淺談氨逃逸形成的原因與控制

隨著社會的發展，環保問題越來越重視，NOx的排放標準也提到新的高度，但是脫硝投入以來帶來不少問題，針對氨逃逸高這一問題進行探討和分析，本人主要結合工作中的經歷來探討氨逃逸在運行中的控制方法，以期對鍋爐設備安全和經濟效益的提高有所幫助。

一、概述

C鍋爐設計產汽能力220t/h，產出的9.80MPa（G）、540℃的過熱蒸汽，2014年3月新建聯合脫硝系統，包括低氮燃燒系統，SNCR和SCR系統，通過SCR后NOx≤100mg/Nm3，氨逃逸≤5ppm，因環保要求日益嚴格，控制NOx≤65mg/Nm3，造成氨逃逸高于設計指標，嚴重影響鍋爐健康運行，因氨逃逸高，影響電場放電，造成鍋爐輸灰不暢，停爐期間檢查鍋爐空預器有不同程度腐蝕和堵塞。

二、氨逃逸高的原因

氨逃逸是影響SCR系統運行的一項重要參數，實際生產過程中通常是多于理論量的氨到達反應器，反應后在煙氣下游多余的氨稱為氨逃逸，氨逃逸是通過單位體積內氨含量來表示的。為了達到環保要求，往往需要一定過量的氨，所以也對應著會有一個合適的氨逃逸值，該值設計為不大于5ppm，但是往往實際運行中偏大，主要有以下因素：

（1）每只氨噴槍噴氨流量分布不均，煙氣中存在氨水局部分布不均，煙氣流速不均勻，各噴槍出口的噴氨量差異較大，濃度高的地方氨逃逸相對高一些。

（2）煙氣溫度，反應溫度過低，NOx與氨的反應速率降低，會造成NH?的大量逃逸，但是，反應溫度過高，氨又會額外生成NO，所以，NH?存在最佳的反應溫度，在SNCR氨的最佳反應溫度800-1100℃；SCR反應器是以活性成分為WO3和V2O5為催化劑蜂窩裝模塊，還原劑為來自上游SNCR系統的氨逃逸作為還原劑，在催化劑的作用下，氨水與NOx在315~380℃的溫度區間內反應，生成氮氣和水，達到脫硝的目的，如果溫度過高過低達不到反應效果，勢必增加氨逃逸。

（3）催化劑堵塞，脫硝效率下降，為了保持環保參數不超標，會噴更多的氨，這將引起惡性循環，催化劑局部堵塞、性能老化，導致催化劑各處催化效率不同，為了控制出口參數，只能增加噴氨量，從而導致局部氨逃逸升高。

（4）霧化風量偏小，噴槍霧化不好，氨水與煙氣不能充分混合，將產生大量的氨逃逸。

（5）氨水濃度，氨水濃度配置，濃度高低無法受控，憑著感覺配置，就目前C鍋爐而言，基本上氨水濃度高，氨水調閥開度過小，霧化不好易自關，導致氨逃逸高，操作難度大。

（6）燃燒波動時，SNCR入口煙氣中的NOX濃度大幅波動，往往會加大噴氨量，機械地實現“達標排放”，過量的氨水，可導致氨逃逸增加，直接危及爐后設備和系統安全運行。

氨逃逸的控制

（1）對于噴氨流量分布不均造成的氨逃逸偏差，可以通過調整氨水噴槍前的球閥控制，在平時操作中盡可能使旋轉噴槍槍頭朝下，增加反應時間，每只槍噴氨分布均勻（其操作看壓力降），NH?與NO充分反應，降低NH?/NO摩爾比，從而降低氨逃逸，達到脫硝效率與運行費用的平衡。

