火電廠鍋爐脫硝系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行探討

郝彥勝HAO Yan-sheng；李利LI Li；趙超ZHAO Chao

（山西漳澤發(fā)電分公司，長治 046021）

（Shanxi Zhangze Power Branch，Changzhi 046021，China）

1 概述

漳澤發(fā)電分公司670t/h 鍋爐是由原蘇聯(lián)“塔干洛格”制造廠生產(chǎn)的EЛ-670-13.8-545KT 型單汽包、自然循環(huán)、雙爐膛、固態(tài)排渣煤粉鍋爐。鍋爐受熱面呈T 型布置，爐膛為矩形。被沿高度方向布置在爐膛中間的光管雙面水冷壁分成前、后兩個(gè)爐膛。爐膛左右兩個(gè)下行煙道與鍋爐左右兩側(cè)的過渡煙道相連接，形成T 型。根據(jù)國家環(huán)?！笆濉币?guī)劃火電廠節(jié)能減排要求，本公司對機(jī)組進(jìn)行了設(shè)備改造，增加了脫硝系統(tǒng)。脫硝系統(tǒng)采取選擇性催化還原（Selective catalytic reduction，以下簡稱SCR）法來達(dá)到去除煙氣中NOX的目的。設(shè)計(jì)脫硝處理能力在鍋爐最大工況下脫硝效率不小于85%，脫硝裝置可用率不小于98%。SCR 反應(yīng)器分甲側(cè)反應(yīng)器和乙側(cè)反應(yīng)器，采用高灰型工藝布置（即反應(yīng)器布置在鍋爐省煤器與空預(yù)器之間），煙氣經(jīng)鍋爐省煤器后引出進(jìn)入SCR 脫硝反應(yīng)器，再經(jīng)過管式空預(yù)器，進(jìn)入除塵器系統(tǒng)。氣氨在SCR 脫硝反應(yīng)器中催化劑的作用下與煙氣中NOX進(jìn)行反應(yīng)，生成無害的氮?dú)夂退?，從而達(dá)到降低排煙中NOX含量的目的。脫硝還原劑采用99.6%液氨通過氣化處理后轉(zhuǎn)換為氣氨。催化劑采用蜂窩式按2+1 層設(shè)計(jì)，目前設(shè)計(jì)三層催化劑，其中一層為預(yù)留層，為防止催化劑積灰，每層催化劑設(shè)置3 臺聲波吹灰器及兩臺蒸汽吹灰器。SCR 技術(shù)是還原劑（NH3）在催化劑作用下，選擇性地與NOX反應(yīng)生成N2和H2O，而不是被O2所氧化，故稱為“選擇性”。主要反應(yīng)如下：

其反應(yīng)產(chǎn)物為對環(huán)境無害的水和氮?dú)猓挥性?00℃以上的條件下才具備足夠的反應(yīng)速度，工業(yè)應(yīng)用時(shí)須安裝相關(guān)反應(yīng)的催化劑，在催化劑的作用下其反應(yīng)溫度降至300-400℃左右，鍋爐省煤器后溫度正好處于這一范圍內(nèi)，這為鍋爐脫硝提供了有利條件。SCR（脫硝系統(tǒng)）催化劑的工作溫度是有一定范圍的，溫度過高（＞450℃）時(shí)催化劑會(huì)加速老化；當(dāng)溫度在低于300℃以下時(shí)，在同一催化劑的作用下，另一副反應(yīng)也會(huì)發(fā)生。

即生成氨鹽，該物質(zhì)粘性大，易粘結(jié)在催化劑和鍋爐尾部的受熱面上，影響鍋爐系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2 脫硝系統(tǒng)運(yùn)行狀況

由于脫硝系統(tǒng)SCR 反應(yīng)器安裝在省煤器和空預(yù)器之間屬于高塵布置，煙氣中灰塵含量大，加之進(jìn)行配煤摻燒，煤質(zhì)較設(shè)計(jì)煤種偏差較大，煙塵量進(jìn)一步增加，為運(yùn)行調(diào)整增加了難以預(yù)見的變化。

負(fù)荷在150MW 以下時(shí)，脫硝入口煙氣溫度易低于316℃，由于監(jiān)視調(diào)整不及時(shí)，引起聯(lián)關(guān)快關(guān)閥停止噴氨，影響了脫硝投運(yùn)率。

氨區(qū)氣氨蒸發(fā)槽蒸汽壓力不穩(wěn)定；氣氨調(diào)整門自動(dòng)跟蹤差，引起氣氨壓力波動(dòng)大，經(jīng)常出現(xiàn)脫硝系統(tǒng)參數(shù)偏離設(shè)計(jì)值現(xiàn)象發(fā)生，使得脫硝出口NOX含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)，使得氣氨消耗量增大，增加了脫硝運(yùn)行的費(fèi)用，降低了運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

3 原因分析

氣氨流量波動(dòng)是由于供氨壓力不穩(wěn)定加之調(diào)門特性差造成；液氨消耗量大，主要原因?yàn)镾CR 區(qū)氣氨調(diào)整采用手動(dòng)控制，造成氣氨用量或大或小控制不合理，脫硝出口NOX含量低于國家標(biāo)準(zhǔn)和脫硝入口NOX含量較高造成的（設(shè)計(jì)脫硝入口NOX含量為650mg/Nm3，實(shí)際運(yùn)行值為750～800 mg/Nm3）。

