一、前言

2014年以來，全國大部分30萬以上的燃煤機組SCR脫硝裝置安裝投運后，普遍實現全自動跟蹤托管方式，簡化了鍋爐運行期間對脫硝系統的關注。實踐下來，SCR脫硝裝置運行中氨逃逸率經常出現突破3ppm的情況，且不易被運行人員及時發現；待引發爐后預熱器、布袋除塵等設備上ABS(硫酸氫銨)生成與堵塞等系列問題出現后，再來糾正SCR入口有關運行參數，已為時已晚。實際上，SCR裝置一旦關門投煙氣運行，其額定參數下的脫硝能力也已基本確定。按照《火電廠煙氣脫硝技術導則》（DL/296-2011）“采用SCR工藝的脫硝裝置氨逃逸濃度宜不大于2.3mg/m3”(即<3ppm)的明確規定，如果SCR裝置投運初期額定參數下氨逃逸率就小于并接近3ppm，那么日后運行中出現突破3ppm的情況就并不稀奇。鑒于此，完全有必要將“運行階段氨逃逸率控制到1ppm左右”作為一種目標需求，對SCR裝置的運行參數進行適當調控，這樣，在催化劑運行壽命期中，可期氨逃逸率出現突破3ppm的情況大為減少，對爐后設備的ABS影響也會相應減輕。本文旨在總結SCR脫硝裝置投運后降低氨逃逸率到1ppm左右的運行、管理等方面的措施與經驗，使之成為今后指導脫硝裝置運行調控的操作依據。 

二、問題

望亭電廠#3/4機組為兩套660MW燃煤機組，分別于2015年一、二季度完成超凈排放改造。其中SCR3裝置提效投運以來，氨逃逸率基本在1~2ppm，滿負荷時在3ppm左右。而SCR4裝置提效投運后，在與#3機組負荷、入口NOX濃度等基本接近的情況下，曾經一度出現過連續數月氨逃逸率在5~8ppm左右的水平，且單側噴氨量較#3機組同側比平均要多20~30kg/h。2016年1月中旬，經過督促運行燃燒調整近一個月，該參數好轉；目前，滿負荷下進口NOX濃度、氨逃逸率分別在280mg/Nm3、3ppm，低負荷下分別為170mg/Nm3、1~1.5ppm，與#3機組參數基本一致。望亭電廠#14機組為一套330MW燃煤機組，于2013年二季度完成SCR裝置加裝改造，2015年四季度完成超凈排放改造。其SCR裝置未提效改造前，氨逃逸率基本在2ppm左右，滿負荷時在3ppm左右。提效改造采用增加催化劑啟用備用層的形式，投運后，氨逃逸率基本在<1ppm運行，滿負荷時1~1.5ppm。望亭電廠# 11機組為一套310MW燃煤機組，2013年四季度完成SCR裝置加裝改造，目前尚未實施增容提效超低排放改造，仍執行排口<100mg/Nm3，但氨逃逸率基本在<1ppm運行，滿負荷時1~1.5ppm左右，少有出現>3ppm的情況。 

三、原因

造成SCR4氨逃逸濃度大于3ppm的原因比較多，除卻裝置本身的催化劑模塊箱間的安裝密封是否存在旁路逃逸可能、催化劑本身的活性和還原能力等無法克服的固有因素外，運行期間直接的也是最主要的原因包括：SCR裝置入口煙氣中的NOX濃度是否超過額定設計？入口NOX濃度超過設計值時，SCR裝置往往會自動加大噴氨量，機械地實現“達標排放”。過量的氨氣，可導致氨逃逸量增加，直接危及爐后設備和系統安全運行。燃煤灰份是否超設計值？灰份如果嚴重超設計值，通過SCR裝置的飛灰量增加，若吹灰效果欠佳或不及時，可導致催化劑表面的毛細孔堵塞，或中毒、失效、失活，引發氨逃逸量增加；甚至大塊團灰集中坍塌，堵塞了催化劑的入口小孔，加劇過煙未堵催化劑的磨損，形成局部塌陷失效，氨氣隨煙氣直接從磨損塌陷處逃逸。煙氣中存在氨氣局部分布不均：煙氣流速不均勻，噴氨格柵在各噴嘴出口的噴氨流量差異較大，稀釋后的氨氣在SCR進口煙道中的二次拌和不理想，均可致使出現在反應室時的氨氣濃度存在分布不均的現象，濃度高的地方氨逃量相對就會大一些。測量裝置的取樣不具有代表性：煙道及反應室內煙氨混合氣體中的氨氣濃度分布均勻性本來就不理想，煙氣取樣測點分布較少，取樣點口部存在飛灰或ABS粘黏，所取到的煙氣樣品參數偏離實際，反應不了氨氣濃度瞬態平均水平。催化劑活性降低：鍋爐啟動過程中，煙氣中的氨鹽、硫酸、水和其它凝結物低于各自的露點溫度時，催化劑將其吸入孔內，溫度升高時，這些物質蒸發將導致催化劑孔內壓力增大，產生的機械應力可能造成催化劑損壞。因此，煙氣升溫過程中，需要快速通過水和酸的露點溫度，不能中斷，否則將引起催化劑活性不可逆轉地降低（1）。另外，煙氣溫度較低（280℃以下）情況下，煙氣中的H2O、SO2/SO3和NH3反應生成硫酸銨或硫酸氫銨（ABS）覆蓋在催化劑表面，降低催化劑的活性。鍋爐微油點火中助燃油投用時間過長，未燃盡的油霧隨煙氣進入SCR，發生氧化反應（未燃盡成份燃燒反應）而產生發熱現象（2），對催化劑造成熱損傷。當催化劑因各種運行不當因素作用而發生活性降低后，催化還原能力下降，氨逃逸率就會自然增加。運行人員素質問題：現在的運行人員宅男型、手游型比較多，缺少高質量的現場巡視；因為害怕誤操作而不敢調節，對SCR新技術缺少認知。還有其他一些次要因素，不再贅述。鑒于此，有必要加強SCR裝置運行階段科學調控，保持和延長催化劑活性水平，將SCR裝置的氨逃逸率控制到1ppm左右，甚至以下，減輕氨逃逸后ABS生成對爐后設備的影響。

