脱硝运行技术维护

汇报人：XXX2011-01-11强化XX管理打造XX基业张培脱硝系统运行维护、优化、

大唐环境产业集团股份有限公司2015.09SCR系统简介脱硝系统日常运行维护管理SCR投运以来遇到的问题及优化改进SCR故障分析及处理燃烧中NOX的生成在煤粉炉产生的氮氧化物（NOx）中，NO占90%以上，NO2占5%-10%，N2O占1%左右。

NOX排入大气后会发生如下反应:NO+1/2O2=NO23NO2+H2O=2HNO3+NO

生成的硝酸导致降雨的pH降低，当降雨的pH<5.6时，雨水呈酸性，被称为酸雨或硝酸盐沉降。产生机理一般分为三种：热力型NOx快速型NOx燃料型NOx燃烧过程中NOX的生成燃烧时，空气中氮在高温下氧化产生，其中的生成过程是一个不分支链锁反应。其生成机理可用捷里多维奇(Zeldovich)反应式表示。在高温下总生成式为ONOONNNONONONO+Û++Û++Û+2222燃烧过程中NOX的生成-----热力型随着反应温度T的升高，其反应速率按指数规律增加。当T<1500℃时，NO的生成量很少，而当T>1500℃，T每增加100℃，反应速率增大6-7倍，亦即NO生成量增大6-7倍。当温度达到1600℃时，热力型NOx的生成量可占炉内NOx的生成总量的25％~30％。影响热力型NO，生成的另一个主要因素是反应环境中的氧浓度，NOx生成速率与氧浓度的平方根成正比。一般情况下，对不同的炉型、不同的燃烧方式以及不同的煤种，其燃烧过程中生成的热力NOx的数量变化很大，相应地占NO，生成总量的份额也不同。比如，在同样过量空气系数的条件下，燃烧低水分、高热值煤时，炉内燃烧温度高，热力型NOx占NOx生成总量的份额要高于燃烧高水分、低热值煤的情况。燃烧过程中NOX的生成-----热力型快速型NOx是1971年Fenimore(费尼莫尔）通过实验发现的。在碳氢化合物燃料燃烧在燃料过浓时，在反应区附近会快速生成NOx。由于燃料挥发物中碳氢化合物高温分解生成的CH自由基可以和空气中N2反应生成HCN和N，再进一步与氧气作用以极快的速度生成，其形成时间只需要60ms，所生成的量与炉膛压力的0.5次方成正比,与温度的关系不大。快速型NOx生成量很少，在分析计算中一般可以不计，仅在燃用不含氮的碳氢燃料时才予以考虑。上述两种氮氧化物都不占NOx的主要部分，不是主要来源。燃烧过程中NOX的生成-----快速型由燃料中氮化合物在燃烧中氧化而成。它在煤粉燃烧NOx产物中占60－80％。在生成燃料型NOx过程中，首先是含有氮的有机化合物热裂解产生N，CN，HCN等中间产物基团，然后再氧化成NOx。由于煤的燃烧过程由挥发份燃烧和焦炭燃烧两个阶段组成，故燃料型NOx的形成也由气相氮的氧化（挥发份）和焦炭中剩余氮的氧化（焦炭）两部分组成。燃烧过程中NOX的生成-----燃料型煤粒N挥发分挥发分N焦炭焦炭NNON2N2燃料中氮分解为挥发分N和焦炭N的示意图燃料型NOx的生成速率与燃烧区的氧气浓度的平方成正比。因此，控制燃料型NOx的转化率和生成量的主要技术措施是降低过量空气系数，在NOx的生成区域采用富燃料燃烧方式，是十分有效且比较方便的减排NOx的技术措施。一般认为，燃料型NOx主要生成在挥发分的析出和燃烧阶段，约在750℃时开始析出，该温度比火焰的温度要低，在不到1000℃时挥发分的析出和燃烧均接近结束。因此，无论炉内火焰温度高低，燃料氮在达到热解温度度均会分解，并最终生成NOx，在焦炭发生燃烧时的高温下，燃料型NOx的转化率达到最大值。