SCR脱硝系统超低排放问题分析

    在实施选择性催化还原（SCR）超低排放过程中，脱硝系统运行中出现氮氧化物（NOx）排放超标以及空气预热器硫酸氢铵（ABS）堵塞加剧等问题。本文重点分析了在SCR反应器中实现超低排放时，NH₃/NOx分布均匀性、SO₂/SO₃转化率升高、氨控策略优化、最低喷氨温度控制以及催化剂寿命管理等方面的主要挑战，并提出了相应对策。

    一、NOx超低排放带来的新问题
    当前燃煤电厂通过提高SCR脱硝效率（通常由60–80%提升至85–95%）以实现NOx超低排放，但随之出现以下新问题：
    SCR反应器高效运行不仅需增加催化剂用量，还需大幅提高入口NH₃/NOx分布的均匀性。
    催化剂用量增加导致SO₂氧化率升高，脱硝系统出口SO₃浓度上升，加剧空气预热器内硫酸氢铵堵塞风险。
    当NOx排放限值为50mg/m³时，系统出口NOx浓度日常波动范围约为20–50mg/m³，需避免NOx超标与过量喷氨。
    提高脱硝效率通常需增加喷氨量，从而推高系统的最低喷氨温度。
    为实现更高脱硝效率，需调整现有催化剂寿命管理策略，通常通过催化剂层级的优化设计实现。

（氨逃逸在线监测系统）

    二、问题分析与对策
    1.NH₃/NOx混合均匀性
    氨氮摩尔比（NH₃/NOx）的偏差对脱硝效率和氨逃逸有显著影响。如图1所示，随着氨氮摩尔比和脱硝效率提高，氨逃逸量逐渐上升，尤其在效率超过90%时逃逸趋势加剧，同时也提高了ABS堵塞风险。反应效果还受烟气流场分布的影响。
    在催化剂体积一定的条件下，若进口氨氮摩尔比分布偏差为5%，氨逃逸可控制在1μL/L以内；若偏差增至12%，氨逃逸将迅速超过5μL/L。因此，实现更高脱硝效率须进一步提高NH₃/NOx分布的均匀性。
    建议措施：
    定期开展喷氨优化试验，将喷氨量调整至最佳水平；
    避免SCR出口截面氨逃逸过量，提高脱硝系统运行冗余；
    对不具备双向喷氨控制功能的系统，应优化喷氨策略。
    2.SO₃浓度升高与ABS堵塞风险
    为实现超低NOx排放，通常需增加催化剂层数。例如某电厂在入口NOx为400mg/m³、效率80%的基础上增加第三层催化剂后，脱硝效率提高至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，第三层催化剂主要用于分解未反应的NH₃，而非进一步脱除NOx。
    催化剂用量增加也提高了SO₂氧化率，导致出口SO₃浓度上升，增加空气预热器内ABS形成和堵塞风险。
    控制措施包括：
    合理控制催化剂用量及钒含量；
    通过燃烧调整或掺烧低硫煤降低烟气中硫含量；
    综合控制SO₃生成，保障排放质量。
    3.喷氨控制策略
    高脱硝效率下，锅炉负荷变动对SCR入口NOx浓度影响有限。当要求出口NOx为50mg/m³时，通常将其设定值控制在更低水平（如35mg/m³）。若入口NOx为500mg/m³，则脱硝效率需达到90%；实际运行中效率常在90–96%之间波动，接近SCR技术临界值，过量喷氨风险较高。

    三、运行优化与预防措施
    为缓解氨逃逸超标和空预器堵塞，需从管理和设备调整两方面入手：
    合理调整锅炉配风，在保证锅炉效率的同时将脱硝反应器入口NOx浓度控制在设计范围内；
    严格将氨逃逸控制在允许范围内；
    在NOx达标前提下，尽量将出口浓度控制在30–45mg/m³，以减少喷氨量；
    严格控制入炉煤硫分，从源头抑制ABS生成；
    空预器堵灰时优先采用提高排烟温度的方法，必要时进行离线高压水冲洗，控制差压，保障长期运行；
    避免机组长期低负荷运行，确保SCR反应区入口烟温高于最低喷氨温度；
    优化喷氨自动控制逻辑，实现实时跟踪反馈，在满足环保要求的同时避免过量喷氨。

（防爆氨逃逸在线监测系统）

    四、结论
    脱硝技术是火电机组实现超低排放的关键，也是国家环保政策的重点要求。做好脱硝系统的运行维护，提升设备可靠性，保障机组安全、环保、稳定运行，是一项长期而艰巨的任务。当前仍处于需要在设计、改造与运行中不断探索和积累经验的阶段，相关技术与管理策略仍有待进一步优化和完善。