淺談630MW超臨界機(jī)組煙氣脫硝技術(shù)及系統(tǒng)投入運(yùn)行后空預(yù)器堵灰問(wèn)題

摘要：我國(guó)大型電站絕大部分是常規(guī)的燃煤電站，而NOx是燃煤電廠(chǎng)排放的主要污染物之一。在眾多的脫硝技術(shù)中，選擇性催化還原法（SCR）煙氣脫硝技術(shù)是目前應(yīng)用最為成熟、脫硝效率最高的脫硝技術(shù)，在國(guó)際、國(guó)內(nèi)均得到了大量的推廣。大唐彬長(zhǎng)發(fā)電有限責(zé)任公司1期#1、2機(jī)組安裝的脫硝裝置采用選擇性催化還原法（SCR）技術(shù)，脫硝裝置運(yùn)行穩(wěn)定，脫硝效率達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：煙氣脫硝技術(shù)；選擇性催化還原（SCR）脫硝技術(shù)

前言

氮氧化物是大氣主要污染物之一，在NOx控制方面與發(fā)達(dá)國(guó)家相比我國(guó)燃煤電廠(chǎng)起步較晚，但隨著國(guó)家一系列環(huán)保法律法規(guī)的陸續(xù)出臺(tái)，NOx控制要求越來(lái)越高，脫硝控制技術(shù)近幾年也得到了快速的推廣和應(yīng)用。在眾多的煙氣脫硝技術(shù)中，選擇性催化還原法是脫硝效率最高、最為成熟的脫硝技術(shù)。國(guó)內(nèi)脫硝技術(shù)少數(shù)幾家電廠(chǎng)外主要也以選擇性催化還原法為主。

1.SCR脫硝系統(tǒng)概述

大唐彬長(zhǎng)發(fā)電有限責(zé)任公司（2×630MW）機(jī)組煙氣脫硝裝置配兩臺(tái)蒸發(fā)量為2084T/H的燃煤鍋爐，脫硝裝置采用選擇性催化還原法（Selective Cataletic Reduction，簡(jiǎn)稱(chēng)：SCR）全煙氣脫硝；脫硝裝置反應(yīng)器布置于鍋爐省煤器出口與空預(yù)器之間，為高粉塵布置，不設(shè)反應(yīng)器旁路，增設(shè)省煤器旁路，在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)滿(mǎn)足脫硝運(yùn)行要求。

脫硝裝置采用氨作為還原劑，其供應(yīng)采用液氨供應(yīng)系統(tǒng)。在現(xiàn)階段設(shè)計(jì)煤種及校核煤種鍋爐最大工況（BMCR）處理100%煙氣量條件下脫硝效率不小于80%實(shí)施，脫硝裝置結(jié)構(gòu)及相關(guān)系統(tǒng)按脫硝率不小于82%規(guī)劃設(shè)計(jì)，每臺(tái)鍋爐配有兩個(gè)反應(yīng)器，煙氣在省煤器出口處被平均分成兩路，每路煙氣并行進(jìn)入一個(gè)垂直布置的SCR反應(yīng)器里，在反應(yīng)器里煙氣向下流過(guò)均流器、催化劑層，隨后進(jìn)入回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器、靜電除塵器、引風(fēng)機(jī)和FGD，最后通過(guò)煙囪排入大氣。脫硝反應(yīng)的基本方程式如下：

NO+NO2+2NH3 →2N2+3H2O

4NO+4NH3+O2 →4N2+6H2O

2NO2+4NH3+O2 →3N2+6H2O

2.脫硝系統(tǒng)工藝流程

大唐彬長(zhǎng)發(fā)電有限責(zé)任公司1、2號(hào)機(jī)組共用一套液氨儲(chǔ)存與供應(yīng)系統(tǒng)，外購(gòu)液氨通過(guò)液氨槽車(chē)運(yùn)至液氨儲(chǔ)存區(qū)，通過(guò)卸氨壓縮機(jī)將液氨儲(chǔ)罐中的氣氨壓縮后送入液氨槽車(chē)，利用壓差將液氨槽車(chē)中的液氨輸送到液氨儲(chǔ)罐中；液氨經(jīng)氨蒸發(fā)槽蒸發(fā)成氨氣后進(jìn)入氨氣緩沖槽，通過(guò)減壓閥減至一定壓力后通過(guò)氨氣輸送管線(xiàn)注入稀釋風(fēng)機(jī)出口稀釋后，分別經(jīng)過(guò)兩臺(tái)機(jī)組的噴氨格柵送入SCR反應(yīng)器。按（NOX/NH3）1：1的比例噴入鍋爐煙氣中的NH3在SCR反應(yīng)器中催化劑的作用下與煙氣中NOX按上述化學(xué)反應(yīng)式進(jìn)行反應(yīng)，從而達(dá)到降低排煙中NOX含量的目的。脫硝系統(tǒng)流程簡(jiǎn)圖如下：