温度继续上升时，在焦炭表面上NOx的还原反应使部分已经生成的NOx还原成N2，因而，在一定的温度范围内，NOx的生成速率与还原速率接近平衡，使NO的生成量变化不大。当温度再进一步升高时，NO的还原反应速率大于NO的生成速率，使NOx的生成量有所降低，但是，温度升高时，热力型NOx的生成量也在急剧增加。燃烧过程中NOX的生成-----燃料型影响燃料型NOx产生的因素--温度影响燃料型NOx产生的因素--过量空气系数影响NOx产生的主要因素温度氧浓度燃料含氮量反应时间生成量与燃烧方式有很大关系，因此不能像硫氧化物一样通过燃料所含元素的物质平衡计算得到。SCR反应原理选择性催化还原（SCR）脱硝原理是在一定的温度和催化剂的作用下，还原剂(NH3、尿素等)有选择地把烟气中的NOx还原为无毒无污染的N2和H2O。

反应方程NO+NO2＋2NH3→2N2+3H2O4NO+4NH3＋O2→4N2+6H2OSCRCatalystNOxNOxNOxNH3NH3NH3N2N2N2H2OH2OH2OCleanGasWasteGasNH3SCR系统性能保证1、脱硝效率能达到90％；2、氨逃逸率低于3ppm；3、SO2/SO3转化率低于1%；4、装置可用率在验收前不低于98％；5、催化剂保证化学寿命(NOx脱除率不低于设计值，氨的逃逸率不高于3ppm)不低于24000h/最大3年。6、系统连续运行温度（320℃－420℃）还原剂NH3性质

氨;液氨;Ammonia;CAS:7664-41-7；《危险化学品名录》（2002版）中被分为：第2类压缩气体和液化气体、第3项有毒气体；中国危险货物编号：CNNo.23003；联合国危险货物编号：UNNo.1005。理化性质：无色气体,有刺激性恶臭味。分子式NH3。分子量17.03。相对密度0.7714g/l。熔点-77.7℃。沸点-33.35℃。自燃点651.11℃。氨气与空气混合物爆炸极限15.7～27%(最易引燃浓度17%)。水溶液呈碱性。脱硝工艺流程1、尿素制氨气2、纯氨制氨气3、氨水制氨气脱硝制氨方法及对比1、尿素制氨气（制氨成本最高）优点：运输、储存安全缺点：制氨成本高，氨气中杂质含量高2、液氨制氨气（制氨成本最低）优点：运输、储存成本低，氨气浓度高缺点：运输、储存及设备要求较高，任何一个环节不允许泄漏3、氨水制氨气（制氨成本最高）优点：运输、储存安全缺点：制氨成本高，氨气浓度较低流程图SCR脱硝技术简介SCR系统脱硝剂存储、制备、供应系统1、烟道系统2、氨喷射系统3、反应及吹灰系统1、氨卸料压缩机2、液氨储罐3、氨蒸发槽4、氨气缓冲槽5、稀释风机6、氨气稀释槽SCR工艺系统烟道系统SCR系统烟道分为反应器入口烟道和出口烟道二部分。由于没有反应器旁路，故没有烟道挡板等设备，本工程烟道系统比较简单。氨喷射系统SCR系统氨喷射系统包括气化的氨与稀释空气混合，通过喷氨格栅（AIG）喷入SCR反应器上游的烟气中完成这一工艺过程。喷射系统具有良好的热膨胀性、抗热变形性、抗振性和耐磨性。氨喷射系统SCR系统SCR反应器SCR系统每台脱硝反应器设计成2＋1层催化剂布置方式，其中上层为预留层。烟气经过与氨气均匀混合后垂直向下流经反应器，反应器入口设置气流均布装置，反应器主要由里面布置的催化剂、催化剂支撑梁、反应器壳体、密封板等组成。催化剂本工程选择了BHK公司板式催化剂，板式构造，活性化学成份钒化合物/TiO2吹灰系统SCR系统SCR反应器采用蒸汽吹灰器，每台反应器安装一套蒸汽吹灰系统。每一层催化剂设置3台吹灰器，一台锅炉共装有12台蒸汽吹灰器。吹灰控制纳入机组DCS系统。