脱硝直喷系统运行中缺陷分析及处理措施

脱硝直喷系统运行中缺陷分析及处理措
施
摘要：尿素直喷系统是指将尿素溶液直接喷至锅炉尾部烟道内，通过高温烟
气将尿素分解为氨气和水，而氨气经由催化剂与氮氧化物反应生成无污染的氮气
和水的一套系统。

尿素直喷系统安全、设备少、耗电率低，但运行中也会出现各
种缺陷和隐患，本文就直喷系统运行中出现的缺陷及处理措施进行一些简单介绍。

关键词：脱硝；尿素直喷；缺陷
0引言：
氮氧化物（NOx）是火力发电厂燃烧过程中产生的危害很大很难处理的污染
物之一，它主要分为NO和NO2。

而NO在大气中能很快氧化成NO2。

NO2具有很高
的危害性，它对人体危害具大，主要破坏呼吸系统，同时它也会损害动植物，破
坏臭氧层，引起酸雨，光化学烟雾和温室效应。

所以烟气脱硝是火力发电厂必不
可少的一个环节。

目前火电厂烟气脱硝系统一般采用SCR系统，主要原理是
NH3+NO x+O2→N2+H2O，而氨气（NH3）的生成方式各不相同，主要有氨气直喷、尿
素热解制氨、尿素直喷。

氨属于可燃、易爆、具有腐蚀性的物质，而尿素无毒无味、易于储存、安全性大大高于成品氨。

且尿素直喷相较于尿素热解，设备简单、电耗小。

这里主要针对尿素直喷系统简单介绍一些缺陷及处理措施。

1按尿素直喷系统分析出现的一些缺陷及处理方法
尿素直喷系统：分为尿素系统、稀释水系统、压缩空气及冷却风系统。

1.1尿素系统：尿素系统是尿素直喷的核心，从尿素制备到稀释后喷入炉膛，管路和阀门的泄露都有可能影响尿素的供给，此类缺陷只能通过加强现场的巡查，加大在线监测系统的检测来及时发现。

该缺陷在在线监测系统上的表现为尿素调
门明显增加，但尿素流量不正常降低，可根据在线监测初步判断缺陷位置：如各
炉尿素供给量均明显降低则缺陷部位可能为尿素总母管或其上游阀门，或者尿素
制备后总滤网堵塞；单台机组尿素供给量明显降低，则缺陷部位可能为尿素母管
至直喷分配小间之间；单侧直喷系统尿素流量明显降低，则缺陷可能为单侧直喷
小间内尿素发生泄露或单侧直喷系统尿素滤网堵塞；如尿素直喷单枪流量低则可
能为尿素直喷单枪喷组堵塞。

以上缺陷判断初步位置后需进行现场检查确认具体
缺陷性质及部位。

脱硝直喷在每台锅炉上均有备用喷枪，单枪或单侧尿素系统出现问题可以投
入备用枪及提高尿素用量暂时稳定出口NOx含量，但如果尿素母管出现缺陷，则
会影响火力发电厂所有机组直喷系统，所以配备两套独立的尿素母管分别供给不
同机组，两套尿素母管均能为各机组单独提供尿素，提高尿素供给安全性。

尿素系统除了泄漏和堵塞外，还存在电动调节门卡死的风险，某火力发电企
业4号机组曾发生过乙测尿素直喷计量模块尿素电动调节门卡死，单侧计量模块
尿素量无法调节的缺陷，为了处理该缺陷，某火力发电企业启用了备用热解系统，停止单侧尿素直喷，才完成乙测尿素计量模块尿素电动调节门更换的工作。

之后，某火力发电企业进行技术改造，所有机组计量模块尿素电动调节门加装旁路，使
机组可以在运行状况下不停止尿素直喷的情况下更换计量模块尿素电动调节门，
增加了机组的环保设备可靠性。

尿素直喷系统喷嘴损坏也是较常见的缺陷，尿素直喷喷嘴在使用超过一定时
间后容易损坏，喷嘴损坏后会导致尿素雾化效果急剧降低，影响脱硝效率且可能
对尿素直喷附近的锅炉管子造成腐蚀，严重的可能导致爆管。

针对该种缺陷，在
每次定期雾化实验时，根据喷枪雾化情况，判断喷嘴是否损坏，对损坏的喷嘴及
时进行更换
1.2释水系统
稀释水用于对尿素溶液进行稀释，稀释后的尿素溶液才能喷入炉膛，日常需
做好稀释水管路及稀释水泵的维护工作。

稀释水系统最大的风险是冬季管路内结冰，北方地区冬季温度均在零度以下，机组停备后稀释水系统管道无法排尽，会
结冰堵塞管道，造成机组启动时脱硝直喷系统无法投入。

针对该情况，某火力发电企业对脱硝直喷系统加装排污装置，冬季雾化试验
或喷枪退出后，先进行排污，待余液排放干净后使用压缩空气反吹，将管内存水
全部吹出，防止管内结冰。