3.影響SCR脫硝因素

（1）煙氣溫度。脫硝催化反應(yīng)器控制煙氣溫度在310～420℃。

（2）飛灰特性和顆粒度。煙氣組成成分對(duì)催化劑的影響主要是粉塵濃度、粒度和重金屬含量。某些重金屬能使催化劑中毒，例如：砷、汞、鉛、磷、鉀、鈉等，尤以砷的影響最大。

（3）煙氣流量。NOx的脫除率在一定煙氣條件下，取決于催化劑組成、比表面積大小。

（4）中毒反應(yīng)。在脫硝的同時(shí)也有副反應(yīng)發(fā)生，如SO2氧化生成SO3，高溫條件下（>450℃）氨的分解氧化和在低溫條件下（<310℃）SO2與氨反應(yīng)生成NH4HSO3。而NH4HSO3是一種類(lèi)似于“鼻涕”的物質(zhì)會(huì)粘附在催化劑上，隔絕催化劑與煙氣之間的接觸，使得反應(yīng)無(wú)法進(jìn)行并造成下游設(shè)備（空氣預(yù)熱器）的堵塞。煙溫高于450℃，還會(huì)導(dǎo)致催化劑燒結(jié)。

（5）氨逃逸率。氨的過(guò)量會(huì)增加氨的逃逸。氨的逃逸量的大小，取決于NH3/NOx摩爾比、工況條件和催化劑的活性用量。氨逃逸量的增加會(huì)增加氨的用量及浪費(fèi)和形成新的污染，正常運(yùn)行中氨逃逸率小于3ppm。

（6）催化劑。大唐彬長(zhǎng)發(fā)電有限責(zé)任公司采用蜂窩式催化劑，其特是比表面積大、低塵煙氣中活性高，適用于粉塵量較低的場(chǎng)合。

（7）防爆。SCR還原劑氨（NH3）的爆炸極限（空氣）為15.7%～27.4%。為保證氨注入煙道的絕對(duì)安全以及均勻，通過(guò)稀釋風(fēng)將氨濃度降低至5%以下，經(jīng)過(guò)噴嘴、氨噴射格柵將其分布和充滿(mǎn)于反應(yīng)區(qū)煙道。

4.脫硝系統(tǒng)投運(yùn)后空預(yù)器堵灰問(wèn)題

大唐彬長(zhǎng)發(fā)電有限責(zé)任公司1、2號(hào)機(jī)組自脫硝系統(tǒng)投運(yùn)以來(lái)，運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)參數(shù)均能控制在規(guī)定范圍內(nèi)，但隨著系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的增加，空預(yù)器堵灰現(xiàn)象也越來(lái)越突出，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)下表（系統(tǒng)投運(yùn)后2個(gè)月各相關(guān)參數(shù)對(duì)比）：

5.脫硝系統(tǒng)投運(yùn)后造成空預(yù)器堵塞原因分析

（1）SCR反應(yīng)區(qū)煙溫低：SCR區(qū)漏風(fēng)及散熱量大，可能造成反應(yīng)區(qū)上游區(qū)煙溫符合而下游區(qū)不能達(dá)到，造成反應(yīng)區(qū)局部煙溫達(dá)不到要求。

（2）過(guò)量噴氨，特別是局部氨過(guò)量：為了追求脫硝效率，造成噴氨過(guò)量，這種情況在催化劑性能下降后表現(xiàn)的尤為明顯；由于煙道中煙氣分布不均，與支路噴氨流量失配，造成局部氨過(guò)量；另外，冬季氣態(tài)氨溫度低、稀釋風(fēng)溫度低，可能造成噴氨量變化后應(yīng)出口NOx反應(yīng)遲緩，易造成暫態(tài)噴氨過(guò)量。

