烟气脱硝是指在烟气中去除氮氧化物(NOx)的一种技术。在燃烧过程中,氮气和氧气结合形成NOx,这是一种对大气环境有害的污染物,具有强烈的刺激性和毒性,会导致酸雨、光化学烟雾等环境问题,同时也会危害人类健康。烟气脱硝技术主要有干法和湿法两种,其中SCR(选择性催化还原)和SNCR(选择性非催化还原)技术是目前应用最为广泛的干法脱硝技术。
SCR和SNCR脱硝技术的原理是通过还原剂和氮氧化物发生还原反应,产生氮气和水。这些还原剂主要采用液氨和尿素。然而,在还原过程中,不可避免地会产生氨逃逸现象,即部分氨未能参与还原反应而直接排放到大气中。氨逃逸是影响SCR、SNCR系统运行的一项重要参数,可以通过单位体积内氨含量来表示。氨逃逸的危害不仅限于环境污染,还会对设备和系统运行产生多方面的不利影响。
首先,氨逃逸对锅炉及尾部受热面的危害显著。脱硝出口烟气中的氨和SO3反应生成NH4HSO4和(NH4)2SO4。NH4HSO4具有较高的粘附性,容易堵塞空气预热器,腐蚀污染蓄热元件表面。这不仅造成空气预热器的腐蚀、堵塞和积灰,还会缩短机组运行周期,增加维护量,提高运行成本。另外,脱硝装置出口烟气中的剩余氨和SO3反应生成的NH4HSO4还会粘附在布袋除尘器的布袋上,堵塞布袋,使布袋差压增大,影响除尘效果,增大引风机电耗。严重时,甚至会导致布袋损坏,进一步增加厂用电率,影响机组效益。同时,由于空预器的堵塞不均匀,还会引起一、二次风压和炉膛负压周期性波动,严重时可能由于空预器堵塞机组被迫停运检修。
其次,氨逃逸还会对脱硝催化剂造成损害。在SCR脱硝工艺中,尽管二氧化硫氧化成三氧化硫的转化率较低,但在SCR催化剂表面还是有可能氧化成三氧化硫。在较低温度下,三氧化硫与氨气结合成的硫酸氢铵或硫酸铵附着在催化剂表面,导致催化剂反应性能下降,甚至中毒。催化剂中毒后,脱硝过程中需要喷入更多的氨,进一步加剧氨逃逸现象,形成恶性循环。这不仅增加了脱硝剂的耗量,降低了脱硝装置的经济性,还会缩短催化剂的使用寿命,增加更换催化剂的成本。
此外,氨逃逸还会对大气环境造成二次污染。尽管氨可以用于阻止NOx的排放,但氨本身的排放到大气中也会造成环境污染。逃逸的氨气会与空气中的SO3生成硫酸氨盐,这些盐类具有腐蚀性和粘结性,会对大气环境造成二次污染。硫酸氢铵在低温下还具有吸湿性,当从烟气中吸水时会对设备造成腐蚀。如果硫酸氢铵在低温催化剂上形成,会造成催化剂部分堵塞,增大催化剂压降,甚至造成催化剂失效,降低催化剂的活性,进而使氨逃逸进一步增大。
氨逃逸还会对机组的运行安全性造成威胁。由于空预器堵塞后阻力不同,造成低负荷、低烟气量时引风机发生抢风现象,导致炉膛负压大幅波动,危及机组安全运行。同时,由于空预器的堵塞不均匀,还会引起一、二次风压周期性波动,严重时可能由于空预器堵塞机组被迫停运检修。这不仅影响了机组的稳定运行,还降低了经济效益。
为了防止氨逃逸带来的危害,需要采取一系列措施。首先,要优化脱硝烟气流场,确保喷氨量均匀,避免局部喷氨量过大引起逃逸率偏高。其次,要加强催化剂的维护和管理,防止催化剂中毒和堵塞,提高催化剂的活性。同时,还要严格控制脱硝入口氮氧化物浓度和出口氨气逃逸率,确保脱硝效果和经济性。此外,还可以采用先进的监测设备和技术手段,实时监测氨逃逸浓度,及时调整运行参数,防止超标排放造成二次污染。
在实际运行中,还需要注意以下几点。首先,通过燃烧控制脱硝入口氮氧化物值不要过高,严格控制脱硝入口氮氧化物浓度不超过规定值。因空磨通风时脱硝入口氮氧化物浓度会快速升高,在同样三氧化硫浓度下,脱硝入口氮氧化物浓度越高,硫酸氢铵露点温度越高。为防止硫酸氢铵生成,禁止磨煤机长时间空磨通风。其次,脱硝出口氮氧化物值不要过低,防止喷氨过量。严格控制脱硝SCR出口烟气中氨气逃逸率平均值在规定范围内。当氨逃逸显示偏高时,适当提高氮氧化物定值,但控制脱硫出口折氧前、后氮氧化物浓度不超过规定值。此外,还要控制入炉煤平均硫份在规定值以下,以降低硫酸氢铵的生成几率。在低负荷期间,注意飞灰含碳量不要过高,注意燃烧配风调整,防止燃烧不完全造成空预器沉积煤粉。锅炉投油期间要注意锅炉燃烧调整和就地油枪看火检查,发现着火不好应及时调整,火检好转尽快退出。投油期间保持空预器连续吹灰,防止积灰堵塞。
