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文章導(dǎo)讀
當(dāng)前國內(nèi)外一直關(guān)注環(huán)保問題，隨著節(jié)能減排法規(guī)的漸漸完善，我國政府對火電廠廢氣的排放要求越來越嚴(yán)格。本文將詳細(xì)介紹該系統(tǒng)的運行方式及控制，為 SCR 系統(tǒng)的實際應(yīng)用提供有效參考當(dāng)前國內(nèi)外一直關(guān)注環(huán)保問題，隨著節(jié)能減排法規(guī)的漸漸完善，我國政府對火電廠廢氣的排放要求越來越嚴(yán)格。NOx氣體排放作為污染源的一種，常規(guī)手段已經(jīng)滿足不了當(dāng)前達標(biāo)排放的要求。SCR 煙氣脫硝系統(tǒng)作為一種效率高，污染率小的手段，已經(jīng)被應(yīng)用到多家火電廠。本文將詳細(xì)介紹該系統(tǒng)的運行方式及控制，為SCR 系統(tǒng)的實際應(yīng)用提供有效參考。
隨著霧霾天氣頻發(fā)，大氣污染逐漸成為國家乃至世界極其關(guān)注的問題。許多相關(guān)的法規(guī)相繼出臺，嚴(yán)厲打擊環(huán)境違法行為，嚴(yán)格控制污染氣體、污水的排放。氮氧化物作為較為嚴(yán)重的污染性氣體之一，最主要的排放源就是火電廠。電力是各行各業(yè)不可或缺的資源，火電廠每年的消耗十多億噸燃煤，排放的NOx 氣體 2000 余萬噸，對大氣環(huán)境帶來嚴(yán)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(yōu)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(shù)受到很大的關(guān)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(jīng)濟有效。本文著重介紹煙氣脫硝技術(shù)中較為成熟的 SCR 脫硝技術(shù)，詳細(xì)敘述其反應(yīng)機理、運行方式及相關(guān)的參數(shù)控制。
1、SCR 煙氣脫硝的機理
SCR 脫硝反應(yīng)就是常見的氧化還原反應(yīng)。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(yīng)生成其他對環(huán)境無害的產(chǎn)物。最常用的氣態(tài)還原劑就是氨氣，它能在一定溫度條件下與氮氧化物反應(yīng)生成氮氣和水。
例如：
NO2+NO+2NH3===2N2+3H2O
6NO2+8NH3===7N2+12H2O
2、SCR 煙氣脫硝系統(tǒng)的運行方式
該系統(tǒng)其實由兩部分組成：脫硝 CEMS 系統(tǒng)和還原劑儲存、輸送系統(tǒng)。脫硝 CEMS 系統(tǒng)可自動檢測 NOx 的含量或濃度，并將該信號輸送到 DCS 系統(tǒng)，DCS 系統(tǒng)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(diào)整噴氨調(diào)節(jié)閥的開度控制輸送量。其運行操作也是由較為常規(guī)的啟動和停止兩部分組成的。
2.1 系統(tǒng)的啟動
通常情況下 SCR 系統(tǒng)與鍋爐是同時工作的，反應(yīng)所用的催化劑要先一步進行加熱。煙氣的升溫速度最好不要超過 4℃/min，反應(yīng)器出入口溫差不能高于10℃。待煙氣溫度高于 290℃后，噴氨系統(tǒng)開始工作，依據(jù)脫硝 CEMS 傳輸?shù)腘Ox 含量信號，向反應(yīng)器中輸送適量的還原劑，系統(tǒng)開始正常運行。
2.2 系統(tǒng)的停止
2.2.1 正常停止
鍋爐開始進入停運狀態(tài)時，機組開始滑壓運行，為了保證脫硝排放不超標(biāo)，必須嚴(yán)格監(jiān)視脫硝入口煙氣溫度，當(dāng)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(biāo)。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(fēng)機對整個 SCR 系統(tǒng)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(xiàn)鍋爐跳閘現(xiàn)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(tǒng)，整個系統(tǒng)恢復(fù)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(dāng)反應(yīng)區(qū)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(diào)整鍋爐燃燒，提升鍋爐脫硝入口煙氣溫度，達到規(guī)定值以上，再重新啟動。
3、SCR 煙氣脫硝系統(tǒng)的參數(shù)控制
3.1 催化劑活性
催化劑是 SCR 系統(tǒng)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(yōu)良的催化劑，在實際應(yīng)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(tǒng)運行過程中，若出現(xiàn)溫度超高或過低的情況，一定要及時停運脫硝系統(tǒng)，避免催化劑受損；系統(tǒng)運行結(jié)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(yīng)溫度
反應(yīng)溫度必須考慮催化劑的耐受性。正如上節(jié)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(tǒng)運行成本升高。但溫度如果太低，則會在發(fā)生許多副反應(yīng)，不僅會消耗一部分還原劑，影響脫硝效率；副反應(yīng)生成的產(chǎn)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(yīng)溫度必須嚴(yán)格控制在所選催化劑的適用溫度范圍內(nèi)，既能保證系統(tǒng)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 將不能完全被反應(yīng)掉，脫硝效率低；量較多，雖然 NOx 可以反應(yīng)完全，但還原劑會浪費，與煙氣反應(yīng)生成硫酸銨，堵塞空預(yù)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(tǒng)所選催化劑類型會很大程度上影響該比例，因此要根據(jù)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(shù)據(jù)控制的，所以煙氣的NOx 在線監(jiān)測設(shè)備要定期檢修，校準(zhǔn)，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)，否則設(shè)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(dāng)，保證能與NOx 充分反應(yīng)，防止逸散。
4、結(jié)語
SCR 煙氣脫硝系統(tǒng)已經(jīng)大量的應(yīng)用到火電廠中，在降低 NOx 污染氣體排放量的環(huán)保工作中取得了較好的效果。該系統(tǒng)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(yù)定的步驟進行，選用合適的應(yīng)對措施。SCR 系統(tǒng)的運行要著重注意對溫度的監(jiān)控，溫度不得當(dāng)將會降低催化劑活性，影響反應(yīng)效率。另外，系統(tǒng)運行結(jié)束后，清掃工作也不容忽視。
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