四、措施

對策運行階段將SCR裝置的氨逃逸率控制到1ppm左右，主要還是要立足于微調與預防。

4.SCR裝置的運行注意事項

4.1 SCR裝置的啟停

4.1.1鍋爐點火啟動階段：起爐側風機前4-8h啟動稀釋風機和聲波吹灰。如果啟動爐側一次風機等設備（含輔機試轉）之前沒有提前啟動稀釋風機和聲波吹灰的話，稀釋風機流量在正式投SCR前將比正常流量小10~20%.稀釋風機流量的差異間接反映了噴嘴堵塞的程度。

4.1.2不要輕易停掉稀釋風機：機組運行期間，無論SCR投與不投，最好保持一臺稀釋風機常開。一般煙氣溫度>320℃投氨氣，<317℃退氨氣，特別是引風機單風機運行工況條件下，不要因為省點電，將稀釋風機停了。這主要是為了防止在停了稀釋風機之后飛灰對噴氨格柵的噴嘴形成堵塞，影響再投時的稀釋風流量和噴氨流量。對于機組檢修狀態，原則上，引風機停運后方可停運稀釋風機；但最好還是在引風機完全停運4~8h后再考慮停運稀釋風機。個人建議：鍋爐停運期間，最好也應啟動稀釋風機，別全停了！

4.1.3不要長時間機組低負荷運行：對于低負荷310~320℃煙氣溫度下的機組運行時間最好不得超過5h，要及時聯系省調漲負荷，提高煙溫，以保證足夠時間恢復催化劑活性，防止銨鹽堵塞催化劑和預熱器。

4.1.4合理安排啟動過程中的溫升速度：鍋爐啟動時，應按下表要求控制溫升速度，防止煙氣中的氨鹽、硫酸、水和其它凝結物低于各自的露點溫度時，催化劑將其吸入孔內，造成催化劑損壞或活性不可逆轉地降低：

4.1.5在300℃以下的低溫狀態下預防未燃盡油霧附著在SCR的催化劑上：要盡早停投助燃油；停用助燃油前后尤要密切關注SCR進出口煙溫和氧量參數的變化；如果氧量下降，進出口煙溫不降反升，則有可能產生附著在SCR的催化劑上未燃盡油霧成份的氧化燃燒，對催化劑造成損傷。因此，停助燃油后應加強對SCR的吹掃。

4.2噴氨流量的監視

4.2.1合理設定排口NOX濃度目標值：一般按<排口NOX濃度目標再低10%設定反饋定值。執行<100mg/Nm3的設定到90，執行<50mg/Nm3的設定到45；達不到這一要求的，說明入口煙道中的氨氣分布差異較大，需要測試并分別調整噴氨格柵各支路的流量，以取得各噴嘴的流量相對比較接近。

4.2.2控制好SCR入口NOX濃度：入口NOX濃度盡量不要超過設計值，以減少不必要的多噴氨，也可有效減少氨逃逸率。有低NOX燃燒裝置或SNCR的，要盡量投，最少可降低入口NOX濃度50~100mg/Nm3。燃燒器風粉的配比也要適當，越到上層燃燒器配風越要加量，可減少燃盡區燃燒型NOX的生成（3）。

