摘要：针对某电厂2号机组超低排放改造后SCR（选择性催化还原）脱硝系统出口氨逃逸率持续偏高的问题，进行了深入的分析和探讨。通过对比1号机组与2号机组的相关数据，结合现场实际运行情况和脱硝系统的工作原理，分析了氨逃逸率高的主要原因，并提出了相应的治理措施。研究旨在为解决SCR脱硝系统氨逃逸率高的问题提供理论依据和技术支持，促进电厂环保性能的优化和提升。

　　关键词：SCR脱硝；氨逃逸；催化剂；喷氨格栅

　　随着我国环保法规的日益严格，火电厂氮氧化物（NOx）的排放控制受到了广泛关注。选择性催化还原（SCR）烟气脱硝技术因其高效、成熟的优点，在火电厂中得到了广泛应用。然而，SCR脱硝过程中不可避免地会出现氨逃逸现象，当氨逃逸率较高时，不仅会增加运行成本，还会引发一系列环保及锅炉安全问题。某电厂2号机组在宽负荷改造后，SCR出口氨逃逸率持续偏高，严重影响了机组的环保性能和经济效益，尤其是在空预器的蓄热元件上生成难以清除的硫酸氢铵，长期运行会导致空预器堵塞，严重影响锅炉的运行安全。因此，对2号机组SCR出口氨逃逸高的原因进行分析，并提出有效的治理措施，具有重要的现实意义和应用价值。

　　1系统概述

　　某电厂2×660 MW机组锅炉为一次中间再热、超临界压力变压运行带内置式再循环泵启动系统的本生直流锅炉，单炉膛、平衡通风、固态排渣、全钢架、全悬吊结构、π型布置。锅炉设计煤种为当地烟煤，锅炉燃烧器采用30只轴向旋流燃烧器，前后墙布置、对冲燃烧，配有6台中速磨直吹式制粉系统，B-MCR工况下5台运行，1台备用。烟气处理采用SCR脱硝技术，脱硝系统由烟气系统、SCR反应器本体、氨储存与供应系统、氨喷射系统以及吹灰系统组成。还原剂采用液氨蒸发方式制备。SCR反应器布置在省煤器与空气预热器之间。采用蜂窝式催化剂，按3层布置，前期安装两层，预留1层，设计全烟气脱硝效率不小于90%。当SCR入口烟温低于310℃时，投入烟气旁路运行，以确保SCR入口烟温大于310℃。在2台空预器的入口各装设1个氨逃逸的测点。

　　2氨逃逸的危害

　　SCR反应过程中不可避免地会出现部分未参与还原反应的氨随烟气排出，即氨逃逸现象。根据SCR技术要求，氨逃逸率应控制在0.000 3%以下。当氨逃逸率较高时，会造成运行成本增加，飞灰污染，空气预热器堵塞，催化剂寿命缩短等后果。目前空预器堵塞的现象在行业内已较为普遍，空预器堵塞后风烟系统电耗增大，炉膛负压响应迟钝，严重影响锅炉运行安全。本厂曾经因为空预器堵塞引起锅炉风烟系统及炉膛负压周期性大幅度波动；再者空预器堵塞的治理难度也非常大，需要停炉后进行高压冲洗，治理手段比较单一，在线治理的技术尚不成熟，效果也不理想。

　　3系统运行情况

　　为满足电网对并网机组深度调峰的需求，2号机组已历经3个月的宽负荷改造。在深度调峰期间，SCR反应器的入口烟气温度可能降至310℃以下，这将导致还原反应效率下降，并增加氨逃逸现象。因此，通过增设省煤器烟气旁路，将省煤器入口的烟气引导至脱硝入口，以确保脱硝烟气温度能够满足还原反应的正常进行。改造完成后，通过对近3个月的氨逃逸率数据进行统计分析后SCR反应器出口氨逃逸率明显高于1号炉，一直高于设计值0.000 3%。氨逃逸率数据，如表1所示。

　　通过统计两台机组SCR反应器入口NOx质量浓度，发现两台机组反应器入口的NOx质量浓度基本差别不大，统计趋势如图1所示。同时排放控制标准均为小于50 mg/m3。通过统计2台机组的单位耗氨量，在大部分时间内，2号机组的耗氨量也大于1号机组的耗氨量。2台炉单位耗氨量趋势如图2所示。

　　上述图表中只统计了抽样的部分数据，从中可以看出，两台机组的日发电量基本一致，对应下的2台机组反应器入口的NOx的含量基本差别不大，但脱硝的耗氨量2号机组的反应器要比1号机组的大。

