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眾所周知,SCR脫硝系統是利用脫硝催化劑,在一定溫度下,使煙氣中的N0x與氨氣供應系統注入的氨氣混合后發生還原反應,生成氮氣和水,從而降低NOx的排放量,減少煙氣對環境污染的一整套集成設備。由于SCR脫硝系統具有脫硝效率高且不會形成二次污染等特點,因而在國內外諸多行業的煙氣治理上均得到了廣泛應用。
盡管如此,但很多用戶對SCR脫硝系統仍然是一知半解,特別是在一些新型能源領域,各企業為應對環保大考而安排購置配套環保設備,卻對設備如何加以選型、安裝以及運行維護知之甚少,經常遇到各種各樣的問題且無力解決,嚴重制約了系統的性能發揮以致脫硝效率大幅降低。那么用戶在SCR脫硝系統的選型安裝以及運行維護方面到底應該注意些什么,當遇到問題時又需要采取哪些對策呢?
鑒于當前在燃氣發電機組煙氣脫硝設備的選型安裝和運行維護等方面尚未出臺相應的行業標準與規范,又因各家設備生產企業的設計理念以及用戶的工況條件各有不同,下面我們僅就燃氣發電機組SCR脫硝系統在選型安裝和運行維護過程中應當注意的基本事項和常見問題及對策(以下簡稱系統)作個探討,希望廣大新老用戶對SCR脫硝系統的安裝與運行有個基本的認識與掌握,從而減少問題與困擾,使系統在實際應用過程中能夠更有效地發揮作用。
系統選型安裝過程中的注意事項
首先,一套系統的良好運行,離不開組成系統的各個要素及環節的有力支撐,因此用戶要想避免系統在安裝調試和運行維護階段出現“硬傷”,并且降低故障率,就需要在設計選型之初對尿素噴射裝置、流場模擬試驗、SCR反應器的設計、催化劑選型等核心內容作相應的考察了解,為后續的各項工作順利進行打下良好基礎,以減少隱患。由于各項目的實際工況千差萬別,系統供方在設計理念、實踐經驗以及生產能力和水平等諸多方面均不一而足,所以在此不作過多闡述。
其次,在系統的安裝調試過程中,由于主導系統運行的核心組件以及支持系統運轉的各個環節的配件較多,因此需要業主方、設計方、供貨方和施工方等各方事先做好溝通協調和技術交底等相關工作,明確設備安裝和操作要領及注意事項,再依次逐步展開。一般在SCR脫硝系統安裝指導說明中都會有所介紹,在此僅就防止系統泄漏方面的重點注意事項作進一步闡述,希望系統使用方能夠將該階段各項工作細致扎實地做到位,從而為系統在后續的使用過程中得以平穩可靠運行做好鋪墊。
保障整套系統在安裝過程中嚴密不漏的具體措施主要有:
1、管道、管件使用前需進行外觀檢查,表面應無裂紋、縮孔、重皮等缺陷,同時不能有嚴重的銹蝕和凹坑,法蘭表面應平整光潔,不能有毛刺和徑向溝痕。
2、閥門使用前要進行解體檢修,將石棉盤根換成石墨盤根并經打壓無泄露,在安裝前閥門要清理干凈。
3、管道與設備連接時設備必須找正固定完畢,以設備接口為起點,管道向外延伸,管道連接自然,不能強力對接,管道重量不能壓在設備上。
4、管道焊接時應墊牢固,避免焊接過程中移動而影響焊接質量,同時焊縫要嚴密,保證管道不滲漏。
5、管道在用法蘭連接時,必須加墊正確,嚴禁加雙墊或多層墊,墊的尺寸應略大于閥門口徑,易漏部分要加部分密封膠進行密封。
6、系統安裝完畢后,應按設計要求完成系統的嚴密性和壓力試驗檢查,防止氨氣泄漏,避免氨氣與空氣混合后發生爆炸。
系統運行維護過程中的注意事項