4.2.3對噴氨調門的噴氨能力要心中有數：在投SCR噴氨的初期，需要做一個噴氨調門最大流量特性試驗，確認每h最多能噴多少kg氨。這樣，按等百分比法則，就可以估算在相應的開度條件下的大致流量；如果懷疑噴氨流量不準了，則可能是調門內有垃圾、水、雜物等，可以及時安排查找原因并糾正。

4.2.4掌握各種負荷情況下SCR裝置的氨逃基本參數：如果SCR裝置初期額定參數下出口煙氣中殘氨濃度已經做到<1ppm或3ppm，中后期劣化或突然超標，應查找原因應對，最不利的原因是上部塌灰堵住催化劑入口，這種情況要極力避免并預防。

4.3稀釋風流量的監視

4.3.1  A/B兩側稀釋風流量的不對稱：若發現兩側稀釋風流量偏差超過10%以上，就要注意尋找噴氨格柵小孔堵塞、進口濾網、逆止門、稀釋風流量測量孔板等潛在問題；也有可能也是兩側煙氣流量偏差太大的造成（煙氣流量大的一側稀釋風被“攜帶因素”影響，稀釋風量偏大一點），進而可能引發一側氨逃過量的問題。

4.3.2  A/B兩側稀釋風流量由小變大：有可能噴氨格柵管道長期飛灰磨損磨穿了，使得噴氨量調整性能變差，進而噴氨不均勻性顯著增加，引發局部氨逃增加。當真正磨穿已經形成，指望噴氨調門控制住總的噴氨量減少氨逃已經很難了。

4.3.3  水平煙道布置的噴氨格柵因走廊底部飛灰沉積掩埋小孔問題：這種情形下，稀釋風流量會減小，同時噴氨量也相應減少，引發脫硝能力不足，通過系統負反饋的作用激發噴氨流量調門開大，以增加噴氨量，從而引發過量噴氨，繼而引發氨逃過量的問題。

4.4煙氣溫度、壓差、流量的監控

4.4.1注意SCR層間壓差變化：這種壓差，間接反映了反應器內催化劑的塵污染和飛灰堵塞程度，催化劑存在污染、中毒或堵塞，還原能力下降，氨逃就會多。所以要在運行階段加強吹灰，以減小層間壓差。必要時增加吹灰頻次。

4.4.2防止大塊團塌灰堆積催化劑上部：表現為煙氣壓差先增大，幾天后又回復正常并明顯減小，說明被堵塞的催化劑旁邊已出現磨穿、塌陷或永久損壞。這時即使主動降低入口NOX濃度、減少噴氨量等，氨逃也會很難降下來。要極力避免之，只有運行中加強吹灰。

4.4.3脫硝灰斗和省煤器灰斗正常出灰，盡量清空灰斗：一般情況下脫硝灰斗和省煤器灰斗可去除的灰量占電除塵去除灰量的10%；如果盡量減少二處灰斗積灰，保持低料位運行，一可減少二灰斗間聯通煙道水平段的底部積灰，二可減少SCR催化劑過煙時的飛灰污染與磨損，對SCR的還原性能的保持只有好處。

4.4.4加強鍋爐燃燒調整：要調整好A/B兩側煙氣量，保持基本平衡對稱；當煙氣流量嚴重不平衡時，可能會誘導飛灰進入噴氨格柵內部，形成格柵堵塞；另外要努力減少燃燒型NOX的生成，減少SCR入口NOX濃度。

4.4.5加強320℃以下煙溫和420℃以上等極端煙溫條件下的噴氨控制：最多4-5小時，就要向總調申請調整機組負荷，以改善煙溫條件，防止催化劑永久失效、損壞，進而多噴氨多逃逸的惡性循環出現。 

五、結論

通過以上對SCR裝置運行、管理等諸方面的降低氨逃的措施、注意事項和相關實踐經驗的歸納、總結，可以概括出以下基本結論：①要盡量減少SCR入口NOX濃度，以減少噴氨量。多噴氨，逃逸率也會高；不要過多地在SCR噴氨，是減少運行時SCR出口煙氣中殘氨濃度<1ppm的關鍵。②多吹灰，防止積灰對催化劑、噴氨格柵等造成不利影響。③注意調整煙氣平衡。總之，在SCR裝置既有安裝物理條件無法改變和長期運行后脫硝能力無法保持不下降的運行狀態下，通過合理的、平衡的、可靠的煙氣運行參數的調節，實現SCR脫硝裝置氨逃逸率小于1ppm，將是減輕爐后設備ABS影響的最實用的手段。關于運行降低氨逃的基本措施，筆者將之濃縮為下面的《三字訣》：上壓風，降煙硝；空灰斗，勤吹掃；少投油，防失效；調平衡，定目標；少噴氨，降氨逃；小于1，無煩惱。