氨卸料压缩机脱硝剂存储、制备、供应系统本工程配置2台100%容量的卸料压缩机，一用一备。卸料的主要工艺流程是卸料压缩机抽取储罐中的氨气，经加压后至液氨槽车，将槽车的液氨压入液氨储罐中。在选择压缩机排气量时，要考虑罐内液氨的饱和蒸气压，液氨卸车流量，液氨管道阻力及卸氨时气候温度等。液氨储罐脱硝剂存储、制备、供应系统储罐的总容量设计能满足2台锅炉BMCR工况、在设计条件下每天运行20小时、连续运行7天的消耗量。采用2台液氨储罐。储罐上安装有逆止阀、紧急关断阀和安全阀等，并装有温度计、压力表、液位计、高液位报警仪和相应的变送器。储槽有防太阳辐射的遮阳盖，四周安装有工业水喷淋管线及喷嘴，当储罐本体温度过高时，自动启动淋水装置降温。当有微量氨气泄漏时也可启动自动淋水装置，对氨气进行吸收，控制氨气污染。为了保证喷淋水的连续性，采用消防水作为水源。液氨蒸发槽脱硝剂存储、制备、供应系统设置2套液氨蒸发槽，液氨蒸发槽按在BMCR工况下2×100％容量设计。采用一用一备运行方式。液氨蒸发所需要的热量采用蒸汽加热来提供热量。蒸发槽上装有压力控制阀将氨气压力控制在一定范围，当出口压力过高时，切断液氨进料。在氨气出口管线上装有温度测量装置，当温度过低时切断液氨，使氨气至缓冲罐维持适当温度及压力。蒸发槽也装有安全阀，以防止设备压力异常过高。液氨缓冲槽脱硝剂存储、制备、供应系统与液氨蒸发槽相对应，设置2套氨气缓冲槽，与液氨蒸发槽组成2套制氨系统。每一套组成一个单元为两台锅炉供氨，供氨系统一运一备。从蒸发槽来的氨气进入氨气缓冲槽，再通过氨气输送管线送到锅炉侧的脱硝系统，通过氨气调压阀减压到一定压力。氨气缓冲槽能为SCR系统稳定供氨气，且能避免蒸发槽操作不稳定所带来的影响。每套缓冲槽也设置有安全阀保护。液氨稀释槽脱硝剂存储、制备、供应系统氨区设置一个氨气稀释罐，设有罐顶淋水和罐侧进水，水罐液位由溢流管控制。液氨储存及供应系统各处排出的氨气由管线汇集，从稀释罐底部进入，通过分散管将氨气分散引入稀释罐水中，利用大量水来吸收安全阀排放的氨气。罐顶通风管出口的最大氨浓度小于2µL/L，以避免氨气味的发散。稀释风机脱硝剂存储、制备、供应系统氨在空气中的体积浓度达到16～25%时，会形成II类可燃爆炸性混合物。为保证注入烟道的氨与空气混合物的安全，除控制混合器内氨的浓度远低于其爆炸下限外，还保证氨在混合器内均匀分布，喷入反应器入口烟道的氨气为空气稀释后的含5％左右氨气的混合气体。所选择的风机满足脱除烟气中NOx最大值的要求，并留有一定的余量。稀释风机按2台100％容量设置（每台机组1运1备）。风量裕度不低于10%，风压裕度不低于20%。脱硝日常运行维护管理1.环保考核控制标准2.SCR运行控制标准3.定期工作4.日常报表数据传输通讯正常分析仪无故障报警氨气流量压力正常稀释风机运行正常脱硝效率大于40%脱硝排放标准1.环保考核控制标准1.环保考核控制标准脱硝设施投运判断规则苏环办〔2014〕244号对于液氨作还原剂的机组需同时具备以下条件①任一侧喷氨流量小时均值大于5kg/h；

②任一稀释风机电流小时均值大于5A（母管制锅炉取1A）或处于运行状态；③烟囱入口氮氧化物浓度小时均值小于等于限值；④机组脱硝效率小时均值（两侧脱硝装置的取两侧平均值）大于等于40%。正常排放标准100mg/Nm3超低排放50mg/Nm3烟囱入口NOX浓度低于100mg/Nm3（6%O2，标态，干基）6%O2，因为在燃烧比较中，燃料都是富氧燃烧，所以统一设定一个标准的燃烧工况：其剩余烟气中O2的浓度为6%。但是实际燃烧中，剩余烟气中O2的浓度并不一定为6%，一般都需要折算（21-6）/(21-实际氧量)脱硝排放标准1.环保考核控制标准分析仪就地测量为NO,折合NOX需乘以1.53倍。分析仪故障会造成进出口NOX、氧量、脱硝效率异常偏大或偏小。主要故障有:伴热管堵冷凝器故障采样探头堵、漏气分析仪无故障报警1.环保考核控制标准2.SCR运行控制标准运行中需要关注的重要参数SCR启停注意事项SCR启停条件……..日常巡回检查关于氨逃逸率说明