稀释水最好配备稀释水箱，用除盐水直供有一定的有点，如稀释水泵入口压
力高，但如果除盐水管路泄漏、损坏，阀门损坏等情况，会影响稀释水安全性和
可靠性，配备稀释水箱，日常使用水箱中除盐水，如出现故障可快速切换至除盐
水管路，很大程度上增加稀释水系统的可靠性和稳定性。

1.3缩空气机冷却风系统
尿素用压缩空气主要风险是压缩空气压力不足。

当尿素用压缩空气压力不足时，尿素喷枪无法正常雾化，严重影响脱硝效率及受热面管子的安全。

压缩空气
压力不足的原因分为：一是压缩空气滤网堵塞，一般夏季压缩空气滤网极易堵塞，因为夏季压缩空气中容易含水，压缩空气管内表面易产生铁锈，在压缩空气带动
下铁锈和水汽易将滤网表面封死造成滤网堵塞，某火力发电企业初始改造时压缩
空气母管只有一路滤网，无法在运行时更换，滤网堵塞时压缩空气压力低可能导
致脱硝系统无法正常运行，后来所有机组均增加一路压缩空气滤网旁路，使压缩
空气滤网可以在运行中更换，极大的提升了脱硝系统的安全性和可靠性。

二是单
枪压缩空气和尿素溶液流量不平衡，尿素喷嘴为满足雾化要求喷嘴孔径较小，这
就导致压缩空气和尿素溶液总流量一定，当单枪尿素溶液流量太高或太低时，压
缩空气压力流量势必会受影响，这时需要调节压缩空气手动调节门让两者达到平衡。

还有一种情况，压缩空气流量远远高于正常值但压缩空气压力远远小于正常值，这种情况某火力发电企业曾出现过，后来检查发现压缩空气内套筒膨胀节有
几个针孔状漏点，即压缩空气从喷枪膨胀节处泄露，之后对该枪所有膨胀节进行
了更换。

另外，某火力发电企业脱硝直喷改造时，压缩空气只有单枪压力表，没有滤
网后母管压力表及远传压力变送器，尿素压缩空气压力的检测只能靠定期巡检，
就地检测，脱硝系统存在一定的风险。

针对这种情况某火力发电企业在每台机组
尿素用压缩空气母管上加装一只就地压力表及一只远传压力表，压缩空气母管压
力可以实时监控，一定程度上降低了脱硝系统风险。

2直喷系统运行中易出现的缺陷及处理方法
2.1喷枪温度高。

直喷系统喷枪温度测点一般在枪头位置，虽然整个喷枪处
于炉膛高温烟气范围内，但测点接近尿素喷嘴，尿素溶液快速流动，所以测点温
度只是略高于尿素溶液温度，正常在40-50℃附近。

若单个喷枪显示温度高则应
判断是该喷枪有喷嘴堵塞，且堵塞喷嘴为测点附近的喷嘴；若单侧喷枪全部显示
温度高，发生这种情况往往是单侧尿素滤网堵塞，尿素流量不足导致温度测点冷
却不够。

2.2流量不正常。

喷枪调门开度远大于正常值，但喷枪流量却低于正常值。

发生这种情况需要对照喷枪温度分析，如果喷枪温度也高于正常值，则与上一条
一样。

如果喷枪温度未发生明显变化，则有可能是压缩空气压力过高，压缩空气
压力大于尿素溶液压力，发生“抢流量”的现象，此时喷枪内温度测点仍能得到
冷却，所以会出现尿素流量低但喷枪温度变化不明显的情况。

2.3稀释水泵异常。

机组启动初期，脱硝稀释水泵不带负荷，这是因为长期
停用，泵内充满空气，而泵体上的放空气门不能将空气完全放尽，这就需要启动
稀释水泵时先将泵前后隔绝门和泵后放水门打开，让管道和泵本体充满稀释水，
在泵启动并带上负荷后再关闭放水门。

3其他影响脱硝直喷效率的因素
在运行控制方面，对直喷最关注的两个参数是炉膛入口NOx以及炉膛出口NOx，这两个参数如果不准，对直喷的尿素用量会产生特别大的影响，用量低于
实际需求值，会造成NOx高导致环境污染；用量高于实际需求值，会造成尿素过喷，脱硝直喷系统中尿素过喷本身虽然不是缺陷，但它会造成一系列后果，如预
热器、催化剂堵塞；吸风机轮毂叶片结晶卡涩，烟气余热管排结晶腐蚀等。

某火
力发电企业采用增加SCR烟道出口氮氧化物测点位置，同时加工与测点元件配套
的加长套筒，寻找氮氧化物在烟道横向、纵向的分布规律和相对准确的数据位置，甲乙两侧按照实际数据，达到分别控制（热工有偏置），与脱硫出口控制比较效果，提高喷入尿素的精准性。

4结论。

尿素直喷现在已经是比较成熟的技术，有许多火力发电厂已经使用多年，相较于氨气脱硝、尿素热解在安全性和经济性上优势明显，在充分了解直喷系统易发生的缺陷后，有针对性的做好防范措施，对火电厂的脱硝环保工作有很大的促进意义。