系統在設計選型和安裝調試時若能做到氨逃逸率低,控制系統精密且安裝到位等,就能使系統穩定運行并高效去除NOX,但SCR脫硝設備在運行過程中還需要注意以下事項:
1、系統投入運行前應檢查計量分配模塊進口前壓縮空氣壓力以及脫銷反應器入口的煙氣溫度,保證反應器出口的氮氧化物分析儀、氨逃逸表、氧量計工作正常,CRT上顯示數據準確。
2、如果沒選用尿素作為還原劑,用的液氨或氨水,因氨氣與空氣混合物易發生爆炸,特別是當氨氣在空氣中體積濃度達到16-25%時,遇到明火就會引發爆炸,如有油類或其他可燃物質存在,則危險性更高,因此SCR脫硝系統在運行時應密切注意以下幾點:
(1)控制混合器內氨的濃度,應遠低于爆炸下限,一般控制在5%左右。此外在將氨系統管路打開時,需要用氮氣沖管置換后再進行作業;
(2)運行或維護人員都必須穿上防護服,并配備足夠的安全設備;在系統運行時,不要接觸高溫設備和高溫管道以及轉動的設備,如果發現液氨或氨氣泄露,應立即用警告牌指出有危險并用安全帶進行隔離并撲滅所有的明火;
(3)對準備進行維修或維護的設備應進行隔離,不需要進入設備內部進行維修時,應用氮氣對相關設備和管道進行吹掃;當需要進入設備內部進行維修時,除事先應用氮氣對相關設備和管道進行吹掃外,還應保證設備內氧濃度達到18-22%時方可進入。
3、注意監視氨氣儲罐液位,防止由于液位過高溢流過低致使氨氣循環泵發生聯跳,并且通過調整氨氣循環泵和稀釋水泵來控制氨氣的濃度;如果SCR出口煙氣NOx濃度含量超標,應檢查氨氣噴槍流量和氨氣濃度,同時還應檢查SCR入口煙氣NOx濃度的變化。
4、系統運行中應經常檢查各罐的液位和溫度,保證較佳的運行工況。根據脫銷反應器入口煙溫中的NOx含量及負荷情況,以設計要求的脫硝反應器出口NOx含量和NH3含量為標準,手動緩慢調節噴槍氨氣流量調節閥。在脫硝系統投運過程中,應逐漸手動緩慢開啟噴氨調門,待出口排放濃度穩定在設定值之后再投入自動。
5、噴氨或者尿素溶液時,若SCR出口顯示NOx濃度無變化或明顯不準確,則應及時聯系檢修處理,暫停噴射;氨或者尿素溶液的注入量要保證足夠的氨與NOx反應,既要降低NOx排放量,又要避免向煙氣中注入過量的氨氣,以免增加腐蝕,特別是氨氣過量形成銨鹽后會堵塞催化劑,造成催化劑失活,壽命縮短,甚至還可能沉積在一些配套設施上,導致工作效率降低。
6、煙氣中如果含有SO2的話,在煙氣脫硝過程中SO2會轉化為SO3,而SO3與煙氣中的氨和水反應會產生一種粘度較大的物質,使部分換熱元件堵塞和腐蝕,因此在SCR脫硝系統運行過程中應將噴氨量控制在適當的范圍內,從而降低氨逃逸率。
7、檢查噴槍時,需注意噴槍內殘余的氨或尿素溶液,不可將噴槍朝向有人的地方或移動到噴槍噴射路線上;若需拆卸噴槍查看,應將所有噴槍取出,待殘余的氨或尿素溶液噴射完且噴槍冷卻后,關閉壓縮空氣,再進行相關操作;當停用噴槍系統時,要確認噴槍是否已全部退出,如因發生故障無法退出時,可將噴槍投入,開啟壓縮空氣運行并通知檢修處理;而當負荷變動后,需調整噴槍時,停運層要用壓縮空氣吹掃,以防堵塞。
系統運行維護過程中的常見問題及對策
1、脫硝系統無法啟動或者異常停運的處理措施
(1)氨逃逸率超過設定值,經過調整仍無好轉,應及時聯系檢修處理;
(2)氣源出現故障,應檢查氣源;
(3)電源故障中斷,應檢查電源;
(4)控制系統故障,導致脫硝系統重要參數無法監視或調整,危及系統正常運行,應及時聯系檢修處理;