SCR运行中需要关注的重要参数（1）机组负荷及反应器入口烟气温度（2）出入口NOx浓度及氧浓度（3）催化剂、空预器差压（4）氨逃逸率2.SCR运行控制标准参数名称正常工作范围参数名称正常工作范围液氨储罐压力0.4—1.2MPa单侧供氨流量≤NM3/h液氨储罐温度≤40℃氨空比≤8%蒸发槽水温35℃—60℃单层催化剂差压≤200Pa蒸汽压力≤0.8MPa反应区总差压≤Pa氨气母管压力0.1—0.2MPa反应区氧量≤6%进口烟气温度300℃—420℃进口NOx含量≤330mg/NM3吹扫蒸汽气压力≥0.9MPa出口NOx含量≤50mg/NM32.SCR运行控制标准液氨蒸发区2.SCR运行控制标准SCR（氨法）投运步骤及操作1、启动稀释风机，缓慢开启风机入口调节门至最大开度，检查稀释风流量是否大于7000NM3/h，否则先检查流量计及取样点；2、确认反应器进口温度在300℃—420℃之间；3、开启氨罐出口气动阀、蒸发槽蒸汽入口关断门、开启蒸汽温度调节门，开度约5%-10%，待水温升至45℃左右，切换到自动，温度目标值设为50℃左右；4、开启液氨入口气动关断阀，调整液氨压力调节阀开度为5%，待缓冲槽出口母管压力至0.1MPa；5、先后开启A/B侧供氨气动关断门、调整供氨调节门开度为20%左右，记录此时供氨流量显示数值，2-3分钟后记录两侧进出口NOx含量及脱硝效率；6、检查氨母管压力是否0.1-0.15MPa之间，调整蒸发槽液氨压力调节阀；7、缓慢增加供氨调节门开度，同时密切注意氨空比及母管压力，逐渐将效率提升至80%以上；8、充分利用液氨压力调节门和供氨压力调节门，保证适当的氨母管压力（0.1-0.15MPa）及脱硝效率，同时注意氨空比在8%以下；9、待系统稳定后，将蒸发槽液氨压力调节阀切换到自动，压力目标值设为0.15MPa，维护系统正常运行。2.SCR运行控制标准SCR（氨法）系统停用1、关闭蒸汽入口关断阀及温度调节阀；2、关闭氨罐出口气动阀、液氨入口气动关断阀及氨气压力调节阀；3、待母管压力降至0.065MPa时，反应区跳闸，自动关闭供氨两侧气动关断门及供氨流量调节门；4、几分钟后，可停运稀释风机，关闭风机入口调节门；脱硝启停注意问题2.SCR运行控制标准1、锅炉运行时SCR吹灰器需要同步投用。蒸汽吹灰器，投入前需疏水，要催化剂全部预热完毕，且催化剂表面温度高于蒸汽露点温度；2、注意调整锅炉燃煤或燃油燃尽度，否则煤粉或油污容易附着在催化剂表面，容易导致催化剂的燃烧；3、锅炉停运后锅炉风机不能立刻停运，需要继续运行使SCR催化剂温度降至200℃以下，同时吹灰器需要继续工作。4、停运后需要对催化剂表面进行检查，查看是否有催化剂堵塞或油污污染。5、需要保持催化剂表面的干燥，催化剂表面粘水后会导致催化剂的活性降低甚至失去活性。2.SCR运行控制标准液氨法运行中需要注意的几个问题1.氨管路上不能有空气进入，检修完后需要进行氮气置换（抽真空）；2.一旦SCR投入使用，吹灰程序不能停止（包括空预器）；3.氨罐压力如果太高，需要开启氨气纯化阀门进行氨气纯化，以释放部分压力；4.无论脱硝系统投运及停用，应密切关注氨区消防喷淋阀的状态，一旦发现打开，应及时检查动作原因（可点开首出）后复位；5.