余僑榮 彭權華

氮氧化物（N認）是對環(huán)境及人體均有嚴重影響的污染物，隨著社會發(fā)展以及工業(yè)化的推進，NO排放量逐年遞增。我國約80%的NO排放來自于煤炭燃燒，電力行業(yè)是我國煤炭消耗的巨頭，因此控制燃煤機組NO排放是經(jīng)濟生態(tài)和諧發(fā)展的必然選擇。我國火電機組技術較成熟、使用較普遍的脫硝技術為選擇性催化還原脫硝法（SCR），其脫硝效率可達85%以上。催化劑是SCR系統(tǒng)的核心部件，燃煤機組常用的中高溫型催化劑反應溫度窗口約為280～420℃，在機組啟、停以及大幅度調峰煙溫較低時，這種催化劑無法投用，此時機組排放的NO嚴重超標。鑒于此，本文介紹一種已成功投用在一臺350MW燃煤機組的中低溫型催化劑（溫度窗口：180℃～420℃），通過脫硝性能試驗分析該催化劑的運行特點，并對其應用前景做出展望。

一、設備概況

廣東省某鋼鐵廠的350MW自備燃煤發(fā)電2號機組鍋爐系型號為：DG1164.49/17.5-Ⅱ 21，中間一次再熱、燃煤汽包鍋爐，單爐膛Ⅱ型布置，四角切圓燃燒，尾部雙煙道，固態(tài)排渣，平衡通風，露天布置，全鋼架懸吊結構，自然循環(huán)鍋爐。該鍋爐助燃油為0號輕柴油，設計煤種為神府電煤，同時具備摻燒高爐煤氣、焦爐煤氣及轉爐煤氣的能力。鍋爐按純?nèi)济汉腿济簱綗?0%高爐煤氣設計，最大可摻燒30%高爐煤氣。

該機組建設同期配套建有1套SCR脫硝系統(tǒng)，每套脫硝系統(tǒng)配置2臺脫硝反應器，每臺反應器設置3層催化劑。原中高溫型催化劑采用VO-WO/TiO，反應溫度窗口在285℃～420℃之間，當鍋爐起、停大幅度調峰時，煙氣溫度會下降至220℃～260℃左右，此時脫硝系統(tǒng)無法投入。為實現(xiàn)全負荷脫硝，2018年2號機組大修期間將SCR的3層催化劑更換為一種以蜂窩狀TiO為載體，負載貴重稀土及過渡簇金屬的復合高活性體的中低溫型催化劑，可使脫硝系統(tǒng)可在180～420℃范圍內(nèi)長期運行，具備全負荷NO排放≤50mgNm的能力。

為保證脫硝系統(tǒng)的氣流分布、設備組力、框架承載力等因素與設計相符，新催化劑保持模塊孔數(shù)、孔徑、壁厚、密度、模塊結構形式等參數(shù)與舊催化劑一致，新舊催化劑設計參數(shù)如表1所示：

二、試驗數(shù)據(jù)與分析

（一）兩種催化劑的性能對比

兩種催化劑投運后均進行了脫硝系統(tǒng)性能試驗，在相同工況下兩種催化劑的運行數(shù)據(jù)如表2.表3所示：

由表2可見，中高溫型催化劑可在機組260～350MW負荷段下，控制脫硝出口NO濃度在50mg/Nm以內(nèi)，且脫硝效率可達80%以上，性能尚可;中低溫型催化劑可在機組并網(wǎng)后的全負荷段下，控制脫硝系統(tǒng)出口NO濃度在50mg/Nm以下，其中鍋爐點火初期，煙溫180℃時，脫硝效率可達80%，當入口煙溫195℃以上時，出口NOx可控在35mg/Nm3以下且脫硝效率高達88%。

由表3可見，兩催化劑各工況下的阻力相近，均未超過各自技術協(xié)議的保證值;脫硝入口煙溫285℃以上的相同工況下，兩催化劑氨逃逸較接近，均在3ppm以內(nèi);SO/SO轉化率中低溫型略高于中高溫型，但仍在設計范圍之內(nèi)。

