【摘要】：今年来，随着SCR脱硝装置成为大型火电机组的必备设备，在使用过程一些问题逐渐显现出来，其中之一就是喷氨不均带来的氨逃逸率局部过高，引起空预器阻塞的问题，这个问题甚至在很多机组造成过机组被迫停运的严重后果。本文将就该问题的产生和如何解决展开研究，以获得一个良好的解决方案保证设备的稳定运行。
【关键词】：SCR脱硝 喷氨 氨逃逸 空预器 堵塞
1前言
随着近年来环保部门不断制定更高的排放标准，脱硝系统已经几乎成为所有火电机组的标配，另外由于催化剂工艺技术的不断提高，SCR逐步成为主流脱硝技术。在实际的使用过程中，很多问题也渐渐暴露出来，如氨气不纯带来的管道腐蚀、吹灰效果差带来的催化剂堵塞和损坏等等，都对设备甚至整个机组的稳定运行带来风险，而本文所讨论的喷氨不均的问题是其中风险最大的，其带来的不良后果，逐渐引起人们的重视。
烟气脱硝SCR装置在设计阶段通常会进行CFD流畅模拟和物理模型试验对烟道内的流场进行优化以保证SCR入口截面的烟气流速和NOx分布较为均匀。但往往由于现场空间限制或安装等因素影响，加上调试阶段对喷氨格栅的优化调整重视不够，实际运行过程中出现SCR出口截面NOx分布偏差大，部分区域氨逃逸超过设计保证值（3µL/L）的现象。这会影响系统整体的脱硝效果，并会增加空预器的硫酸氢铵腐蚀和堵塞风险，给系统的经济稳定运行带来很大的危害。因此,十分有必要对SCR装置进行喷氨优化调整，即通过调整SCR入口每根喷氨支管上的手动调阀改变不同位置的喷氨量，从而改善出口NOx和NH3分布的均匀性，在保证装置脱硝效果的同时,减少装置的运行成本,提高装置的可用率。
某项目公司三期2×630MW机组超临界机组于05、06年相继投产，2012年通过大修技改完成增设脱硝系统改造，该脱硝系统采用SCR技术，反应器内按“2+1”模式布置蜂窝式催化剂每层催化剂上方设6只声波吹灰器以保持催化剂表面清洁。SCR装置内沿烟气流向在烟道不同位置设导流板、静态混合器和整流器等装置使进入催化剂上方的烟气流场均匀具体布置见图1。来自公用系统的氨与稀释风混合后经喷氨格栅（AIG）进入SCR烟道氨喷射采用格栅式小喷嘴，在入口水平直段烟道截面上从顶部将9根支管伸入烟道，每根支管设手动蝶阀实现烟道截面上的氨喷射流量分区控制。
2烟气脱硝的氨逃逸问题
选择性催化还原法脱硝（SCR）的原理是在催化剂作用下，还原剂NH3在290-400℃下有选择的将NO和NO2还原成N2，而几乎不发生NH3与O2的氧化反应，从而提高了N2的选择性，减少了NH3的消耗。其中主要反应如下：
4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O
8NH3+6NO2=7N2+12H2O
4NH3+3O2=2N2+6H2O
4NH3+5O2=4NO+6H2O
2NH3可逆生成N2+3H2。
由于各种原因，必然有部分氨气未能参与反应，随烟气排放，形成氨逃逸。脱硝过程中同时也会发生一些不利的副反应，催化剂中的活性组五氧化二钒在催化降解NOx的过程中，也会对SO2的氧化起一定催化作用。SO2的活性组分V2O5含量、烟气温度的增加而上升，要求控制在1%以下，其反应如下：
V2O5+SO2→V2O4+SO3;
2SO2+O2+V2O4→2VOSO4;
2VOSO4→V2O5+SO2+SO3。
另外，锅炉燃烧也会产生一部分SO3，逃逸氨和这些燃烧产生的以及在SCR脱硝装置区域转化生成的SO3发生反应，生成硫酸铵和硫酸氢铵，反应如下：
NH3+SO3+H2O→NH4HSO4;
2NH3+SO3+H2O→(NH4)2SO4。
硫酸铵和硫酸氢铵的形成互相起一定的促进作用，硫酸铵为干燥固体粉末，对空预器几乎无影响，而硫酸氢铵是一种粘性很强的物质，当其到达空预器冷端时，由于温度低于硫酸氢铵熔点，它会凝结在换热元件上，同时烟气中的粉尘也会附着在上面，蒸汽吹灰都很难将其清除。如果产生的硫酸氢铵量达到一定程度，就很容易导致空预器的堵塞，危及到机组的安全运行。