氨區(qū)氣氨蒸發(fā)槽蒸汽壓力不穩(wěn)定是由于氨區(qū)氣氨蒸發(fā)槽蒸汽壓力來自機(jī)組高缸排汽，壓力、溫度隨機(jī)組負(fù)荷變化而變化，蒸汽管道上加裝的壓力自調(diào)閥不能滿足壓力自調(diào)要求，致使氣氨蒸發(fā)槽蒸汽調(diào)門跟蹤不及時(shí)，氣氨蒸發(fā)槽蒸汽溫度不能滿足運(yùn)行要求。

4 實(shí)施對策

4.1 解決氣氨蒸發(fā)槽蒸汽壓力不穩(wěn)定 氨區(qū)氣氨蒸發(fā)槽蒸汽壓力來自機(jī)組高缸排汽，壓力、溫度隨機(jī)組負(fù)荷變化較大，加之氨區(qū)供汽母管采用的是壓力自開調(diào)節(jié)閥，蒸汽壓力越高調(diào)節(jié)閥開的越大。經(jīng)過選型改造為壓力自關(guān)調(diào)節(jié)閥后，壓力可穩(wěn)定在0.4MPa 左右，為氣氨蒸發(fā)槽保證了可靠穩(wěn)定的蒸汽壓力，保證了氣氨蒸發(fā)槽的穩(wěn)定運(yùn)行。

4.2 解決氣氨流量波動(dòng)問題 首先對氣氨蒸發(fā)槽蒸汽調(diào)門和氣氨調(diào)門進(jìn)行解體檢查和更換，確保調(diào)門線性正常，再對自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行調(diào)整，由原來的根據(jù)蒸發(fā)槽出口壓力調(diào)節(jié)改為根據(jù)氣氨蒸發(fā)槽氣氨壓力及蒸汽溫度同時(shí)調(diào)整，從而保證了氣氨壓力的穩(wěn)定。

4.3 解決SCR 區(qū)氣氨調(diào)整門自動(dòng)問題 確保SCR 區(qū)氣氨調(diào)整門線性正常，氣氨調(diào)整門投入自動(dòng)，實(shí)現(xiàn)微調(diào)、細(xì)調(diào)，從而達(dá)到穩(wěn)定SCR 區(qū)氣氨流量的目的。

4.4 SCR 反應(yīng)器吹灰系統(tǒng)正常投運(yùn) 為防止SCR 反應(yīng)器催化劑表面積灰堵塞降低其性能，設(shè)置有蒸汽吹灰和聲波吹灰系統(tǒng)。聲波吹灰器是采用儀用壓縮空氣做為動(dòng)力源，利用金屬膜片在壓縮空氣的作用下產(chǎn)生聲波，高響度聲波能引起粉塵共振而處于游離狀態(tài)，防止灰塵粘合、累積在催化劑和SCR 反應(yīng)器內(nèi)的其它表面上，并對積灰產(chǎn)生高加速度剝離作用和振動(dòng)疲勞破碎作用，積灰產(chǎn)生松動(dòng)而落下，接著這些粉塵顆粒被氣流和重力清除出這些設(shè)備表面并被帶出系統(tǒng)。

4.5 優(yōu)化燃燒調(diào)整 低氮燃燒器改造后的燃燒調(diào)整在確保鍋爐燃燒穩(wěn)定、完全，鍋爐排煙溫度穩(wěn)定，減溫水、事故噴水用量盡可能小的前提下，適當(dāng)控制二次風(fēng)旋流葉片、燃盡風(fēng)開度，燃盡風(fēng)根據(jù)氧量情況控制氧量在4.0%，入爐煤熱值較高時(shí)，給粉機(jī)轉(zhuǎn)速相對較低，雙制粉系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，選擇停運(yùn)上層給粉機(jī)并關(guān)小其一、二次風(fēng)門來控制氮氧化物排放數(shù)值。

4.6 強(qiáng)化運(yùn)行管理 將脫硝系統(tǒng)參數(shù)出入口煙氣NOx含量及氨氣消耗量納入小指標(biāo)競賽，并進(jìn)行獎(jiǎng)懲；及時(shí)對脫硝系統(tǒng)各數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和對比，及時(shí)提出針對性的運(yùn)行調(diào)整方案；運(yùn)行人員定期及不定期對脫硝系統(tǒng)氣氨泄漏情況進(jìn)行檢查，確保氨逃逸率小于3ppm，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，以減少不必要的氣氨消耗；對于脫硝系統(tǒng)的檢修工作提高監(jiān)護(hù)級別，防止不安全事件的發(fā)生。

5 實(shí)施效果

采取以上各措施后，脫硝入口NOx 煙氣含量由原來的750mg/Nm3下降至650mg/Nm3，脫硝的液氨消耗量（單臺機(jī)運(yùn)行）由原來165kg/h 下降至82kg/h，每小時(shí)減少了83kg，日減少1992kg，月減少47808kg，約48 噸，降低了脫硝費(fèi)用，大幅提高了脫硝投運(yùn)率和機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

通過我們不斷的摸索、研究，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況對脫硝系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行優(yōu)化，從而保證了脫硝系統(tǒng)在現(xiàn)有狀態(tài)下安全運(yùn)行并減少了液氨消耗量，通過提高脫硝系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性從而提高了機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

[1]燃煤電廠煙氣脫硝設(shè)備及運(yùn)行.機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[2]黃重德.火電企業(yè)脫硝技術(shù)改造展望[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2013（06）.

[3]酒大雷.脫硝改造工程結(jié)構(gòu)專業(yè)若干共性問題[J].價(jià)值工程，2014（06）.