浅谈氨逃逸形成的原因与控制


随着社会的发展,环保问题越来越重视,NOx的排放标准也提到新的高度,但是脱硝投入以来带来不少问题,针对氨逃逸高这一问题进行探讨和分析,本人主要结合工作中的经历来探讨氨逃逸在运行中的控制方法,以期对锅炉设备安全和经济效益的提高有所帮助。

一、概述

C锅炉设计产汽能力220t/h,产出的9.80MPa(G)、540℃的过热蒸汽,2014年3月新建联合脱硝系统,包括低氮燃烧系统,SNCR和SCR系统,通过SCR后NOx≤100mg/Nm3,氨逃逸≤5ppm,因环保要求日益严格,控制NOx≤65mg/Nm3,造成氨逃逸高于设计指标,严重影响锅炉健康运行,因氨逃逸高,影响电场放电,造成锅炉输灰不畅,停炉期间检查锅炉空预器有不同程度腐蚀和堵塞。

二、氨逃逸高的原因

氨逃逸是影响SCR系统运行的一项重要参数,实际生产过程中通常是多于理论量的氨到达反应器,反应后在烟气下游多余的氨称为氨逃逸,氨逃逸是通过单位体积内氨含量来表示的。为了达到环保要求,往往需要一定过量的氨,所以也对应着会有一个合适的氨逃逸值,该值设计为不大于5ppm,但是往往实际运行中偏大,主要有以下因素:

(1)每只氨喷枪喷氨流量分布不均,烟气中存在氨水局部分布不均,烟气流速不均匀,各喷枪出口的喷氨量差异较大,浓度高的地方氨逃逸相对高一些。

(2)烟气温度,反应温度过低,NOx与氨的反应速率降低,会造成NH₃的大量逃逸,但是,反应温度过高,氨又会额外生成NO,所以,NH₃存在最佳的反应温度,在SNCR氨的最佳反应温度800-1100℃;SCR反应器是以活性成分为WO3和V2O5为催化剂蜂窝装模块,还原剂为来自上游SNCR系统的氨逃逸作为还原剂,在催化剂的作用下,氨水与NOx在315~380℃的温度区间内反应,生成氮气和水,达到脱硝的目的,如果温度过高过低达不到反应效果,势必增加氨逃逸。

(3)催化剂堵塞,脱硝效率下降,为了保持环保参数不超标,会喷更多的氨,这将引起恶性循环,催化剂局部堵塞、性能老化,导致催化剂各处催化效率不同,为了控制出口参数,只能增加喷氨量,从而导致局部氨逃逸升高。

(4)雾化风量偏小,喷枪雾化不好,氨水与烟气不能充分混合,将产生大量的氨逃逸。

(5)氨水浓度,氨水浓度配置,浓度高低无法受控,凭着感觉配置,就目前C锅炉而言,基本上氨水浓度高,氨水调阀开度过小,雾化不好易自关,导致氨逃逸高,操作难度大。

(6)燃烧波动时,SNCR入口烟气中的NOX浓度大幅波动,往往会加大喷氨量,机械地实现“达标排放”,过量的氨水,可导致氨逃逸增加,直接危及炉后设备和系统安全运行。

氨逃逸的控制

(1)对于喷氨流量分布不均造成的氨逃逸偏差,可以通过调整氨水喷枪前的球阀控制,在平时操作中尽可能使旋转喷枪枪头朝下,增加反应时间,每只枪喷氨分布均匀(其操作看压力降),NH₃与NO充分反应,降低NH₃/NO摩尔比,从而降低氨逃逸,达到脱硝效率与运行费用的平衡。

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