　　4原因分析

　　针对2号机组SCR出口氨逃逸率高的问题，结合现场实际运行情况和脱硝系统的工作原理，进行了以下原因分析：

　　4.1脱硝烟气流场不均匀

　　脱硝烟气流场的不均匀性可能导致局部喷氨量过大，从而引起氨逃逸率偏高。在SCR反应器中，如果烟气流动不均匀，就会使得部分区域的氨气浓度过高，而部分区域的氨气浓度过低。高浓度的氨气在催化剂的作用下未能完全与NOx反应，就会随烟气排出，形成氨逃逸[1]。

　　4.2催化剂中毒或失效

　　催化剂是SCR脱硝系统的核心部件，其性能直接影响脱硝效率和氨逃逸率。催化剂中毒或失效会导致催化剂反应性能下降，使得脱硝过程中需要喷入更多的氨气以满足脱硝需求，从而增加氨逃逸率。催化剂中毒的原因主要有砷、碱金属中毒、铵盐及飞灰小颗粒沉积堵塞微孔以及高温烧结、活性组分挥发等[2]。

　　4.3机组低负荷运行

　　机组在网长时间低负荷运行时，SCR系统入口温度偏低，导致反应转化比例偏低。低温条件下，催化剂的活性降低，使得氨气与NOx的反应速率减慢，脱硝效率下降。为了维持脱硝效率，就需要增加喷氨量，从而增加了氨逃逸率。此外，低负荷时风量偏低也会进一步加剧流场的不均匀性，扩大硫酸氢铵的沉积区域[3]。

　　4.4催化剂结构损坏

　　催化剂在使用过程中可能会因受到高温、冲刷、腐蚀等因素的影响而发生结构损坏。催化剂结构的损坏会导致烟气流场不均匀，使得部分区域的氨气浓度过高或过低，从而影响脱硝效率和氨逃逸率。

　　4.5喷氨格栅喷氨不平衡

　　喷氨格栅是控制氨气喷入量的关键设备。如果喷氨格栅的喷嘴存在堵塞、磨损或流量控制不准确等问题，就会导致喷氨不平衡。喷氨不平衡会使得部分区域的氨气浓度过高，从而引起氨逃逸率偏高。

　　5停炉后检查分析原因

　　2号机组SCR出口氨逃逸率高的问题，停炉后结合原因分析，对各方面做了相关的检查：

　　5.1对测量装置检查

　　对2号机组的氨逃逸率分析仪进行检查，确保测量的准确性。经过超低排放改造后，已经更换了NEO激光氨逃逸分析仪，并进行了检查校验。经维护人员确认，测量设备工作正常，不存在测量误差问题。

　　5.2催化剂检查

　　针对催化剂可能中毒或失效的问题，停炉后打开脱硝反应器，进入内部查看催化剂的整体情况，见图3（图片来自检修时拍摄）。发现第一层的催化剂存在破损，部分区域存在飞灰小颗粒沉积堵塞微孔以及高温烧结、活性组分挥发等问题。检修期间，对第一层的催化剂更换，并加装了预留的第三层的催化剂。待锅炉运行后查看效果及参数情况。

　　5.3更换低氮燃烧器及配风优化

　　2号机组在各种工况下SCR反应器入口的氮氧化物含量均偏高，尤其在机组满负荷的情况下，入口的NOx质量浓度达600 mg/m3以上，并且喷氨量在90~100 kg/h，以至于出口的氨逃逸率到了0.001%以上。经过对同类型的机组调研发现，其满负荷的情况下，入口的NOx质量浓度只有300 mg/m3左右，且喷氨量只有50 kg/h左右,经过技术交流探讨得知，其已将燃烧系统进行了改造，将原来的轴向旋流燃烧更换为新一代的低氮燃烧器。

　　该厂2台机组燃烧器配备的为三井巴布科克公司生产的低NOx轴流式燃烧器，采用前、后墙各三层的布置方式，每层布置5只燃烧器，共计30只燃烧器。前墙下层采用等离子点火燃烧器，其余五层燃烧器全部为常规运行低氮旋流燃烧器。然而，炉膛出口的氮氧化物排放量依然居高不下，尤其在满负荷运行状态下，其质量浓度超过了600 mg/m3。鉴于脱硝反应器的设计初衷是基于2014年7月1日前国家排放标准，即氮氧化物排放质量浓度限值为100 mg/m3。自2014年7月1日起，该排放限值进一步下调至50 mg/m3。因此，为了达到新的排放标准，必须增加SCR（选择性催化还原）反应器的喷氨量，但这一做法已经超出了SCR反应器的设计处理能力，导致氨逃逸问题难以得到有效控制。根据对同类型机组的调研结果，在不提升SCR反应器处理能力的前提下，降低反应器入口氮氧化物含量成为必要措施。基于此，我厂决定对两台机组的燃烧器进行技术改造。将原有的燃烧器更换为新型LYSC-IV型低氮燃烧器。这种新型燃烧器在燃烧组织方面需要重点强化二次风对一次风的包裹，建立合理的环形回流区，做到“风包粉”的燃烧组织形式，具备良好的调整性能，可以解决目前降低火焰中心温度以达到降低氮氧化物的目的。新型低氮燃烧器，见图4（图片出自燃烧器厂家）。

