火电厂SCR脱硝系统故障分析及处理

２.４喷氨均匀性差

随着SCR脱硝系统运行时间的延长，SCR脱硝系统出现故障，氨逃逸率有增大趋势。SCR反应器出口氨逃逸体积分数逐渐增加，从早期不足３×10-6（设计值小于３×10-6）升高到４２×10-6。较高的氨逃逸体积分数对SCR反应器、空气预热器、低温省煤器等设备构成严重威胁。

按照催化剂设计寿命、取样分析及使用情况，催化剂失效可能性不大。催化剂磨损会造成氨逃逸率增加，脱硝系统氨气喷嘴堵塞将加剧氨逃逸。催化剂及喷嘴磨损情况只能在机组停运后检查确认。为查找喷氨系统故障，采用排除法，首先从容易判断的喷氨均匀性着手试验分析。

氨逃逸率与氨与NOx的混合效果有着密切的关联，氨的分布对SCR脱硝系统运行的最佳性能非常重要。根据喷氨均匀性试验结果分析，可以看出SCR反应器入口截面NOx质量浓度分布偏差较小，最大为352.7mg/m3，最小为267.6mg/m3，分布较为均匀（见表１）。

表１ 满负荷工况下SCR反应器入口截面NOx质量浓度分布 mg/m3

SCR反应器出口截面NOx质量浓度沿宽度方向均呈阶梯形分布：靠反应器中心线区域NOx质量浓度偏高，靠反应器外侧墙区域NOx质量浓度偏低，见表２。

表２ 满负荷工况下SCR反应器出口截面NOx质量浓度分布 mg/m3

SCR反应器出口NOx质量浓度分布偏差较大，存在大面积NOx质量浓度显著较高的点。与此相对应，反应器左后区域氨逃逸体积分数均超过67.5×10-6，右后区域氨逃逸体积分数均超过75.4×10-6。氨逃逸在线监测仪表安装于反应器靠右侧墙上，这也解释其显示值较高的原因。

通过现场分析发现反应器中间靠前区域的喷氨支管Ｕ形管有７根被堵死（存有大量积水），这些管道对应的喷氨区域无氨气喷入，造成该区域出口的NOx质量浓度较大。由于氨气都喷入反应器左后和右后区域，造成这些区域NOx质量浓度较小，甚至测量不到NOx质量浓度。

局部区域过量喷氨势必造成局部区域氨逃逸体积分数较大。支管疏通后，在线喷氨量显著下降，由此可以得出，喷氨支管堵塞是导致喷氨量较大和喷氨不均匀的主要原因，但经测量SCR反应器出口氨逃逸体积分数后发现仍有部分区域氨逃逸体积分数较高情况。

根据SCR反应器出口NOx质量浓度及逃逸氨分布情况，对喷氨格栅各支管手动阀开度进行多次调节。喷氨优化调整后，SCR反应器出口截面NOx质量浓度分布较均匀，见表３。

表３ 满负荷工况下SCR反应器出口截面NOx质量浓度分布mg/m3

进入第１层催化剂前NOx与氨的混合均匀且速度分布均匀时，才能保证脱硝效率和出口氨逃逸率稳定。喷氨优化调整后SCR反应器出口截面NOx质量分布均匀性显著提高。SCR反应器出口氨逃逸体积分数分布较为均匀，平均为1.31×10-6，最大为2.64×10-6，喷氨不均匀造成氨逃逸局部超标现象得到消除。优化调整后反应器出口氨逃逸体积分数分布较均匀，见表４。

表４ 满负荷工况下SCR反应器出口截面（φ（Ｏ２）＝６％）氨逃逸体积分数分布

与优化调整前相比，锅炉左后和右后区域氨逃逸体积分数峰值明显降低，整体上氨逃逸体积分数由优化调整前最高75.44×10-6降低至2.64×10-6。由喷氨量看，在SCR反应器入口NOx质量浓度在300～400mg/m3且烟囱入口NOx质量浓度为42～45mg/m3工况下，优化调整后总喷氨量降低约15.5％。喷氨优化调整后，SCR反应器出口截面NOx质量浓度分布均匀性显著提高，局部较高的氨逃逸体积分数明显降低，减小了下游空气预热器硫酸氢铵堵塞风险，同时随喷氨量的下降，系统运行的经济性也得到提高。喷氨系统的优化调整，不仅能有效降低脱硝反应器出口局部较高的氨逃逸体积分数，而且能有效延长催化剂的使用寿命。

３ 结语

目前，SCR脱硝系统故障原因及处理对策并未引起业内人士的广泛重视，笔者经长期实践与研究发现，喷氨支管内积灰、积水等均会造成喷氨不均。该研究对其他SCR脱硝系统机组具有重要的参考和借鉴意义。

延伸阅读：

降低燃煤机组SCR脱硝系统催化剂磨损的流场优化

火电厂SNCR脱硝系统运行检修维护注意事项