火電廠SCR煙氣脫硝裝置對鍋爐安全運行的影響分析

薛學敏/山西漳電同華發(fā)電有限公司生產管理部

火電廠SCR煙氣脫硝裝置對鍋爐安全運行的影響分析

薛學敏/山西漳電同華發(fā)電有限公司生產管理部

目前我國對電能需求量不斷增加，但電能的生產企業(yè)還是以火電廠為主，火電廠發(fā)電是利用燃煤鍋爐通過汽輪機將熱能轉化為機械能，在這個過程中不僅能源消耗較大，而且還會對環(huán)境帶來較大的影響。特別是當前環(huán)境問題越來越受到關注，所以在當前許多火電廠中都開始應用脫硝裝置，這有效的降低了火電廠煙氣所給環(huán)境帶來的影響，但脫硝裝置的應用，在很大程度上對鍋爐運行的安全性帶來了較大的影響。文中對SCR脫硝系統(tǒng)的主要組成入手，對SCR法脫硝對鍋爐運行的影響進行了分析，并對應用SCR脫硝裝置后鍋爐安全經濟的運行措施進行了闡述，另外對脫硝系統(tǒng)投運及運行時的注意事項進行了說明。

脫硝裝置SCR；脫硝系統(tǒng)；鍋爐；安全運行；措施；注意事項

前言：近年來，人們越來越關注環(huán)境保護問題。火電廠所排放的煙氣所給環(huán)境帶來的影響非常大，為了更好的降低煙氣中的有害氣體，目前許多電廠都利用脫硝裝置，特別是利用催化還原的SCR裝置來提高脫硝的效率。這種工藝能夠有效的將煙氣中的氮氧化物脫除掉，將煙氣中的氮氧化物利用還原劑氨來使其生成氮氣和水，從而降低煙氣給環(huán)境帶來的污染。目前這種工藝較為成熟，而且在電廠中應用的較廣泛，但SCR脫硝裝置的應用對鍋爐運行的經濟性和安全性都帶來了較大的影響，所以需要采取必要的措施消除其影響，確保鍋爐的穩(wěn)定、經濟運行。

一、SCR脫硝系統(tǒng)主要組成

SCR脫硝系統(tǒng)由兩部分組成，即脫硝氨站和脫硝反應區(qū)，在脫硝氨站內會設置有兩臺液氨蒸發(fā)器，在運行狀態(tài)下時由一臺蒸發(fā)器運轉，另一臺處于備用狀態(tài)，同時還會設置有二臺液氨儲液罐、噴淋系統(tǒng)、洗眼沐浴系統(tǒng)、廢水系統(tǒng)和氨泄漏檢測裝置。而在脫硝反應區(qū)內也會每臺鍋爐配置一套氨稀釋系統(tǒng)，同時配置二臺稀釋空氣風機，處于一運一備的運行狀態(tài)下。同時還要在每層都要布置4支蒸汽吹灰槍，一臺爐需要布置16支蒸汽吹灰槍，這樣能夠有效的將催化劑表面的積灰清除掉，同是由兩臺SCR反應器提供氣態(tài)氨來設置成兩套注射柵格。

火電廠利用SCR脫硝裝置后，利用氨作為還原劑，將煙氣中的氮氧化物還原為氮氣和水，有效的降低了煙氣中有害的氣體的含量。但煙氣脫硝裝置的應用，會給鍋爐的運行帶來較大的影響，所以需要通過減少SCR脫硝催化劑的積灰、對空預器傳熱元件進行沖洗和改造、控制氨逃逸率等預防措施來確保鍋爐安全經濟的運行。

二、SCR法脫硝對鍋爐運行的影響

1.對鍋爐效率的影響。

（1）熱量損失.

通過安裝SCR脫硝系統(tǒng)后，由于會導致煙溫有所降低，從而會對鍋爐運行的效率產生一定的影響，導致鍋爐的熱量有所損失。

空預器換熱元件堵塞，是排煙溫度升高由于煙氣中含有氨氣和三氧化硫，這種氣體發(fā)生化學反應生成硫酸氫氨，而硫酸氫氨180～200℃的溫度環(huán)境下會呈現(xiàn)為粘性物質，這樣就會導致在空預器高溫段和低溫段處這些粘性的硫酸氫氨吸附大量煙氣中的灰塵，并粘附于空預器的換熱器表面上，從而導致空預器換熱器元件呈現(xiàn)臟污狀態(tài)，影響到空預器的換熱效果，從而導致排煙溫度升高，而鍋爐效率降低。

（2）空預器漏風率增大。

當安裝SCR脫硝系統(tǒng)后，煙氣的壓降將會增加，這樣就會導致爐膛內部壓力呈現(xiàn)不平衡的狀態(tài)，在這種情況下，只能增加吸風機的出力，這勢必會導致空預器內部煙氣壓力有所降低，使空預器風壓和煙壓之間的差值增大，空預器發(fā)生漏風的可能性提升，使鍋爐運行的效率受到較大的影響。

