SCR脫硝系統超低排放問題分析

    在實施選擇性催化還原（SCR）超低排放過程中，脫硝系統運行中出現氮氧化物（NOx）排放超標以及空氣預熱器硫酸氫銨（ABS）堵塞加劇等問題。本文重點分析了在SCR反應器中實現超低排放時，NH?/NOx分布均勻性、SO?/SO?轉化率升高、氨控策略優化、最低噴氨溫度控制以及催化劑壽命管理等方面的主要挑戰，并提出了相應對策。

    一、NOx超低排放帶來的新問題
    當前燃煤電廠通過提高SCR脫硝效率（通常由60–80%提升至85–95%）以實現NOx超低排放，但隨之出現以下新問題：
    SCR反應器高效運行不僅需增加催化劑用量，還需大幅提高入口NH?/NOx分布的均勻性。
    催化劑用量增加導致SO?氧化率升高，脫硝系統出口SO?濃度上升，加劇空氣預熱器內硫酸氫銨堵塞風險。
    當NOx排放限值為50mg/m3時，系統出口NOx濃度日常波動范圍約為20–50mg/m3，需避免NOx超標與過量噴氨。
    提高脫硝效率通常需增加噴氨量，從而推高系統的最低噴氨溫度。
    為實現更高脫硝效率，需調整現有催化劑壽命管理策略，通常通過催化劑層級的優化設計實現。

（氨逃逸在線監測系統）

    二、問題分析與對策
    1.NH?/NOx混合均勻性
    氨氮摩爾比（NH?/NOx）的偏差對脫硝效率和氨逃逸有顯著影響。如圖1所示，隨著氨氮摩爾比和脫硝效率提高，氨逃逸量逐漸上升，尤其在效率超過90%時逃逸趨勢加劇，同時也提高了ABS堵塞風險。反應效果還受煙氣流場分布的影響。
    在催化劑體積一定的條件下，若進口氨氮摩爾比分布偏差為5%，氨逃逸可控制在1μL/L以內；若偏差增至12%，氨逃逸將迅速超過5μL/L。因此，實現更高脫硝效率須進一步提高NH?/NOx分布的均勻性。
    建議措施：
    定期開展噴氨優化試驗，將噴氨量調整至最佳水平；
    避免SCR出口截面氨逃逸過量，提高脫硝系統運行冗余；
    對不具備雙向噴氨控制功能的系統，應優化噴氨策略。
    2.SO?濃度升高與ABS堵塞風險
    為實現超低NOx排放，通常需增加催化劑層數。例如某電廠在入口NOx為400mg/m3、效率80%的基礎上增加第三層催化劑后，脫硝效率提高至90%以上，出口NOx降至34.2mg/m3，氨逃逸降至0.9μL/L。值得注意的是，第三層催化劑主要用于分解未反應的NH?，而非進一步脫除NOx。
    催化劑用量增加也提高了SO?氧化率，導致出口SO?濃度上升，增加空氣預熱器內ABS形成和堵塞風險。
    控制措施包括：
    合理控制催化劑用量及釩含量；
    通過燃燒調整或摻燒低硫煤降低煙氣中硫含量；
    綜合控制SO?生成，保障排放質量。
    3.噴氨控制策略
    高脫硝效率下，鍋爐負荷變動對SCR入口NOx濃度影響有限。當要求出口NOx為50mg/m3時，通常將其設定值控制在更低水平（如35mg/m3）。若入口NOx為500mg/m3，則脫硝效率需達到90%；實際運行中效率常在90–96%之間波動，接近SCR技術臨界值，過量噴氨風險較高。

    三、運行優化與預防措施
    為緩解氨逃逸超標和空預器堵塞，需從管理和設備調整兩方面入手：
    合理調整鍋爐配風，在保證鍋爐效率的同時將脫硝反應器入口NOx濃度控制在設計范圍內；
    嚴格將氨逃逸控制在允許范圍內；
    在NOx達標前提下，盡量將出口濃度控制在30–45mg/m3，以減少噴氨量；
    嚴格控制入爐煤硫分，從源頭抑制ABS生成；
    空預器堵灰時優先采用提高排煙溫度的方法，必要時進行離線高壓水沖洗，控制差壓，保障長期運行；
    避免機組長期低負荷運行，確保SCR反應區入口煙溫高于最低噴氨溫度；
    優化噴氨自動控制邏輯，實現實時跟蹤反饋，在滿足環保要求的同時避免過量噴氨。

（防爆氨逃逸在線監測系統）

    四、結論
    脫硝技術是火電機組實現超低排放的關鍵，也是國家環保政策的重點要求。做好脫硝系統的運行維護，提升設備可靠性，保障機組安全、環保、穩定運行，是一項長期而艱巨的任務。當前仍處于需要在設計、改造與運行中不斷探索和積累經驗的階段，相關技術與管理策略仍有待進一步優化和完善。