氨逃逸濃度增加還與氨水噴槍噴嘴密切相關，當氨水噴槍噴嘴堵塞時將加劇逃逸氨的產生，應在鍋爐運行過程中檢查氨水噴槍，及時疏通或更換，確保氨水噴槍正常投運。

（2）煙氣溫度決定著SNCR和SCR的反應效果，進而影響氨逃逸的大小。煙氣溫度變化幅度大，在低負荷時，煙溫下降，局部煙溫太低，會引起催化劑活性下降，從而引起氨逃逸升高，本脫硝所選用的催化劑在315~380℃范圍為最佳，所以要根據鍋爐負荷和燃燒情況在滿足的條件下維持煙氣溫度在最佳范圍內。煤粉專燒時，SCR反應器溫度達到345℃左右，能很好滿足氮氧化物與氨水反應條件，SCR反應器反應效率提高，SCR反應器出口氮氧化物及氨逃逸濃度偏低，氮氧化物濃度平均達到60mg/m3，氨逃逸濃度平均達到2.8ppm；煤氣混燒時，SCR反應器溫度只有300℃左右，此時通過鍋爐配風調節提高鍋爐火焰中心位置或通過增加上層燃氣槍燃氣量提高SCR反應器溫度的方法，降低SCR反應器出口氮氧化物及氨逃逸濃度。

（3）催化劑存在著使用壽命，一旦使用時間過長老化，催化效果就會變差，脫硝反應也會變差，為保證環保合格的情況下大量噴氨就會造成氨逃逸增加，所以當催化劑老化時要及時在停爐大小修時進行更換，保證氨逃逸合格的同時，也能更好做好環保。

（4）燃煤鍋爐，脫硝反應區處在高灰塵區，會在反應區積累灰塵，積灰將會使反應變差，氨逃逸增加。鍋爐運行過程中SCR反應器每周至少吹灰一次，清除SCR反應器積灰提高SCR反應器效率，降低氨逃逸濃度。

（5）霧化風對于脫硝反應明顯，也直接決定著氨逃逸，而氨水能否充分的霧化與風量成正比關系，為提高氨槍霧化效果，需提高壓縮空氣壓力在350kpa以上。

（6）當鍋爐燃燒擾動時要及時根據脫硝反應器入口的NOx含量對氨水進行調整分配，防止氨逃逸過大或兩側偏差大，甚至因為調整不到位帶來的環保超標問題。鍋爐負荷變化會導致鍋爐煙氣量、煙氣溫度及SCR入口濃度變化。當鍋爐負荷降低時，煙氣量減少，煙氣中氮氧化物含量降低使得SCR反應器內流速降低，煙氣在催化劑上停留時間增加，提高了脫硝效率，從而降低了氨逃逸濃度。

（7）其他影響因素及防范

鍋爐煙氣在SCR反應器停留時間為0.1～0.2s，為使鍋爐煙氣中殘留氨水與煙氣中的氮氧化物在催化劑作用下有足夠反應時間，降低鍋爐SCR反應器出口氮氧化物、氨逃逸濃度，通常選擇降低鍋爐爐膛負壓的方式進行，鍋爐運行過程中鍋爐爐膛負壓控制在-30～-50Pa之間，鍋爐燃燒穩定，在SCR反應器出口氮氧化物達標排放前提下、氨逃逸濃度能有效控制。當氨逃逸過大不好好控制的話會生成的硫酸氫銨，不僅會造成催化劑層的失效和空預器堵塞，更會造成更大的嚴重問題，腐蝕設備降低壽命。

總之，合理控制鍋爐SCR出口氨逃逸濃度能有效預防鍋爐空預器堵塞及減輕氨水對下游設備的腐蝕，SCR脫硝裝置在運行過程中應對氨逃逸應予以高度重視。鑒于此，有必要加強SNCR、SCR運行階段科學調控，將SCR裝置的氨逃逸率控制到3ppm左右，甚至以下，減輕氨逃逸后硫酸銨或硫酸氫銨生成對爐后設備的影響。

三、結論和建議

本文通過對燃煤鍋爐脫硝系統氨逃逸的分析，找出了影響氨逃逸的主要因素，并針對原因，提出了解決方案和措施。通過對氨逃逸危害的進一步認識，在今后的運行中，要加強對布袋壓差關注，布袋除塵器區域硫酸氫銨糊袋是繼空預器堵塞出現的新問題，在治理空預器硫酸氫銨堵塞現象時，應該重視其對電除塵設備的危害，隨著超低排放的進一步要求，硫酸氫銨的綜合治理是一項重要的研究課題。
脫硝氨逃逸一體化在線監測系統（TK-1100型）是由山東新澤儀器有限公司公司榮譽出品，為了防止逃逸掉的氨氣造成資金的浪費，環境污染；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；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；過量的逃逸氨會被飛灰吸收，導致加氣塊（灰磚）無法銷售等危害而研制而成的；