300MW機(jī)組鍋爐煙氣脫硝改造對鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響分析

沈國平　陳海燕

摘 要：通過浙能長興發(fā)電公司#3機(jī)組鍋爐煙氣脫硝改造168試運(yùn)行以來鍋爐運(yùn)行的情況，分析和探討了采用煙氣脫硝裝置后對鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方面帶來的影響，為同類型鍋爐進(jìn)行煙氣脫硝改造后保證鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供技術(shù)及運(yùn)行管理參考，采取相應(yīng)防范措施。

關(guān)鍵詞：300MW；鍋爐；煙氣脫硝；影響；防范

引言

長興發(fā)電公司#3機(jī)組鍋爐煙氣脫硝采用SCR方法，布置方式是高含塵煙氣段布置，所使用的還原劑采用液氨蒸發(fā)所得的氨氣。從鍋爐省煤器后煙道過來的煙氣，在SCR反應(yīng)器入口前煙道中流經(jīng)噴氨格柵時(shí)，與稀釋后從噴氨格柵噴入的氨氣充分混合后，進(jìn)入SCR反應(yīng)器在催化層中進(jìn)行脫硝反應(yīng)，再流入空氣預(yù)熱器進(jìn)口煙道。為防止煙氣中的灰塵堵塞催化劑表面，從而導(dǎo)致脫硝效率下降，確保催化劑表面潔凈，在每個(gè)SCR反應(yīng)器的每層催化劑上方均布置3臺聲波吹灰器。鍋爐一旦啟動，聲波吹灰器必須投入運(yùn)行，并定時(shí)循環(huán)吹灰。

SCR脫硝裝置脫硝效率可達(dá)90%以上，極大降低煙氣NOx排放量，能滿足嚴(yán)格的國家環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。但SCR脫硝裝置對鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行將產(chǎn)生較大的影響。

1 SCR法脫硝對鍋爐運(yùn)行的影響

1.1 對鍋爐效率的影響

1.1.1 熱量損失。鍋爐SCR脫硝改造后，使得鍋爐尾部煙道加長，鍋爐的熱量損失主要是煙氣通過脫硝系統(tǒng)后煙溫會降低，通過空預(yù)器換熱影響鍋爐一、二次風(fēng)溫，對鍋爐效率將會產(chǎn)生一定的影響。

1.1.2 空預(yù)器換熱元件堵塞，使排煙溫度升高。氨氣作為還原劑，參與還原反應(yīng)時(shí)不可能100%利用，勢必存在一定的逃逸率，而氨氣和三氧化硫反應(yīng)生成的硫酸氫氨在溫度180～200℃的環(huán)境中呈黏狀物，因此在空預(yù)器高溫段和低溫段處煙氣中的灰塵在該處容易和硫酸氫氨一塊極易粘附于空預(yù)器換熱面上，使空預(yù)器換熱元件臟污換熱效果降低，排煙溫度升高，鍋爐效率降低。

1.1.3 空預(yù)器漏風(fēng)率增大。煙氣通過SCR脫硝系統(tǒng)以后的壓降將增加500Pa左右，為了使?fàn)t膛內(nèi)部壓力平衡，引風(fēng)機(jī)的出力將有所增加，從而導(dǎo)致空預(yù)器內(nèi)部煙氣壓力降低，使空預(yù)器風(fēng)/煙壓差增大，導(dǎo)致空預(yù)器漏風(fēng)率增加，鍋爐效率降低。

1.2 對煙道阻力的影響

SCR脫硝裝置使煙氣阻力增加，蜂窩式催化劑隨著運(yùn)行時(shí)間的增長，催化劑積灰堵塞程度也越嚴(yán)重，將導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)的電耗增加。

1.3 對空預(yù)器的影響

相比較來說，SCR脫硝裝置對空預(yù)器的影響更為突出。主要原因是硫酸氫氨的腐蝕性和黏結(jié)性。硫酸氫氨于灰塵一起粘附在空預(yù)器的換熱元件上，不僅降低換熱效果，還將會在空預(yù)器的低溫段產(chǎn)生低溫腐蝕。SCR脫硝裝置氨逃逸率一般設(shè)計(jì)為≯3ppm，逃逸率超過設(shè)計(jì)值時(shí)將會造成大量的硫酸氫氨生成，致使空預(yù)器嚴(yán)重堵塞，這將造成引風(fēng)機(jī)電流增加，一次風(fēng)機(jī)母管壓力波動大等情況。2012年12月浙能樂清發(fā)電公司#1鍋爐由于SCR脫硝改造后，氨氣逃逸率偏大，致使空預(yù)器出現(xiàn)嚴(yán)重堵塞情況，造成一臺一次風(fēng)機(jī)跳閘引發(fā)鍋爐MFT。今年1月份，由于SCR裝置逃逸率表計(jì)不能正常投入，氨氣流量表失準(zhǔn)，氨氣逃逸量大，我公司#3機(jī)組鍋爐空預(yù)器嚴(yán)重堵塞，單側(cè)引風(fēng)機(jī)電流增加50A左右，機(jī)組出力受限。被迫進(jìn)行鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)半邊輪流隔離，對空預(yù)器在線進(jìn)行高壓水沖洗，沖洗效果明顯（見表一）。