2.對煙道阻力的影響。SCR脫硝裝置使煙氣阻力增加500Pa左右，而且對蜂窩式催化劑容積積灰堵塞，且隨著運行時間的增長，催化劑堵塞程度也越嚴重，將導致吸風機的電耗增加，現(xiàn)在設計的SCR脫硝系統(tǒng)均不設計旁路系統(tǒng)，如果催化劑堵塞嚴重，將直接影響鍋爐的安全、穩(wěn)定運行。

3.對空預器的影響。SCR脫硝裝置對空預器的影響十分大，這是由于硫酸氫氨具有一定的腐蝕性和黏結性，會導致吸附于一定的灰塵并粘附于換熱元件上，從而對換熱效果帶來較大的影響，而在低溫段，對空預器還會產生一定的腐蝕作用，從而導致空預器積灰。同時在當安裝SCR脫硝裝置后一旦氨逃逸率超出設計值時，則會導致硫酸氫氨產生量的地閘，從而導致空預器傳熱元件的嚴重堵塞，這將造成吸風機電耗增加，一次風機母管壓力波動大等情況。

三、用SCR脫硝裝置后鍋爐安全經濟的運行措施

1.減少SCR脫硝催化劑積灰情況。省煤器疏灰系統(tǒng)不能正常工作，將會使大量的灰塵帶入脫硝上層催化劑，即便加強脫硝系統(tǒng)吹灰仍不能避免蜂窩狀催化劑的堵塞。用于脫硝裝置的吹灰器有聲波和蒸汽吹灰兩種方式，聲波吹灰器在灰量較小時效果較為明顯，并能對徹底吹除邊角的積灰。但灰量較大時耙式蒸汽吹灰器能起到很好的作用。當在投入蒸汽吹灰時，一定要充分的疏水，否則會造成灰塵結塊堵塞催化劑或對催化劑造成水蝕，影響催化劑的使用壽命。

2.空預器傳熱元件及沖洗改造。安裝SCR脫硝工藝的空預器在防止起低溫段腐蝕、積灰堵塞和清洗方面需要進行特殊設計。空預器低溫段傳熱元件應采用搪瓷表面?zhèn)鳠嵩?。一方面是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；另一方面是搪瓷層穩(wěn)定性好，耐磨損，使用壽命命長。在空預器吹灰器選型時可以考慮采用雙介質吹灰器（蒸汽和水），實現(xiàn)對空預器在線水沖洗。正常運行時采用蒸汽定期吹灰，空預器堵塞嚴重時采用高壓水沖洗。

3.加強吹灰，定期對空預器進行沖洗

SCR脫硝系統(tǒng)在運行過程中，催化劑和空預器積灰堵塞是在所難免的，必須堅強SCR反應器區(qū)域和空預器的吹灰，尤其應加強空預器低溫段的吹灰。發(fā)現(xiàn)煙道阻力增大時，及時對催化劑進行清理，發(fā)現(xiàn)空預器進、出口差壓增大，應及時水沖洗。

4.控制氨逃逸率。為減少脫硝裝置運行時對鍋爐的影響，控制硫酸氫氨的生成量就顯得尤為重要。生成硫酸氫氨的反應速率主要與溫度、煙氣中氨氣、SO3及水含量有關。對于實際運行的火電機組，鍋爐煙氣中SO3及水的含量無法控制。因此，必須嚴格控制氨的逃逸率。

四、脫硝系統(tǒng)投運及運行時的注意事項

一是脫硝應該在規(guī)定的進口煙氣溫度范圍內投運，煙氣溫度太低會生成銨鹽，太高都會造成催化劑徹底失去活性；

二是入口煙氣溫度過高，容易引起催化劑的燒結現(xiàn)象，煙氣溫度大于450℃時，將會導致催化劑的損毀；

三是由于三氧化硫和氨氣反應會生成硫酸氫銨，硫酸氫銨的沉積容易造成預熱器堵塞。因此脫硝系統(tǒng)運行時入口處的煙氣溫度應高于硫酸氫銨的露點溫度10℃以上。硫酸氫銨的露點溫度由氨氣和三氧化硫的濃度決定，同時也受入口處的NOx的濃度及期望的脫硝效率的影響；

四是脫硝正常運行過程中按照巡視表每班至少檢查一次。

五、結束語

隨著環(huán)境保護壓力日益加大，脫硫、脫硝系統(tǒng)會在燃煤機組逐步全面安裝，經濟效益和社會效益都十分突出，也為同類型機組提供了脫硝系統(tǒng)安裝、運行可參考的寶貴依據(jù).

[1]蔣文舉.《煙氣脫硫脫硝技術手冊》（第二版），化學工業(yè)出版社.

[2]《SCR脫硝裝置設計說明書》，東方鍋爐（集團）有限責任公司.

[3]王銀章.《煙氣脫硝技術在火電廠項目中的應用研究》華北電力大學（北京）.