煤粉锅炉脱硝单元氨逃逸高原因分析及解决措施

李燚

摘要：锅炉脱硝超低排放改造后，选择性催化还原（SCR）脱硝反应器出口NOx 质量浓度分布不均和逃逸氨质量浓度高的问题突出，给机组运行带来隐患。通过改造喷枪，以及优化操作，改善了SCR脱硝装置运行效果和提高脱硝运行的经济性。

关键词：超低排放;氮氧化物;SCR脱硝;喷氨优化;逃逸氨

1.装置简介

化肥厂B锅炉为东方锅炉厂设计的145t单锅筒高压自然循环锅炉，采用直吹式制粉系统和列管式空预器。2014年5月对锅炉进行脱硝改造，脱硝系统采用低氮燃烧系统+选择性非催化还原（SNCR）系统+选择性催化还原（SCR）系统联合脱硝技术，2014年8月改造完成投用。

其中SNCR脱硝工艺用氨水作为还原剂，与烟气中的NOx 反应，将烟气中的NOx还原为N₂和H₂O，达到降低烟气中氮氧化物的目的。工艺上采用摩博泰柯自行研发具有独立知识产权的专利技术，系统包含了氨水喷射系统、Rotamix风系统及压缩空气系统，氨水喷枪布局为两层布置，侧墙12支喷枪（5*2+2*2）+后墙2支补充喷枪。

其SCR脱硝工艺利用上游的SNCR系统中过剩的氨水，在脱硝催化剂作用下与氮氧化物进一步反应，对烟气中氮氧化物进一步脱除。

2.现象及原因

2018年，B锅炉氨逃逸全年合格率为55%。给锅炉安全稳定运行造成很大压力，首先体现在B锅炉空预器因铵盐局部结晶堵塞，造成锅炉烟气偏流，系统阻力升高，被迫停车清理空预器;其次，铵盐在电除尘阴极丝上聚集，造成飞灰附着，电除尘效率下降，电场故障频发;第三，锅炉受热面腐蚀加重。

因燃烧配风不合理、氨枪雾化不良、压缩空气压力低、烟气分布不均匀、干气压力波动等原因，造成烟气出口NOX高。为了保证NOX达标排放，只能采取增进氨水喷入量，使烟气中氨逃逸长时间高于6PPm，直接造成锅炉空预器因铵盐堵塞，停车清理两次。为了保证锅炉长周期运行，减轻受热面腐蚀、堵塞现象，专门成立了降低B锅炉氨逃逸，防止空预器堵塞解决难题小组。

3、改造后效果对比

因B锅炉逃逸氨连续处于高限运行甚至超出运行指标要求，车间尝试对B锅炉氨水喷枪进行改造，采用新型式的氨水喷枪及喷头。新氨水喷枪投入运行60天，此期间因磨煤机震动大撤煤一次外，均为煤气混烧工况，投煤量10～15t，锅炉负荷为90t～110t。

在锅炉负荷、燃烧工况接近的情况下，B锅炉7～9月份排放烟气NOx排放浓度均合格，且两个时间段内，烟气NOx排放浓度基本持平。

从图-2可以看出，在锅炉负荷、燃烧工况接近的情况下，B锅炉7～9月份氨水用量与1～3月份相比降低了约4m³/天，7～9月份氨水用量相对稳定，波动较小。分析认为，在氨水喷枪更换前，如果维持相同的NOx排放浓度，必须使用更多的氨水。

在锅炉负荷、燃烧工况接近的情况下，结合图-1烟气NOx排放浓度、图-2氨水用量数据对比，B锅炉1～3月份逃逸氨浓度数据波动较大，当氨水用量增加后，氨逃逸急剧升高，这是因为氨水与烟气反应不够充分，必须增加喷氨量以保证NOx合格排放，反应不均匀又进一步导致氨水过剩，逃逸氨数据升高;使用新形式氨水喷枪后，7～9月份逃逸氨浓度更稳定，受喷氨量波动的影响较小，说明更换氨水喷枪后，喷头的雾化效果更好，氨水与烟气反应更充分。

4、氨水喷枪型式对比

从图-3可以看出，更换后的氨水喷枪采用快速接头进行连接，在日常检查维护时，一人即可完成拆装，无需扳手等工具，方便对喷头进行拆卸和清理维护，同时，减少了一处丝扣连接，降低了静密封点数量，使氨水管线、压缩空气管线布局更优化。

5、结论

（1）B锅炉更换新型式喷枪后，在相近投煤负荷情况下，在保证NOx排放合格的基础上，B锅炉每日氨水用量比更换前降低了40%～60%，日平均氨逃逸比更换前大幅度降低，且数据更稳定。

（2）新型式氨水喷枪采用快速接头，方便拆卸和清理维护。

（3）B锅炉氨水喷枪更换后投用至今已两个多月，根据试用期间各项数据的情况以及现场清理检查的情况，建議A、C两炉广泛采用新型式氨水喷枪。

参考文献：

[1] 超低排放改造后SCR出口NOx分布及逃逸氨浓度评估研究 马大卫  《中国电力》2017年 第5期

[2] 火电厂SCR脱硝系统喷氨优化调整及烟气取样方法改进 毛奕升 《中国电力》2017年 第4期