2 建議采取的相應(yīng)防范措施

2.1 減少SCR脫硝催化劑積灰情況

為防止煙氣中的灰塵堵塞催化劑表面，從而導(dǎo)致脫硝率下降，確保催化劑表面潔凈，長興發(fā)電公司#3爐每個(gè)SCR反應(yīng)器中每層催化劑上方布置聲波吹灰器，鍋爐一旦啟動，聲波吹灰器即投入運(yùn)行，并定時(shí)循環(huán)吹掃。煙氣中灰塵的含量與煤種的灰份、燃燒調(diào)整有很大關(guān)系，但影響脫硝催化劑積灰的因素主要在于脫硝裝置所安裝的吹灰器有關(guān)。由于SCR裝置布置在省煤器后，當(dāng)省煤器尾部自落式疏灰系統(tǒng)及倉泵不能正常工作，將會使大量的灰塵帶入脫硝上層催化劑，即便加強(qiáng)脫硝系統(tǒng)吹灰仍不能避免蜂窩狀催化劑的堵塞。

2.2 空預(yù)器傳熱元件及吹灰、沖洗改造

長興發(fā)電公司#3爐空預(yù)器正常運(yùn)行時(shí)采用蒸汽定期吹灰，吹灰蒸汽是鍋爐屏過出口高壓蒸汽經(jīng)過減壓過來，一般壓力設(shè)定2MPA左右，脫硝改造前吹灰效果比較好，脫硝改造后，由于硫酸氫氨的腐蝕性和黏結(jié)性所致，空預(yù)器臟污且吹灰效果差，使傳熱效果降低，空預(yù)器進(jìn)、出口差壓增大，建議提高空預(yù)器吹灰壓力。今年1月份對#3爐空預(yù)器在線進(jìn)行高壓水沖洗時(shí)，通過和空預(yù)器廠家溝通后采用近30MPA的高壓水進(jìn)行沖洗，效果明顯，因此提高空預(yù)器正常吹灰蒸汽壓力是可行的。當(dāng)發(fā)現(xiàn)空預(yù)器進(jìn)、出口差壓增大嚴(yán)重，應(yīng)在負(fù)荷低谷時(shí)段進(jìn)行半邊隔離水沖洗。有資料表明，空預(yù)器低溫段傳熱元件采用搪瓷表面?zhèn)鳠嵩?，利用搪瓷層穩(wěn)定性好，耐磨損，使用壽命長的特點(diǎn)，同時(shí)搪瓷表面可以隔離腐蝕物與金屬接觸，其表面光潔，易于清洗；效果比較好，因此可以利用機(jī)組大小修期間對空預(yù)器傳熱元件低溫段進(jìn)行更換。

2.3 控制氨逃逸率

減少氨逃逸率，控制硫酸氫氨的生成量，是減少脫硝裝置運(yùn)行時(shí)對空預(yù)器的影響最為重要。生成硫酸氫氨的反應(yīng)速率主要與溫度、煙氣中氨氣、SO3及水含量有關(guān)。①嚴(yán)格控制氨的噴入量，防止氨氣過量而造成氨逃逸，調(diào)整噴氨系統(tǒng)控制策略，采用快收慢噴的方式，不斷完善改進(jìn)運(yùn)算模塊，以適應(yīng)各負(fù)荷階段及變化需要。②保持催化劑的活性。SCR脫硝催化劑的壽命一般在5～6年，因此SCR脫硝裝置運(yùn)行一段時(shí)間后，催化劑活性會逐漸衰減，脫硝效率將會降低，氨逃逸率將會增加。當(dāng)脫硝效率達(dá)不到設(shè)計(jì)值或不能滿足國家環(huán)保排放要求時(shí)，為確保鍋爐的安全運(yùn)行，就必須對催化劑進(jìn)行清洗或安裝備用層催化劑。③在保障鍋爐效率的情況下，通過開大低氮燃燒器燃燼風(fēng)風(fēng)門開度控制SCR脫硝裝置入口NOx在320mg/Nm3左右，煙囪出口NOx濃度控制在100mg/Nm3。脫硝效率盡量控制在65%-70%，符合國家環(huán)保要求。④通過對SCR脫硝裝置后煙氣分析試驗(yàn)確定脫硝入口不同NOx指標(biāo)所對應(yīng)的噴氨調(diào)整門開度。⑤加強(qiáng)脫硝裝置CEMS的維護(hù)工作，確保脫硝進(jìn)、出口NOx數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，為運(yùn)行人員提供可靠的調(diào)整依據(jù)。⑥對每日的耗氨量進(jìn)行比對，避免有過量噴氨情況。

3 結(jié)束語

采用SCR脫硝裝置，對鍋爐尾部受熱面尤其空預(yù)器的沾污、堵塞和腐蝕是不可避免的，但可通過各種措施限制氨逃逸量及催化劑的SO2/SO3氧化率加以控制；加強(qiáng)對空預(yù)器差壓的監(jiān)視和及時(shí)沖洗以減少對鍋爐熱效率的影響，對于運(yùn)行鍋爐的改造，根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備空間和場地條件優(yōu)化SCR設(shè)計(jì)，比較同類型鍋爐，不斷改善和優(yōu)化運(yùn)行方式，極大程度上減少對鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)的影響。

參考文獻(xiàn)

[1]《浙江浙能長興發(fā)電有限公司#3機(jī)組煙氣脫硝工程整套啟動調(diào)試方案》杭州意能

[2]趙華.浙能長興發(fā)電有限公司SCR運(yùn)行規(guī)程.

[3]姚強(qiáng).NOx的產(chǎn)生機(jī)理及排放控制技術(shù).清華大學(xué).

作者簡介：沈國平（1973，12-），男，漢族，浙江湖州人，大學(xué)本科，工程師，主要從事火電機(jī)組集控運(yùn)行的研究工作。

陳海燕（1977，8-），女，漢族，浙江湖州人，大學(xué)本科，助理工程師，主要從事火電機(jī)組集控運(yùn)行的研究工作。