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SCR烟气脱硝系统的运行方式及控制

2017-11-02信息来源 : 中国科技纵横
  当前国内外一直关注环保问题,随着节能减排法规的渐渐完善,我国政府对火电厂废气的排放要求越来越严格。NOx气体排放作为污染源的一种,常规手段已经满足不了当前达标排放的要求。SCR烟气脱硝系统作为一种效率高,污染率小的手段,已经被应用到多家火电厂。本文将详细介绍该系统的运行方式及控制,为SCR系统的实际应用提供有效参考。
 

 
  随着雾霾天气频发,大气污染逐渐成为国家乃至世界极其关注的问题。许多相关的法规相继出台,严厉打击环境违法行为,严格控制污染气体、污水的排放。氮氧化物作为较为严重的污染性气体之一,最主要的排放源就是火电厂。电力是各行各业不可或缺的资源,火电厂每年的消耗十多亿吨燃煤,排放的NOx2000余万吨,对大气环境带来严重影响。
 
  目前常用于降低NOx排放量的方法是锅炉采用分级燃烧或者选用性能更为优良的燃烧器,但是这些改善方法会增加成本,降低燃烧效率,增加热耗。近年来烟气脱硝技术受到很大的关注,它不仅可以有效降低NOx排放量,对煤炭的燃烧利用效率影响也不大,更加经济有效。本文着重介绍烟气脱硝技术中较为成熟的SCR脱硝技术,详细叙述其反应机理、运行方式及相关的参数控制。
 
  1SCR烟气脱硝的机理
 
  SCR脱硝反应就是常见的氧化还原反应。选用合适的催化剂,向含有NOX的烟气中通入还原性气体,与氮氧化物反应生成其他对环境无害的产物。最常用的气态还原剂就是氨气,它能在一定温度条件下与氮氧化物反应生成氮气和水。例如:
 
  NO2+NO+2NH3===2N2+3H2O
 
  6NO2+8NH3===7N2+12H2O
 
  2SCR烟气脱硝系统的运行方式
 
  该系统其实由两部分组成:脱硝CEMS系统和还原剂储存、输送系统。脱硝CEMS系统可自动检测NOx的含量或浓度,并将该信号输送到DCS系统,DCS系统通过得到的脱硝入口和出口NOx的含量、脱硝烟气流量将迅速计算出所需还原剂的量并通过调整喷氨调节阀的开度控制输送量。其运行操作也是由较为常规的启动和停止两部分组成的。
 
  2.1系统的启动
 
  通常情况下SCR系统与锅炉是同时工作的,反应所用的催化剂要先一步进行加热。烟气的升温速度最好不要超过4℃/min,反应器出入口温差不能高于10℃。待烟气温度高于290℃后,喷氨系统开始工作,依据脱硝CEMS传输的NOx含量信号,向反应器中输送适量的还原剂,系统开始正常运行。
 
  2.2系统的停止
 
  2.2.1正常停止
 
  锅炉开始进入停运状态时,机组开始滑压运行,为了保证脱硝排放不超标,必须严格监视脱硝入口煙气温度,当温度将要低于290℃时,立即手动打闸锅炉MFT,防止污染物排放超标。另外,还原剂停止输送后,催化剂要进行除尘操作,然后用引风机对整个SCR系统进行清理。
 
  2.2.2特殊情况停止
 
  (1)跳闸停止。如果在运行过程中出现锅炉跳闸现象,还原剂输送处会自动停止工作,随锅炉一起吹扫完毕。锅炉重新点火升温,脱硝入口烟气温度高于290℃后,投运SCR系统,整个系统恢复正常运行。
 
  (2)高、低温停止。脱硝催化剂长期工作在高于420℃或290℃以下时,会造成催化剂中毒,丧失活性,所以当反应区烟气温度高于420℃或低于290℃之前,要马上停止还原剂的输送,调整锅炉燃烧,提升锅炉脱硝入口烟气温度,达到规定值以上,再重新启动。
 
  3SCR烟气脱硝系统的参数控制
 
  3.1催化剂活性
 
  催化剂是SCR系统装置运行成本的重要影响因素,其使用时间越长,运行成本越低。所以本着降低成本的原则要选用活性衰退速率减慢的催化剂。除了在选材上要选择性能优良的催化剂,在实际应用中也要做好保护催化剂活性的工作。高温、磨损、塞堵都会在一定程度上降低催化剂的活性,所以在系统运行过程中,若出现温度超高或过低的情况,一定要及时停运脱硝系统,避免催化剂受损;系统运行结束后,一定要对催化剂进行除尘清理,防止堵塞降低磨损。
 
  3.2反应温度
 
  反应温度必须考虑催化剂的耐受性。正如上节所述,温度若是高于催化剂承受的范围,催化剂活性将会降低,使用寿命缩短,系统运行成本升高。但温度如果太低,则会在发生许多副反应,不仅会消耗一部分还原剂,影响脱硝效率;副反应生成的产物还很容易阻塞催化剂孔道,同样会影响催化剂的活性。所以反应温度必须严格控制在所选催化剂的适用温度范围内,既能保证系统的正常运行,又不会影响催化剂的活性。
 
  3.3还原剂与NOx含量
 
  如果还原剂量太少,NOx将不能完全被反应掉,脱硝效率低;量较多,虽然NOx可以反应完全,但还原剂会浪费,与烟气反应生成硫酸铵,堵塞空预器,甚至逸散出去,污染空气。要想达到较高的脱硝率就必须计算好还原剂与NOx的摩尔比。系统所选催化剂类型会很大程度上影响该比例,因此要根据催化剂种类合理确定该比例。
 
  还原剂的输送量是由脱硝CEMS数据控制的,所以烟气的NOx在线监测设备要定期检修,校准,保证监测数据的精准,否则设定的最佳还原剂/NOx比将失去意义。除此之外,还原剂的输送速率要适当,保证能与NOx充分反应,防止逸散。
 
  4结语
 
     SCR烟气脱硝系统已经大量的应用到火电厂中,在降低NOx污染气体排放量的环保工作中取得了较好的效果。该系统运行方式较为简单,但不管是正常情况下的启动停止还是跳闸或高、低温造成的临时停止,其操作都要按照预定的步骤进行,选用合适的应对措施。SCR系统的运行要着重注意对温度的监控,温度不得当将会降低催化剂活性,影响反应效率。另外,系统运行结束后,清扫工作也不容忽视。更多环保新闻,请关注第一环保网(www.d1ep.com)。