当升负荷引起反应区入口烟气温度上升至410℃以上，此时应及时控制烟气温度，以保障催化剂的性能。1、脱硝系统SCR反应区系统正常投运条件（1）注氨气动快关阀前氨气压力＞0.1MPa（2）至少一台稀释风机运行且稀释风量＞1200m³/h（3）SCR反应器进、出口烟温＞318℃且＜430℃（4）无MFT跳闸条件2、脱硝系统SCR反应区系统停运条件：（1）锅炉MFT动作（2）稀释风机全停（3）稀释风量＜1200m³/h，延时5s（4）氨气体积浓度<8％，延时5s（5）SCR反应器进口烟温＜318℃或＞430℃（三取二）注意：单台机组运行时，如停运脱硝，需先由氨区切断供液氨门，再由主控关闭关断门。脱硝启停条件2.SCR运行控制标准氨逃逸率是影响SCR系统运行的另一个重要参数，实际生产中通常是多于理论量的氨被喷射进入系统，反应后在烟气下游多余的氨称为氨逃逸，NOx脱除效率随着氨逃逸量的增加而增加，在某一个氨逃逸量后达到一个渐进值；一般要求氨逃逸率不大于3PPm。在温度降低时，氨逃逸率升高的情况下生成的硫酸氢胺会吸收烟气中的水分在经过空气预热器时，在换热面形成硫酸氢胺，并产生沉积，降低空气预热器效率。氨逃逸率控制及危害2.SCR运行控制标准氨逃逸表计的说明（1）激光探头发射端与接收端对正困难。主要是运行过程中烟道的冷热膨胀变形，以及测量管路与取样孔之间的积灰变形。（2）烟气中的粉尘浓度高，测量不准确，即使过量喷氨也无法及时反映出真实运行工况。（3）吹扫风机不能正常工作。实际运行中氨逃逸率表计不准，主要原因如下：日常巡回检查2.SCR运行控制标准1、现场管道阀门是否漏氨2、现场膨胀节、仪表测点是否漏风3、采样探头、喷嘴管道是否堵灰4、CEMES小室空调是否正常3.定期工作SCR催化剂吹灰稀释风机切换分析仪校准标定卸氨SCR催化剂吹灰1、每天吹灰一次，每层催化剂三台吹灰器。2、汽源为两路：辅助蒸汽和分隔屏出口主蒸汽，正常采用辅助蒸汽，压力约0.9MPA,温度约300度左右。3、吹灰启动前一定要充分疏水，疏水温度大于250度。3.定期工作催化剂维护（1）严格控制反应器工作温度低于最高温度430℃，防止陶瓷材料高温烧结导致的可利用催化反应面积减少。（2）反应器工作温度高于最低运行温度318℃运行，防止生成硫酸氢铵等副反应产物，堵塞催化剂空隙。在低负荷时段，有时候反应器入口烟温可能会低于318℃，可以通过调整燃烧与吹灰，尽可能提高反应器入口烟温。（3）严格执行吹灰器的顺控调整，加强检查与维护，确保脱硝催化剂层的吹灰器的正常运行，防止飞灰中的超细颗粒、重金属元素、氧化硅等附着在催化剂表面，降低其可利用反应面积，防止飞灰颗粒阻碍反应器向空隙结构的扩散，降低脱硝效率。（4）加强对反应器入口、出口烟温测点的检查与维护。在每侧反应器的入口和出口各设计安装了3个温度测点，要确保入口测点之间、出口测点之间以及入口与出口测点之间温度偏差不要过大，防止因出口烟温偏低导致的脱硝非正常停运。（5）完善SCR反应器两侧烟气流量的测量，避免因两侧的烟气流量偏差可能造成的两侧出口NOx浓度偏差大，个别部位的氨逃逸增大。稀释风机切换1、注意风机就地振动、声音正常；2、滤网是否堵塞，风机出口风量、风压是否正常；3、单向门是否严密，备用风机是否存在倒转现象；4、风机出口膨胀节是否破损或堵塞风机出口3.定期工作分析仪校准标定1、每三小时分析仪自动吹扫一次，进行零点标定。2、每周四人工进行标气量程标定。3、每个季度环保局不定时进行现场标定核查。注意事项：发现分析仪吹扫故障及进出口浓度、氧量异常时，及时联系维护单位检查处理。3.定期工作4.日常报表每年一月国家环保部会对电厂进行总量减排核查，需准备如下资料：脱硝启停记录脱硝周分析脱硝异常报告SCR投运以来遇到的问题