試驗結果表明：中低溫型較中高溫型反應不但擁有更寬的反應溫度窗口，且脫硝效率更高，氨逃逸及SO/SO轉化率均符合設計要求，實現(xiàn)了機組并網(wǎng)后全負荷段高效脫硝的效果。

（二）新催化劑運行問題分析

性能試驗的整體測試數(shù)據(jù)顯示新催化劑各技術指標均基本滿足設計要求，但從機組長久運行的角度分析，仍有部分問題值得重視。

1.低煙溫工況局部氨逃逸較高

根據(jù)試驗實測的原始數(shù)據(jù)顯示：中低溫型催化劑在脫硝入口平均煙溫達180℃時，雖實測脫硝出口平均氨逃逸低于3ppm，但煙道局部仍存在氨逃逸高于3ppm的點，其中A側固定端及B側擴建端在4.5ppm左右。經(jīng)分析得知，出現(xiàn)該問題的原因在于低溫工況爐膛火焰充滿度不佳，導致脫硝入口煙氣溫度場分布不均，脫硝入口平均煙溫達180℃時，但局部煙溫卻僅有130℃，遠低于催化劑最低反應溫度，故使脫硝出口局部氨逃逸較高。

故在鍋爐點火初期，應充分燃燒調整，確保脫硝入口截面煙溫均在180℃后，再投入脫硝系統(tǒng)，以防局部過量的氨氣與煙氣中的SO反應生成具有粘附性及腐蝕性的硫酸氫銨（ABS），攜帶飛灰堵塞并腐蝕空預器受熱面，影響設備的安全運行。

2.中低溫型催化劑吸附還原劑時間較長

脫硝系統(tǒng)首次投用，催化劑表面必須充分吸附噴入反應器的還原劑后，方可發(fā)生選擇性脫硝反應。新催化劑雖然物理性質與原催化劑基本保持一致，但從使用情況反映新催化劑的吸附時間明顯增加。機組冷態(tài)啟動投入脫硝系統(tǒng)，在保持還原劑用量控制與原催化劑相同的條件下，新催化劑將機組排放NO控制到排放標準內(nèi)（≤50mg/Nm）所需要的時間增加了約30min。同時，在鍋爐燃料切換或運行方式調整導致NO大幅變化時，由于催化劑吸附時間增加使脫硝系統(tǒng)控制慣性大，還原劑用量需要用更長的時間進行調整。

還原劑量的控制必須滿足NO排放合格并且使氨逃逸率盡可能低，同時還要保障催化劑不應還原劑量控制不當而發(fā)生中毒。因此，中低溫型催化劑還須通過優(yōu)化試驗尋找還原劑最佳控制方式，完善脫硝自動控制系統(tǒng)，使脫硝系統(tǒng)環(huán)保性和安全性之間達到平衡，進一步提高全負荷脫硝的質量。

三、結論

大氣污染治理是全球的重點項目，我國大氣污染物的排放要求也將會愈發(fā)嚴格，燃煤機組強制實現(xiàn)全負荷脫硝是工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。本文所介紹的中低溫型催化劑在節(jié)能減排的大環(huán)境下，具有廣闊的應用前景。從首個使用該脫硝催化劑的350MW燃煤機組運行情況可見，該機組成功實現(xiàn)全負荷脫硝，且脫硝系統(tǒng)各性能參數(shù)均滿足設計要求，還原劑的控制匹配性雖然不足，但仍有較大的優(yōu)化空間。整體而言，該新型中低溫催化劑的設計與應用均取得了成功，攻克了燃煤電站鍋爐中高溫型催化劑在低負荷無法投入的技術難題，為同類型機組脫硝技術提供了良好的借鑒。

作者簡介：余僑榮（1991-），男，本科，助理工程師，任職于廣州粵能電力科技開發(fā)有限公司，主要研究方向為電站鍋爐調試及試驗工作;彭權華（1990-），男，本科，助理工程師，任職于廣州粵能電力科技開發(fā)有限公司，主要研究方向為電站鍋爐調試及試驗工作。