SCR烟气脱硝系统运行全过程数据分析

1.4氨氮摩尔比分布

NOx质量浓度分布偏差越大的机组，空预器发生ABS堵塞的概率越大。根据相关研究，当脱硝效率要求达到93%时，即使氨氮摩尔比均匀性达到2%，氨逃逸量也仅能控制在2μL/L；如果脱硝效率降至85%，当氨氮摩尔比均匀性系数分别为2%及8%时，氨逃逸量均小于1μL/L，且后者仅偏高0.5μL/L。可见，脱硝效率低时氨逃逸量更容易控制。

正常运行中，对喷氨格栅进行定期优化调整是提高氨氮摩尔比分布均匀性的常用手段。对于本文统计的不同燃烧方式的机组，脱硝喷氨优化效果不同，喷氨优化前后氨逃逸量峰值如图7所示。

图7不同燃烧方式下锅炉喷氨优化前后氨逃逸量峰值

由图7可见：切圆燃烧锅炉脱硝喷氨优化调整后，局部氨逃逸量峰值均可控制到3μL/L以下；旋流燃烧及仓储制粉机组局部氨逃逸量峰值可控制到7μL/L以下；而拱式燃烧锅炉氨逃逸量最难控制，案例中局部峰值可达21.3μL/L。这也是不同燃烧方式下锅炉空预器阻力存在差异的主要原因。

常见的氨喷射装置（AIG）主要有格栅式、混合型及涡流型3类，这3类氨喷射系统的优势和适应范围各异。执行NOx超低排放标准后，SCR脱硝系统脱硝效率进一步提高，国内部分采用混合型及涡流型AIG的脱硝系统无法满足相应的氨氮摩尔比分布均匀性的要求。

目前，已有电厂对脱硝系统AIG进行了优化改造，可明显改善氨氮摩尔比分布均匀性，但对拱式燃烧、部分旋流燃烧锅炉，还需采取提高省煤器来流烟气分布均匀性的措施。

某W型火焰锅炉，设计燃用无烟煤和贫煤的混煤，满负荷运行时NOx质量浓度约1000mg/m³，最高达1300mg/m³，采用SNCR+SCR脱硝系统实现超低排放。受磨煤机组合及SNCR投运影响，脱硝反应器截面最高及最低NO_x质量浓度差值达600mg/m³。高NO_x质量浓度区域易超出催化剂设计脱硝能力；而低NO_x质量浓度区域催化剂无法充分发挥性能，制约脱硝效率的提升，且该区域氨逃逸量过大。

为改善来流烟气中NO_x质量浓度分布均匀性，该厂在省煤器出口至脱硝系统AIG入口之间烟道内增设烟气混合装置，以提高烟气分布均匀性。改造前后SCR脱硝系统入口NO_x质量浓度分布对比如图8所示。

图8改造前后SCR脱硝系统入口NO_x质量浓度分布

由图8可见，改造后SCR脱硝系统入口NOx质量浓度分布均匀性明显提高，AIG适应性得以改善，空预器冲洗间隔延长3~6个月。

1.5喷氨量控制

根据某机组脱硝系统超低排放改造前后测试数据，分别计算脱硝系统潜能P，据此分析不同NOx排放质量浓度下氨逃逸量的变化情况，结果见表2。由表2可见：使用2层催化剂时，脱硝潜能为2.95，当NO_x排放质量浓度分别控制在80、60mg/m³时，对应氨逃逸量分别为0.9、1.4μL/L；增加备用催化剂层后，脱硝潜能提升至3.12，在入口NO_x质量浓度相同情况下，NO_x排放质量浓度控制在40、20mg/m³时，对应氨逃逸量分别为1.6、3.6μL/L。

可见，满足超低排放控制标准时氨逃逸量增幅较大，即当氨氮摩尔比超过一定值后，继续增加喷氨量，脱硝效率提高趋缓，而氨逃逸量会快速升高。如果以氨逃逸量≤3μL/L作为基准，那么超低排放背景下该机组脱硝系统出口NO_x质量浓度应控制在23~50mg/m³，随着催化剂性能的衰减，NO_x排放质量浓度下限将逐渐提高，因此超低排放对喷氨控制水平要求更高。可见，超低排放要求下脱硝系统精细化管理非常有必要。

表2脱硝系统出口NO_x质量浓度对氨逃逸量的影响

目前，对脱硝喷氨量的控制多采用前馈+反馈的控制思路。对机组负荷变动过程中的NO_x质量浓度进行预估，提前调节喷氨量。除了对脱硝侧喷氨控制进行优化外，也可对燃烧侧进行优化，在兼顾燃烧、主蒸汽温度等因素的同时，从源头减小NO_x质量浓度波动，尤其在当前燃煤机组深度调峰、负荷快速响应背景下，燃烧动态优化调整显得尤为必要。

延伸阅读：

基于性能试验的SCR脱硝系统问题诊断及原因分析

降低燃煤机组SCR脱硝系统催化剂磨损的流场优化

锅炉烟气脱硫脱硝系统运行问题及处理措施