及优化改进运行中遇到的问题1、系统相关阀门口径设计偏大，影响调整。材质不合格，腐蚀严重2、脱硝自动无法投入；3、SCR入口取样测点频繁发生堵塞，无法正常指示，严重影响脱硝的正常运行；4、主控、辅控操作员站厂家不同，系统不兼容；5、长期投运系统流场发生变化，导致局部喷氨量过大空预器堵塞；6、SCR进出口CEMS仅在每个反应器出口配置一套氧量分析仪，SCR进出口NOx浓度未进行6%O2折算；7、氨逃逸表计指示不准确；8、SCR出口NOx浓度与烟囱排放值偏差大，停止注氨后，SCR出口NOx浓度反应迟缓；运行优化控制方案优选系统阀门脱硝自动控制优化加强巡查维护，确保测量仪表装置工作正常优化系统，添加监测点喷氨优化调整试验优选系统阀门1、原先喷氨调节阀开度过小（2%）时，SCR出口Nox即可低于100mg/Nm3，然后根据计算将阀门口径由50mm改为25mm。现在正常开度在40%附近，便于调整。2、氨区液氨储罐至蒸发槽调门也存在类似情况，正在改造。3、现场供氨管道及氨区部分阀门为碳钢材料，腐蚀严重，利用检修全部更换为不锈钢。4、将热控氨测点管道螺纹连接方式改为焊接方式，减少氨气的泄漏点。优选系统阀门脱硝自动控制优化脱硝自动控制优化1、优化阀门口径；2、自动控制目标由脱硝效率改为出口浓度；3、控制脱硝出口浓度，并采用烟囱入口浓度进行修正；4、分析仪自动吹扫时，出口浓度大幅波动，增加保持功能；5、合理控制调节阀门响应速率；6、燃烧调整尽量确保进口浓度不大幅度波动；7、提高喷氨压力0.11至0.14mpa。优化系统，添加监测点1、主控、辅控操作员站厂家不同，系统不兼容。考核点安装在烟囱入口，为辅控操作员站控制。喷氨调节系统在主控DCS上，运行调整时看不到考核点。通过铺设电缆、增加测点的方式，解决问题。2、原先的烟气分析仪NOX未进行氧量折算，现已在烟囱入口测点加装折算公式。3、维修氨逃逸表，维修吹扫风机，保证吹扫风机正常运行，保证氨逃逸表测量值准确。4、请华东院及东南大学分别对#2、#1脱硝系统进行喷氨小分门优化，保证喷氨量均匀，减少氨逃逸量。喷氨优化调整试验进行喷氨优化调整试验的必要性：AIG喷射流量不均匀也会引起反应器出口NOx分布不均匀。造成喷氨不均的原因：（1）部分喷嘴积灰堵塞。主要是由于稀释风机的非正常停运造成烟气中的飞灰在喷嘴出口积灰堵塞，从而引发喷氨不均匀。（2）AIG手动调节门未进行调整，造成反应器区域的NH3分布不均。在每侧反应器配置了24路进氨支管，每路支管配有一个进氨手动调节阀，每路支管出口分配了3个喷嘴。在每个调节阀前设计安装了的节流装置，通过测量节流装置的前后差压可以反映出进氨量的大小。喷氨优化调整试验主要是通过调整每路进氨支管手动调节阀的开度，动态的调整不同区域的喷氨量，观察反应器出口水平烟道截面各点NOx浓度，最终实现SCR反应器出口NOx浓度的均匀分布喷氨优化调整。#1#2#3#4#5#6#7#8A侧222532261812016B侧262918113182316优化前人工测试数据优化后人工测试数据#1#2#3#4#5#6#7#8A侧2221212221232023B侧2423212124242322喷氨优化调整试验喷氨优化调整试验前脱硝系统截图喷氨优化调整试验后脱硝系统截图喷氨优化调整试验后指标2015年脱硝特许经营项目部月度报表67空预器堵塞CEMS系统维护SCR故障分析及处理稀释风系