六、分析檢測

TK-1100型氨逃逸監測系統

1、產品概述

脫硝氨逃逸一體化在線監測系統是由我公司榮譽出品，本系統包括預處理系統、氣體分析儀和數據處理與顯示三大部分。本系統取樣方式為在位式高溫伴熱抽取。本系統基本原理是基于紫外差分吸收光譜（DOAS）技術及可調諧半導體激光吸收光譜（TDLAS）技術；紫外差分吸收光譜技術原理為，同種氣體在不同光譜波段有不同的吸收，不同氣體在同一光譜波段的吸收疊加作用，通過對連續光譜做算法分析，可同時測量多種氣體，有效避免各組分相互干擾；激光光譜氣體分析技術已經廣泛應用到對于靈敏度、響應時間、背景氣體免干擾等有較高要求的各種氣體監測領域。

本公司生產的脫硝氨逃逸一體化在線監測系統耐用且易于安裝，特別適用于眾多環保及工業過程氣體排放監測，包括燃煤發電廠、鋁廠、鋼鐵廠、冶煉廠、垃圾發電站、水泥廠和化工廠等。

2、氨逃逸形成及危害

    2.1 氨逃逸的形成

     在大規模燃燒礦物燃料的領域，例如燃煤發電廠，都安裝了前燃（pre-combustion)或后燃（post combustion）NOX 控制技術的脫硝裝置，后燃NOX 控制技術可以是選擇性催化還原法(SCR) 也可以是選擇性非催化還原法(SNCR)，但是無論應用哪種方法，基本原理都是一樣的，即都是通過往反應器內注入氨與氮氧化物發生反應，產生水和N2。注入的氨可以直接以NH3 的形式，也可以先通過尿素分解釋放得到NH3 再注入的形式，無論何種形式，控制好氨的注入總量和氨在反應區的空間分布便可以最大化的降低NOX 排放。氨注入的過少，就會降低還原轉化效率，氨注入的過量，不但不能減少NOX 排放，反而因為過量的氨導致NH3 逃逸出反應區，逃逸的NH3 會與工藝流程中產生的硫酸鹽發生反應生成硫酸銨鹽，且主要都是重硫酸銨鹽。銨鹽會在鍋爐尾部煙道下游固體部件表面上沉淀，例如沉淀在空氣預熱器扇面上，會造成嚴重的設備腐蝕，并因此帶來昂貴的維護費用。在反應區注入的氨分布情況與NO和NO2 的分布不匹配時也會出現氨逃逸現象，高氨量逃逸的情況伴隨著NOX 轉化效率降低是一種非常糟糕的現象和很嚴重的問題。

    2.2氨逃逸的危害

（1）逃逸掉的氨氣造成資金的浪費，環境污染；

（2）氨逃逸將腐蝕催化劑模塊，造成催化劑失活（即失效）和堵塞，大大縮短催化劑壽命；

（3）逃逸的氨氣，會與空氣中的SO3生成硫酸氨鹽（具有腐蝕性和粘結性）使位于脫銷下游的空預器蓄熱原件堵塞與腐蝕；

（4）過量的逃逸氨會被飛灰吸收，導致加氣塊（灰磚）無法銷售；

3、規格與技術參數

4、氨逃逸系統流路簡介

本系統的流路主要由測量流路、反吹流路、標定流路及渦旋制冷流路組成，具體流路示意圖如下：

    系統進入測量狀態后，電動執行機構帶動兩通球閥切換到采樣氣路，在引流泵的作用下，被測氣體經由探頭桿、，兩通球閥、二級過濾器進入NH3模塊，NH3模塊利用吸收技術（TDLAS）對氣體進行分析，得到NH3的濃度（高溫熱濕法），最后排空。

    系統定時會進入校準狀態進行自動調零，此時兩通球閥切換到校準氣路，校準電磁閥打開，在引流泵的作用下，環境空氣經過濾器、校準電磁閥后進入氣體室，對氣體室中殘留的被測氣體進行吹掃，吹掃干凈后，對NH3進行一次調零；系統定時會進入反吹狀態對采樣探頭進行反吹，此時兩通球閥切換到反吹氣路，反吹電磁閥打開，系統自動控制反吹電磁閥開或關，實現對探頭過濾器的反吹。

五、氨逃逸系統取樣及機箱

取樣探頭

裝置是具有電加熱伴熱功能，能自行加熱并實施溫控的采樣裝置。該裝置適用于高溫、高粉塵濃度的SCR/SNCR裝置入口和出口樣氣的連續采集。示意圖如下：

結構：裝置由取樣管、探頭法蘭、取樣法蘭管、濾芯、反吹氣罐、反吹電磁閥、探頭保溫罩等組成。

機箱規格：

本系統集成于機箱，具體尺寸如下圖：