的噴氨量不匹配。導致出口NOx不均勻。導致局部氨逃逸高。
4.3噴氨格柵噴氨不均勻,導致出口NOx不均勻。導致局部氨逃逸高。
4.4測量系統不準確。一般SCR左右側出入口各裝一個測點,在測點發生表管堵塞、零漂時不具有代表性,導致自調系統噴氨過量。從而引起氨逃逸升高。包括NOx測點、氧量測點、氨逃逸測點。
4.5測點位置安裝位置不具代表性。測點數量過少。安裝位置沒有經過充分的混合,會導致測量不準。另外測點數量太少,不能隨時比對,當發生堵塞、零漂時不能及時發現。
4.6測點故障率高,當測點故障時,指示不準,引起自調切除,只能手調,難以適應AGC負荷隨時變動的需求。
4.7在變負荷和啟停制粉系統時,脫硝入口NOx波動大,從而引起脫硝出口波動大,噴氨量波動大,引起氨逃逸。由于低氮燃燒器改造的效果差,在實際運行中,尤其在大幅度變負荷時,脫硝入口NOx變化較大,會加大脫硝自調的難度。
責任編輯:任我行
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