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何川:烟气脱硝SCR运行常见问题及对策

北极星大气网  来源:环保头条APP    2018/8/7 14:13:14  我要投稿  
所属频道: 大气治理  关键词:SCR 钢铁行业烟气治理 何川

北极星大气网讯:各位中午好!

这两天听了各种环保设施、环保技术的介绍。SCR系统是最常见的脱硝方法五,我们今天跟大家分享一个客观的问题,就是它在运行过程中会产生什么样的问题?产生的问题有什么样的对策,并不是说SCR本身的缺点,而是说运行中会出现的问题。

西安热工院研究院苏州分院博士 何川

针对今天会议的主题,分为三个部分,一个是SCR多年致力于火电厂服务,结合今天钢铁、焦化环保的现状来讨论这个问题。

这是典型的火电厂的超低排放的技术路线,钢铁、焦化行业在脱硝环节中,与这张图最大的不同就是SCR的布置位置,钢铁、焦化行业采取后置。这是SCR简单的示意图,SCR系统说起来比较简单,核心设备就这三部分,第一部分就是催化剂,还有一个就是喷氨格栅,看似简单,但是它实际上承担的责任,这个责任就是解决烟道污染物跟氨的分布不均问题。最大的就是SCR技术,一般采取脱硝的模式。

SCR脱硝系统第一个比较重要的问题是催化剂质量问题。火电厂基本都在用SCR催化剂,现在出现的催化剂质量问题也有不少,最近发现的问题有这么几点:

第一个问题,活性低,氨逃逸大。

第二个问题,转化率过高,有的催化剂一味的追求脱硝的性能,忽视了转化率的问题,转化率的问题使得烟气中氮氧化物的含量过高,导致下游设备出现一些运行问题,这是比较重要的一点。第三,抗压、磨损强度不合格。第四,合格,但指标偏差,无法满足化学寿命期内性能要求。

第三个问题,催化剂堵灰问题。总结出来就是几方面,第一方面最重要的一方面就是流厂的设计问题,如果设计好的话那安装是不是有问题,这都是有关系的。第二个是燃料问题。第三个是催化剂选型的问题。

第四个问题,催化剂的磨损,主要有方面:第一方面是催化剂质量问题。第二方面是催化剂质量达到优良情况下,如果硫厂也有问题的话,它也会产生比较严重的磨损,比如说很明显一个冲刷,没有呈现出上面磨损严重,下面完好的情况可能会跟安装有些关系。除此之外我们反应器在建造的时候,里面的钢结构,在之前的流厂是不会涉及的,是施工中造成的原因。

第五个问题,喷氨的问题。说喷氨不均,更实际的描述是喷氨不合理,无法匹配到烟道中氮氧化物的浓度,这样就会产生喷氨不均的问题。比较大的危害就是氨过量会增大,下游设备会腐蚀,判断喷氨数据运行最直观的表现就是氨化量增大,脱硝出口跟烟筒氮氧化物浓度可能不匹配,这是两点比较明显的方面。

这个问题是喷氨控制的问题。当符合温度变化、燃料变化的情况下,氮氧化物也随之变化,变化后喷氨能不能跟氮氧化物的浓度变化来进行调整,能不能及时调整,这也是个问题。如果过量喷氨的话,氨逃逸会增大,如果喷氨过少排放会超标。

第六个问题,催化剂异常失活。指的是比正常失活要快的情况下,用喷氨会不会出现这几种原因。第一个是化学中毒,尾气的铅含量高,碱金属高,会遇见这些问题,我们做了这些厂的话,特别关注的也是这点。第二点,催化剂烧结,这个在国内出现比较少,这个多出现氨气较高的情况下。第三个问题硫酸氢铵中毒问题。所有的催化剂都不会否认会发生硫酸氢铵的问题,因为运行肯定会发生。硫酸氢铵这个问题跟催化剂本身实际上关系并没有想象中的那么大,最主要是物理现象,这个现象可以解释它,跟孔的结构、运行条件都有关系。我们这说的喷氨温度是活性下降能够运行的最低温度。硫酸氢铵的问题在钢铁焦化行业出现了以后,会采取一些热干方法,但是在电厂这种方法是不可行的,一旦在火电厂出现这种问题,会导致比较严重的运行事故。无论氨喷多少,氮氧化物总是降不下来。

第七个问题,运行安全问题,涉及到下游设备出现的问题。比较突出的两点:第一个,空气堵塞问题。第二个,除尘器……。出现这些问题的原因是三氧化硫的原因,也是氨逃逸的问题。这两个又是脱硝性能不足而导致的运行风险。出现这些风险,比较轻一点的结果是污染物排放会超标。比较严重的问题是直接丧命。

钢铁、焦化行业相对于发电锅炉烟气或者脱硝有这么几点不同。第一,影响脱硝的是烟气温度问题,SCR法如果要在这个行业中广泛应用,首先解决的是烟气温度问题,烟气如果需要加热会产生很大的经济损失,很大的能耗。第二,氮氧化物的问题。对于钢铁、焦化行业,SCR脱硝有一个好处,通过SCR反应器的控制跟处理设施的流程,可能会出现硫含量、硝含量降低,容易缓解硫酸氢铵中毒的有利因素。针对以上这些问题,还有不同治理流程现状和一些解决问题,催化剂质量这个是标准的,一般就是出厂监测把关,它在初装的时候性能要求好。还有比较重要的就是寿命关系,寿命关系的问题解决的是我们在运行的过程中它还能满足运行要求,还能满足运行要求多长时间。针对堵灰和磨损最大的因素是在催化剂质量合格的情况下,最大就是流厂设计有问题,安装时候也可能有问题,这要进行后期优化或者后期改造得以缓解甚至解决。还有吹灰器的调整和检查、优化、改造。

这是我们解决流厂问题的方法。一般是现场与模拟相结合,单纯模拟看不到现场的安装问题或者说特有的问题,光看现场又无法感受到流厂的变化。喷氨不均治标不治本就是喷氨优化,喷氨优化目的就是让烟道中的氨的浓度能够匹配到其中的氮氧化物,得到的好处就是氨化量下降,氨含率降低,排放量达标。

硫酸氢铵问题比较复杂,要解决这个问题,第一,运行数据分析,硫酸氢铵分析往往跟氨逃逸的情况是相对应的,包括喷氨量都可以看出问题来。包括温度要进行现场测试,通过数据来分析有没有可能出现这个问题。第二,进行催化剂取样看是不是硫酸氢铵中毒。第三,催化剂活性恢复评估实验,热再生,清洗高温再生等。第四,制定催化剂提效或者设备优化改造方案。

这是应对低温运行硫酸氢铵中毒的实验,硫酸氢铵中毒可以通过升温来回复,但不是没有下限的,如果温度过低,是无法达到再生效果的,从理论上来讲是可以达到的,只要我的温度够高,再生时间够长,但是这种代价无法预估。

这是西安热工院围绕烟气脱硝可行性研究,至少有1000台以上,基于正常数据总结出来的。目前催化剂评估性能研究在火电领域是具有地位的。

谢谢大家,今天的分享到这里。

(根据速记整理,未经本人审核)

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