(5)手動、自動模式未正確選擇,應選擇正確模式;
(6)壓縮空氣壓力過低,應檢查管路及氣源等。
2、經脫硝反應后NOx仍超標的處理措施
(1)NOx超標可能由以下原因造成
1)NOx測量不準;
2)由于煙氣流量增大,致使煙氣中NOx濃度增大;
3)尿素溶液(或氨)噴射不均或噴射量不正確;
4)壓縮空氣管道漏氣或氣量不足;
5)脫硝計量系統中的噴尿素(或氨)管路堵塞或滲漏;
6)催化劑活性降低等。
(2)處理措施
1)對NOx濃度進行檢測確認,若是儀表問題聯系熱工校準NOx儀表;
2)加大尿素溶液(或氨)的噴射量,若是循環壓力低,可提高循環壓力;
3)檢查調整噴射系統及配件,對噴射量進行調整,使噴射均勻,查看相關閥門是否已全開;
4)若是脫硝系統中的噴尿素(或氨)管路堵塞或滲漏,應及時聯系檢修處理;
5)若為催化劑活性降低,則應及時更換催化劑。
3、氨系統泄露及處理措施
(1)在進入氨泄露區域時應使用業主提供的防毒面具或類似設備;
(2)撲滅氨設備周圍的所有煙、明火和火花;
(3)用業主提供的便攜式氨檢測器,檢查并確認空氣中的氨濃度,要低于設定值;
(4)張貼公告通知其他人本區域有氨泄露。
下面我們以某天然氣發電機組脫硝項目的系統啟停注意事項和異常情況處理為例再來把上述要點作個總結。
1、系統啟停注意事項
(1)系統運行前應先啟動機組,再運行脫硝系統;
(2)在接通電源,壓縮空氣閥門打開,系統啟動后,通過系統界面觀測尿素溶液液位等相關數據是否正常,若出現異常,需解決之后再運行;
(3)當發電機組煙氣溫度達到運行條件時(如300℃-550℃),脫硝系統將自動運行,開始工作,此時可根據需要進行手動停止和啟動。
(4)機組停運前,應先手動停止脫硝系統,這時系統會自動進行尿素溶液吹掃工作,將管道中殘留的尿素溶液吹掃干凈,防止殘留堵塞管路;待系統吹掃完畢后,關閉控制系統和空壓機電源,較后再關閉機組。
(5)用戶根據機組的實際情況和凈化要求對系統進行設置后,應定期觀測運行數據及報警記錄,必要時進行保存。
2、異常情況的處理
(1) 壓縮空氣管道漏氣或氣量不足,及時檢查壓縮空氣管路是否漏氣,閥門是否打開;
(2) 出入口煙氣溫度偏低或偏高報警,及時觀測溫度變化情況并查看原因,排除傳感器故障等;
(3) 尿素溶液滲漏或濃度發生變化,查看管路和參數并及時進行修復調整等;
(4) 催化劑失效,及時進行更換等。
綜上所述,對于一套系統設備而言,除了在選型安裝和運行維護中要嚴格按照操作要求進行,注重各個環節和細節的管控以外,還應做到定期定時地對系統進行檢查,以便及時發現問題并進行處理。比如每天要定時檢查整個系統是否存在泄漏,如有泄漏要及時聯系專業維修人員進行處理;每周要定期對煙道膨脹節、SCR反應器的檢修口和檢查孔、噴槍及連接氣管、尿素管、各閥門和所有管道是否存在扭曲變形或泄漏,連接件是否有松動等;每月要定期對系統內所有的平臺、護欄、線槽等通行設施進行檢查并確保上述設施完好,可正常使用等。
總之,系統能夠穩定可靠地長期運行離不開設計方、供貨方和使用方等各方人員的密切溝通與配合,只有對SCR脫硝設備有了的了解和掌握,才能使其充分發揮作用,持續為企業提供良好的服務。
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