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SCR煙氣脫硝系統的運行方式及控制

文字:[大][中][小] 手機頁面二維碼 2018-1-31     瀏覽次數:    
隨著霧霾天氣頻發,大氣污染逐漸成為國家乃至世界極其關注的問題。許多相關的法規相繼出臺,嚴厲打擊環境違法行為,嚴格控制污染氣體、污水的排放。氮氧化物作為較為嚴重的污染性氣體之一,主要的排放源就是火電廠。電力是各行各業不可或缺的資源,火電廠每年的消耗十多億噸燃煤,排放的NOx2000余萬噸,對大氣環境帶來嚴重影響。

目前常用于降低NOx排放量的方法是鍋爐采用分級燃燒或者選用性能更為優良的燃燒器,但是這些改善方法會增加成本,降低燃燒效率,增加熱耗。近年來煙氣脫硝技術受到很大的關注,它不僅可以有效降低NOx排放量,對煤炭的燃燒利用效率影響也不大,更加經濟有效。本文著重介紹煙氣脫硝技術中較為成熟的SCR脫硝技術,詳細敘述其反應機理、運行方式及相關的參數控制。

1SCR煙氣脫硝的機理

SCR脫硝反應就是常見的氧化還原反應。選用合適的催化劑,向含有NOX的煙氣中通入還原性氣體,與氮氧化物反應生成其他對環境無害的產物。常用的氣態還原劑就是氨氣,它能在一定溫度條件下與氮氧化物反應生成氮氣和水。例如:

NO2+NO+2NH3===2N2+3H2O、6NO2+8NH3===7N2+12H2O

SCR煙氣脫硝系統的運行方式

該系統其實由兩部分組成:脫硝CEMS系統和還原劑儲存、輸送系統。脫硝CEMS系統可自動檢測NOx的含量或濃度,并將該信號輸送到DCS系統,DCS系統通過得到的脫硝入口和出口NOx的含量、脫硝煙氣流量將迅速計算出所需還原劑的量并通過調整噴氨調節閥的開度控制輸送量。其運行操作也是由較為常規的啟動和停止兩部分組成的。

2.1系統的啟動

通常情況下SCR系統與鍋爐是同時工作的,反應所用的催化劑要先一步進行加熱。煙氣的升溫速度不要超過4℃/min,反應器出入口溫差不能高于10℃。待煙氣溫度高于290℃后,噴氨系統開始工作,依據脫硝CEMS傳輸的NOx含量信號,向反應器中輸送適量的還原劑,系統開始正常運行。

2.2系統的停止

2.2.1正常停止

鍋爐開始進入停運狀態時,機組開始滑壓運行,為了脫硝排放不超標,必須嚴格監視脫硝入口煙氣溫度,當溫度將要低于290℃時,立即手動打閘鍋爐MFT,防止污染物排放超標。另外,還原劑停止輸送后,催化劑要進行除塵操作,然后用引風機對整個SCR系統進行清理。

2.2.2特殊情況停止

(1)跳閘停止。如果在運行過程中出現鍋爐跳閘現象,還原劑輸送處會自動停止工作,隨鍋爐一起吹掃完畢。鍋爐重新點火升溫,脫硝入口煙氣溫度高于290℃后,投運SCR系統,整個系統恢復正常運行。

(2)高、低溫停止。脫硝催化劑長期工作在高于420℃或290℃以下時,會造成催化劑中毒,喪失活性,所以當反應區煙氣溫度高于420℃或低于290℃之前,要馬上停止還原劑的輸送,調整鍋爐燃燒,提升鍋爐脫硝入口煙氣溫度,達到規定值以上,再重新啟動。

3SCR煙氣脫硝系統的參數控制

3.1催化劑活性

催化劑是SCR系統裝置運行成本的重要影響因素,其使用時間越長,運行成本越低。所以本著降低成本的原則要選用活性衰退速率減慢的催化劑。除了在選材上要選擇性能優良的催化劑,在實際應用中也要做好保護催化劑活性的工作。高溫、磨損、塞堵都會在一定程度上降低催化劑的活性,所以在系統運行過程中,若出現溫度超高或過低的情況,一定要及時停運脫硝系統,避免催化劑受損;系統運行結束后,一定要對催化劑進行除塵清理,防止堵塞降低磨損。

3.2反應溫度

反應溫度必須考慮催化劑的耐受性。正如上節所述,溫度若是高于催化劑承受的范圍,催化劑活性將會降低,使用壽命縮短,系統運行成本升高。但溫度如果太低,則會在發生許多副反應,不僅會消耗一部分還原劑,影響脫硝效率;副反應生成的產物還很容易阻塞催化劑孔道,同樣會影響催化劑的活性。所以反應溫度必須嚴格控制在所選催化劑的適用溫度范圍內,既能系統的正常運行,又不會影響催化劑的活性。

3.3還原劑與NOx含量

如果還原劑量太少,NOx將不能被反應掉,脫硝效率低;量較多,雖然NOx可以反應,但還原劑會浪費,與煙氣反應生成硫酸銨,堵塞空預器,甚至逸散出去,污染空氣。要想達到較高的脫硝率就必須計算好還原劑與NOx的摩爾比。系統所選催化劑類型會很大程度上影響該比例,因此要根據催化劑種類合理確定該比例。

還原劑的輸送量是由脫硝CEMS數據控制的,所以煙氣的NOx在線監測設備要定期檢修,校準,監測數據,否則設定的還原劑/NOx比將失去意義。除此之外,還原劑的輸送速率要適當,能與NOx充分反應,防止逸散。

4結語

SCR煙氣脫硝系統已經大量的應用到火電廠中,在降低NOx污染氣體排放量的環保工作中取得了較好的效果。該系統運行方式較為簡單,但不管是正常情況下的啟動停止還是跳閘或高、低溫造成的臨時停止,其操作都要按照預定的步驟進行,選用合適的應對措施。SCR系統的運行要著重注意對溫度的監控,溫度不得當將會降低催化劑活性,影響反應效率。另外,系統運行結束后,清掃工作也不容忽視。


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