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燃气电厂余热锅炉脱硝系统氨逃逸率高的原因分

发布时间:2019-05-11 04:05

  北极星大气网讯:摘要:燃气电厂余热锅炉的脱硝系统在运行中容易出现氨逃逸率高的问题,本文阐述了氨逃逸率高的危害,对造成氨逃逸率高的原因进行了分析,提出了控制氨逃逸率的技术措施。

  北京京能高安屯燃气热电有限责任公司燃气-蒸汽联合循环机组,采用1套845MW级燃气蒸汽联合循环“二拖一”多轴布置机组。全厂配置为:2台9F级型号为SGT5-4000F(4)燃气轮机;2台型号为QFSN-300-2燃气轮发电机;2台卧式余热锅炉;1台型号为LZC266-12.5/0.4/545/540供热蒸汽轮机和1台300MW级型号为QFSN-300-2汽轮发电机。燃机发电机和蒸汽发电机组为分轴布置。

  余热锅炉(HRSG)是由无锡华光锅炉股份有限公司采用比利时CMI公司技术生产的型号为UGSGT4000F-R,卧式、自然循环、三压、再热、无补燃、全封闭的燃机余热锅炉,设烟气脱硝(SCR)装置,每台余热锅炉设置一个烟囱。主要由高、中、低压汽包、过热器、蒸发器、省煤器、再热器、高压给水泵、中压给水泵、烟气脱硝(SCR)、低压省煤器再循环水泵、烟气热网水水换热器、连续排污扩容器、定期排污扩容器及辅助设备等组成。

  SCR系统安装在燃机余热锅炉中受热面中压过热器和高压省煤器3之间,使用氨水(20%wt)作为反应剂。脱硝系统NOx脱出率不小于85%,脱硝装置可用率不小于98%。

  SCR系统主要由氨水供给单元、氨水蒸发器、喷氨栅格AIG和催化剂层组成。主要设备有稀释风机(1运1备)、氨水蒸发器SPV、氨水储罐、喷氨栅格AIG、净烟气测量栅格、加氨泵(1运1备)、卸氨泵、废液泵和管道等组成。

  选择性催化还原脱硝是在一定温度和催化剂的作用下,还原剂“有选择性”地把烟气中的NOx还原为无毒、无污染的N2和H2O。

  上面第一个反应是主要的,因为烟气中几乎95%的NOx是以NO的形式存在。在没有催化剂的情况下,上述反应只在980℃左右的温度进行。通过选择合适的催化,反应温度可降低到适合火电厂实际使用的280~420℃温度范围。我厂是以钛-钒为活性物质,在反应条件改变时还可能发生以下副反应:

  发生NH3分解和NH3氧化成NO的反应都是温度在350℃以上,450℃以上开始激烈起来。反应温度在300℃以下时仅有NH3氧化成N2的副反应可能发生。

  不同的催化剂有不同的活性和物理性能,这就决定了不同的结构和表面积。一般来说,对于选定的催化剂,结构越简单、表面积越大,越有利于催化剂的布置和反应物的反应。

  采用何种催化剂与SCR反应器的布置方式是密切相关的。一般可以把催化剂的种类分为三类:高温催化剂(345~590℃)、中温催化剂(260~380℃)和低温催化剂(80-300℃)。

  反应温度在一定程度上决定着还原剂与烟气中的Nx的反应速率,同时也影响催化剂的活性。一般来

  说,反应温度越高,越有利于SCR系统的运行。但是,考虑综合效率问题,并不是采用设备的极限温度,而是在一定工况下采用最佳的反应温度,温度范围视SCR反应器在锅炉尾部的布置位置而定。

  空间速度是SCR的一个关键设计参数。它是标准温度和压力下的湿烟气在催化剂容器内滞留时间的尺度。

  它是烟气容积流量与SCR反应塔中催化剂体积的比值,反映了烟气在SCR反应塔内的停留时间的大小。空间速度的大小取决于催化剂的结构,决定反应的彻底性,也就对SCR系统的效率有所影响。烟气的空间速度越大,其停留时间就越短。一般SCR的脱硝效率将随着烟气空间速度的增大而降低。

  氨逃逸率即SCR脱硝工艺出口未参与还原反应的NH3与出口烟气总量的体积占比,计量单位为ppm。在SCR烟气脱硝工艺中,氨逃逸率的控制至关重要。如果控制不好,不仅使脱硝成本增加,而且机组安全运行也受到威胁。氨逃逸率高对余热锅炉的危害性主要表现在以下两个方面:

  (2)催化剂中毒。在SCR脱硝工艺中,氨逃逸率过高会导致催化剂反应性能下降,催化剂中毒。

  根据脱硝系统的工作原理及具体布置情况,余热锅炉脱硝系统氨逃逸率高的原因主要有:

  (1)脱硝系统烟气流场不均匀,导致脱硝系统局部喷氨量过大,氨逃逸率升高;

  (3)机组长时间在低负荷运行,SCR系统入口烟温偏低,导致反应转化比例偏低,导致氨消耗量增加。

  为了保证余热锅炉的安全运行,对脱硝系统的氨逃逸率必须加以控制,防止氨逃逸率过高。控制氨逃逸率的措施有:

  (1)正常运行中严格控制氨的喷入量,防止氨气过量而造成氨逃逸,正常情况下应控制氨逃逸率不超过10ppm。

  (2)保持催化剂的活性。SCR脱硝催化剂的寿命一般在5~6年,因此SCR脱硝装置运行一段时间后,催化剂活性会逐渐衰减,脱硝效率将会降低,氨逃逸率将会增加。当脱硝效率达不到设计值或不能满足环保排放要求时,为确保余热锅炉的安全运行,就必须对催化剂进行清洗或安装备用层催化剂。

  (3)加强脱硝装置CEMS的维护工作,确保脱硝进、出口NOx数据的准确性,为运行人员提供可靠的调整依据。

  (5)加强SCR系统出口差压的监视,发现差压增大时及时减少喷氨量,同时注意控制烟气温度在系统要求范围内。

  (6)严格控制脱硝系统进口烟气温度,保持在290℃以上,避免由于烟气温度过低造成催化剂反应性能下降,催化剂中毒。

  目前,环保压力越来越大,各电厂企业都非常重视环保工作。脱硝系统氨逃逸率增大是燃气电厂余热锅炉运行中经常遇到的问题,氨逃逸率控制不好将直接影响正常的安全生产。如果由于氨逃逸率控制不好最终导致催化剂中毒,反应性能下降,则需要停炉处理,经济损失巨大。所以,做好余热锅炉脱硝系统的安全生产工作有着重大的意义。

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