　　新型燃烧器具有技术优势如下：在深度空气分级后，保证燃烧器二次风的不同调风结构对火焰形状、高效燃烧影响，在保留原燃烧器的超低负荷稳燃能力、高效燃烧的优点基础上，深度降低全负荷下NOx排放。相比较原LYSC系列燃烧器，新型低NOx燃烧器着重优化了燃烧器的本体结构。重点匹配了燃尽风与主燃烧器间的阻力特性，并重新匹配了一、二次风的动量比，强化了单只燃烧器的二次风对一次风的包裹特性。通过一二次风相互配合，在燃烧器喷口处建立细长的环形负压区，卷吸远处温度更高的高温烟气，强化大环形回流区建立后的“风包粉”射流流场形成，实现火焰内深度脱氮。

　　与此同时，将锅炉的燃尽风的配置进行了优化，重新调整燃尽风标高，以满足新增燃尽风标高需求。封堵侧墙的燃尽风喷口，重新布置燃尽风风箱，以满足新增燃尽风喷口需求。重新布置燃尽风风箱风道，增设膨胀节、风速测量装置及调风门。更换燃尽风喷口处的水冷壁管排，作为新燃尽风喷口。水冷壁弯管形成25°外扩角度。

　　对燃烧器改造及优化燃尽风配置后，启动机组满负荷运行对反应器相关参数进行观察，反应器入口的氮氧化物质量浓度从原先的600 mg/m3以上降低至约300 mg/m3，出口氨逃逸率也基本控制在0.000 3%以内，单侧喷氨量稳定在约50 kg/h。预计可以降低50%的耗氨量，按照目前液氨4 700元/t的价格，全年累计可节约耗氨量1 351 t，全年累计可以节约费用635余万元。由此可见，改造效果显著。开机后的情况，如表2所示：

　　6结论

　　通过对某电厂2号机组SCR出口氨逃逸高的问题进行分析和治理，得出了以下结论：

　　2号机组选择性催化还原（SCR）出口氨逃逸率偏高的成因涉及多个方面，包括脱硝烟气流场分布不均、催化剂中毒或失效、催化剂结构受损以及喷氨格栅喷氨不均衡等因素。通过停炉检查分析及对同类型机组的调研，主要成因可归结为：机组产生的氮氧化物（NOx）排放量过高，加之催化剂长期运行导致的损坏和堵塞，导致脱硝效率降低。为避免出口氮氧化物超标，不得不增加喷氨量，从而导致氨逃逸率显著升高，在空预器区域形成硫酸氢铵，进而引起堵塞。

　　针对前述问题，停炉后采取了一系列相应的治理措施。这些措施包括：排除测量问题、更换新的催化剂，加装预留的一层催化剂、更换目前先进的低氮燃烧器。同时，加强运行管理以及定期检测与维护等。

　　通过实施上述治理措施2号机组SCR出口氨逃逸率目前已基本能够长时间控制在3 ppm以内，空预器的堵灰情况也得到了显著改善。机组在正常运行负荷范围内（198 MW至660 MW），正常运行氧量，省煤器出口NOx排放质量浓度达到300 mg/m3的预期效果，对照上一年全年发电量604 266.96万kWh，耗氨量2 702.58 t进行计算，耗氨率为4.47 kg/万kWh。

　　目前该厂锅炉省煤器出口NOx排放质量浓度在400～500 mg/m3之间，省煤器出口NOx排放浓度降至300 mg/m3时，可以降低50%的耗氨量，按照目前液氨4 700元/t的价格，全年累计可节约耗氨量1 351 t，全年累计可以节约费用635余万元机组运行效果及经济效益较为明显，而且空预器高压冲洗的次数已由上年的两次变成现在每年冲洗一次即可。本研究不仅为解决SCR脱硝系统氨逃逸率偏高的问题提供了理论依据和技术支持也为同类问题的处理提供了有益参考。

参考文献

　　[1]黄德保.超低改造后SCR脱硝氨逃逸表问题分析及处理措施[J].电力科技与环保，2019（1）：29-31.

　　[2]高鹏.燃煤锅炉脱硝氨逃逸率对空预器的影响分析及应对措施[J].机电信息，2025（11）：19-21.

　　[3]郑巍巍.煤粉锅炉脱硝氨逃逸治理技术改造[J].环境科学与资源利用，2025（2）：67-70.