全负荷脱硝氨逃逸率与SO3转化率的变化

3.3负荷对SO3转化率的影响

各负荷下测试了SCR入口和出口的SO3浓度，结果如图5所示。总体上，B侧的SO3浓度高于A侧。虽然单点的SO3浓度变化趋势存在一定的起伏，但是平均SO3浓度在SCR入口和出口随负荷的下降呈现稳定的下降趋势，即总体趋势是SO3浓度随着负荷的下降而接近线性下降。

烟气中的SO3一部分由燃烧过程及SCR前飞灰中金属成分和换热器表面金属的催化氧化生成，一部分由SCR催化剂催化氧化生成。以SO3转化率(SO3/SO2×100%体积浓度)来表示各阶段的SO3变化情况及其随负荷的变化关系，结果如图6所示。

SCR前SO3转化率随负荷下降呈线性下降的趋势，表明此部分SO3的生成可能主要受温度的影响。SCR内的SO3转化率总体较低，随负荷下降的变化趋势并不显著。

在试验条件下，SO3转化率及SO3浓度都不高，尤其是SCR催化剂对SO3的影响并不突出。对比图4和图5，SCR出口SO3浓度总体上约是氨逃逸率的1.5倍，因此SO3和NH3的生成物基本上以硫酸氢铵(NH4HSO4)为主，生成量主要受氨逃逸率影响。

3.4烟温对氨逃逸率和SO3转化率的影响

由于在同一负荷下SCR烟温的可调节性不高，因此采用了切除高加的方法进行同负荷下烟温调整，以排除烟气量等因素的影响，单独研究烟温对氨逃逸率、SO3转化率等的影响。试验负荷为165MW，切除高加后，SCR烟温以及氨逃逸率的变化如图7所示，烟温从319.5℃下降到288.3℃，氨逃逸率由0.85μL/L上升至1.71μL/L，接近满负荷运行时的氨逃逸率。SO3转化率变化如图8所示，SCR前和SCR内的SO3转化率都明显下降。

切除高加后，SCR入口烟气量、NOx浓度以及脱硝效率基本保持一致，烟温的大幅下降导致催化剂活性降低，是引起氨逃逸率上升的主要原因，但是氨逃逸率的整体水平仍然在合理的范围内。高加的切除导致炉膛吸热增加，炉膛出口以后整体烟温水平下降，导致SCR前SO3转化率随之降低，同时SCR内SO3转化率小幅下降，这与降负荷引起烟温下降导致SO3转化率变化的趋势一致，且略低于130MW负荷下的SO3转化率(烟温水平接近，但烟气流速有差异)。

3.5SCR运行的烟温条件分析

理论上，烟气在催化剂之间的停留时间的延长能够降低氨逃逸率，而烟温的降低则使氨逃逸率上升，实际运行中的氨逃逸率是两者作用结合之后的结果。根据试验结果，在中高负荷时，烟温在约320℃以上，催化剂活性仍处于较高的水平，停留时间的延长明显削弱催化剂活性降低的影响，导致氨逃逸率逐渐下降，当负荷继续降低到50%负荷以下时，烟温继续下降，催化剂活性降低的影响逐渐凸显，超过空速比降低的影响，导致氨逃逸率上升。

在全部试验负荷下(保持脱硝效率为65%)，氨逃逸率均未超过3μL/L，即使在165MW负荷切除高加时，在烟气量不变的情况下烟温由319.5℃降低至288.3℃，氨逃逸率上升约一倍，但仍低于满负荷下的氨逃逸率。

一般认为负荷降低时烟温随之降低，导致氨逃逸率升高，对空预器安全运行会有不利影响。而根据试验结果，氨逃逸率在全负荷范围内并没有随着烟温变化而出现异常升高。因此认为负荷变化并不是SCR脱硝系统氨逃逸率增加从而导致空预器堵塞的根本原因。

根据研究结果，氨逃逸率在全负荷范围内并没有出现异常升高的现象，且在低负荷时，SO3的转化率更低，不会导致硫酸氢铵的生成温度和生成量异常上升。因此在氨逃逸率整体不高的前提下，将330MW机组的SCR烟温下限由300℃调整到290℃，以实现机组全负荷范围内脱硝投运。

调整后已运行约1年时间，空预器并没有出现差压异常升高趋势或积灰堵塞情况。目前多数机组在正常运行的最低负荷时，SCR烟温最低在290~300℃之间，略低于SCR烟温设计下限值，因此研究与应用结果对于相似机组的全负荷脱硝运行具有重要的借鉴意义。

4结论

针对一台330MW机组，通过全负荷试验及高加切除试验，研究了负荷及烟温变化对氨逃逸率和SO3转化率的影响，探索了全负荷脱硝的可行性及SCR烟温控制策略，得出如下结论：

1）受烟温和空速比的综合影响，SCR脱硝系统的氨逃逸率随负荷降低而先降后升，在50%额定负荷左右时(烟温319.5℃)最低。在50%负荷时，切除高加单纯使SCR烟温由319.5℃降低到288.4℃以下，氨逃逸率升高一倍，但仍小于额定负荷下的氨逃逸率。全负荷范围内，氨逃逸率都较低，小于理论设计值3μL/L。

2）SCR前的SO3转化率随负荷与烟温的降低而降低，而SCR内SO3转化率总体水平相对较低，且略呈下降趋势。SCR出口SO3浓度约是氨逃逸率的1.5倍。

3）综合分析认为负荷变化并不是SCR脱硝系统氨逃逸率增加从而导致空预器堵塞的根本原因，在合适的脱硝效率下，全负荷范围内氨逃逸率并不会异常升高，硫酸氢铵的生成温度和生成量不会明显上升。因此将机组的SCR烟温下限由300℃调整到290℃，以实现机组全负荷范围内脱硝投运。调整后已运行约1年时间，空预器并没有出现差压异常升高趋势或积灰堵塞情况。

4）目前多数机组在正常运行的最低负荷时，SCR烟温最低在290~300℃之间，略低于SCR烟温设计下限值，因此本文研究成果对于相似机组的全负荷脱硝运行具有重要的借鉴意义。

《中国电机工程学报》作者：郑方栋，李文华，赵敏，杨建国，虞上长，柳秀实，赵虹

参考文献略

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