总之,氨逃逸是烟气脱硝技术中不可避免的问题,但其带来的危害不容忽视。通过优化脱硝烟气流场、加强催化剂维护和管理、严格控制运行参数等措施,可以有效降低氨逃逸率,减少其对设备和环境的危害。同时,还需要加强监测和数据分析工作,及时发现并解决问题,确保烟气脱硝系统的稳定运行和脱硝效果。
SCR和SNCR脱硝技术的原理是通过还原剂和氮氧化物发生还原反应,产生氮气和水。这些还原剂主要采用液氨和尿素。然而,在还原过程中,不可避免地会产生氨逃逸现象,即部分氨未能参与还原反应而直接排放到大气中。氨逃逸是影响SCR、SNCR系统运行的一项重要参数,可以通过单位体积内氨含量来表示。氨逃逸的危害不仅限于环境污染,还会对设备和系统运行产生多方面的不利影响。
首先,氨逃逸对锅炉及尾部受热面的危害显著。脱硝出口烟气中的氨和SO3反应生成NH4HSO4和(NH4)2SO4。NH4HSO4具有较高的粘附性,容易堵塞空气预热器,腐蚀污染蓄热元件表面。这不仅造成空气预热器的腐蚀、堵塞和积灰,还会缩短机组运行周期,增加维护量,提高运行成本。另外,脱硝装置出口烟气中的剩余氨和SO3反应生成的NH4HSO4还会粘附在布袋除尘器的布袋上,堵塞布袋,使布袋差压增大,影响除尘效果,增大引风机电耗。严重时,甚至会导致布袋损坏,进一步增加厂用电率,影响机组效益。同时,由于空预器的堵塞不均匀,还会引起一、二次风压和炉膛负压周期性波动,严重时可能由于空预器堵塞机组被迫停运检修。
其次,氨逃逸还会对脱硝催化剂造成损害。在SCR脱硝工艺中,尽管二氧化硫氧化成三氧化硫的转化率较低,但在SCR催化剂表面还是有可能氧化成三氧化硫。在较低温度下,三氧化硫与氨气结合成的硫酸氢铵或硫酸铵附着在催化剂表面,导致催化剂反应性能下降,甚至中毒。催化剂中毒后,脱硝过程中需要喷入更多的氨,进一步加剧氨逃逸现象,形成恶性循环。这不仅增加了脱硝剂的耗量,降低了脱硝装置的经济性,还会缩短催化剂的使用寿命,增加更换催化剂的成本。
此外,氨逃逸还会对大气环境造成二次污染。尽管氨可以用于阻止NOx的排放,但氨本身的排放到大气中也会造成环境污染。逃逸的氨气会与空气中的SO3生成硫酸氨盐,这些盐类具有腐蚀性和粘结性,会对大气环境造成二次污染。硫酸氢铵在低温下还具有吸湿性,当从烟气中吸水时会对设备造成腐蚀。如果硫酸氢铵在低温催化剂上形成,会造成催化剂部分堵塞,增大催化剂压降,甚至造成催化剂失效,降低催化剂的活性,进而使氨逃逸进一步增大。
氨逃逸还会对机组的运行安全性造成威胁。由于空预器堵塞后阻力不同,造成低负荷、低烟气量时引风机发生抢风现象,导致炉膛负压大幅波动,危及机组安全运行。同时,由于空预器的堵塞不均匀,还会引起一、二次风压周期性波动,严重时可能由于空预器堵塞机组被迫停运检修。这不仅影响了机组的稳定运行,还降低了经济效益。
为了防止氨逃逸带来的危害,需要采取一系列措施。首先,要优化脱硝烟气流场,确保喷氨量均匀,避免局部喷氨量过大引起逃逸率偏高。其次,要加强催化剂的维护和管理,防止催化剂中毒和堵塞,提高催化剂的活性。同时,还要严格控制脱硝入口氮氧化物浓度和出口氨气逃逸率,确保脱硝效果和经济性。此外,还可以采用先进的监测设备和技术手段,实时监测氨逃逸浓度,及时调整运行参数,防止超标排放造成二次污染。
在实际运行中,还需要注意以下几点。首先,通过燃烧控制脱硝入口氮氧化物值不要过高,严格控制脱硝入口氮氧化物浓度不超过规定值。因空磨通风时脱硝入口氮氧化物浓度会快速升高,在同样三氧化硫浓度下,脱硝入口氮氧化物浓度越高,硫酸氢铵露点温度越高。为防止硫酸氢铵生成,禁止磨煤机长时间空磨通风。其次,脱硝出口氮氧化物值不要过低,防止喷氨过量。严格控制脱硝SCR出口烟气中氨气逃逸率平均值在规定范围内。当氨逃逸显示偏高时,适当提高氮氧化物定值,但控制脱硫出口折氧前、后氮氧化物浓度不超过规定值。此外,还要控制入炉煤平均硫份在规定值以下,以降低硫酸氢铵的生成几率。在低负荷期间,注意飞灰含碳量不要过高,注意燃烧配风调整,防止燃烧不完全造成空预器沉积煤粉。锅炉投油期间要注意锅炉燃烧调整和就地油枪看火检查,发现着火不好应及时调整,火检好转尽快退出。投油期间保持空预器连续吹灰,防止积灰堵塞。
总之,氨逃逸是烟气脱硝技术中不可避免的问题,但其带来的危害不容忽视。通过优化脱硝烟气流场、加强催化剂维护和管理、严格控制运行参数等措施,可以有效降低氨逃逸率,减少其对设备和环境的危害。同时,还需要加强监测和数据分析工作,及时发现并解决问题,确保烟气脱硝系统的稳定运行和脱硝效果。