（3）催化劑性能降低：現(xiàn)催化劑多為國(guó)內(nèi)生產(chǎn)，且在國(guó)內(nèi)各家電廠(chǎng)均上脫硝時(shí)期，工期緊，性能保證最低煙溫允許存在折扣；隨著脫硝系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間增加，催化劑表面積灰也將導(dǎo)致催化劑性能降低。

（4）脫硝的產(chǎn)物為H2O，造成煙氣中水蒸汽分壓增大，酸露點(diǎn)溫度上升。

6.空預(yù)器堵灰的危害

（1）引起三大風(fēng)機(jī)電耗增加。

（2）空預(yù)器出口一二次風(fēng)溫降低，排煙溫度升高；一次風(fēng)、二次風(fēng)、煙氣三者間的壓力差增大，空預(yù)器漏風(fēng)增加；導(dǎo)致鍋爐效率降低。

（3）三大風(fēng)機(jī)動(dòng)靜葉開(kāi)度增大，風(fēng)機(jī)失速的余量減小，特別是一次風(fēng)機(jī)。從運(yùn)行中實(shí)際觀(guān)察，三大風(fēng)機(jī)中一次風(fēng)機(jī)的工作環(huán)境最為惡劣，又失速余量最??；其次為引風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)的入口負(fù)壓變大，使得出入口壓差變大，在增壓風(fēng)機(jī)停運(yùn)后，將使出入口壓差增大更為明顯。

（4）空預(yù)器堵塞嚴(yán)重時(shí)，機(jī)組出力將受到限制，并造成風(fēng)機(jī)失速、強(qiáng)風(fēng)等異常頻發(fā)。

7.相應(yīng)技術(shù)措施

（1）SEMS加強(qiáng)維護(hù)，保證氨逃逸表計(jì)、氮量表指示正確。正常運(yùn)行中氨逃逸控制在2ppm以?xún)?nèi)。

（2）出口NOx濃度控制合適，出口排放不超標(biāo)，暫不追求脫硝效率。（現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)為出口100mg/Nm3，對(duì)脫硝效率暫無(wú)強(qiáng)制要求）

（3）加強(qiáng)SCR區(qū)保溫的維護(hù)、漏風(fēng)的治理，發(fā)現(xiàn)缺陷及時(shí)消除。

（4）噴氨各支門(mén)調(diào)試調(diào)整完成后，卸掉支門(mén)門(mén)輪，不允許操作。

（5）暖風(fēng)器正常投入，保證冷端綜合溫度。

（6）稀釋風(fēng)機(jī)機(jī)組正常運(yùn)行中不停運(yùn)，無(wú)論脫硝系統(tǒng)投入與否。

（7）稀釋風(fēng)機(jī)濾網(wǎng)定期清理，保持稀釋風(fēng)清潔不堵噴口。

（8）嚴(yán)格空預(yù)器吹灰。

（9）壓縮空氣吹灰正常程序投入，蒸汽吹灰暫定每周一次以及根據(jù)催化劑差壓適時(shí)投入（設(shè)計(jì)每層催化劑壓損為200Pa，我公司裝配2層）。

（10）做好空預(yù)器壓差、催化劑壓差的監(jiān)視，壓差報(bào)表報(bào)表臺(tái)帳及總結(jié)。

8.結(jié)束語(yǔ)

由于環(huán)境污染問(wèn)題日漸突出，相關(guān)環(huán)保法規(guī)對(duì)氮氧化物的排放要求也愈發(fā)嚴(yán)格，火電廠(chǎng)煙氣脫硝已成必然?；鹆Πl(fā)電廠(chǎng)是氮氧化物排放大戶(hù)，應(yīng)該積極推進(jìn)煙氣脫硝技術(shù)，嚴(yán)格執(zhí)行當(dāng)前氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)，承擔(dān)應(yīng)有的社會(huì)責(zé)任。隨著脫硝系統(tǒng)的投運(yùn)，在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中我們將面臨各種新的挑戰(zhàn)和難題，這需要在實(shí)際工作中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)癥下藥，保證機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫克勤，鐘秦編著.火電廠(chǎng)煙氣脫硝技術(shù)及工程應(yīng)用.化學(xué)工業(yè)出版社，2007： 211

[2]蔣文舉.煙氣脫硫脫硝技術(shù)手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社，2007： 71-72

作者簡(jiǎn)介：冀少鋒，男，陜西韓城人，助理工程師，1995年07月畢業(yè)于西安電力學(xué)校，現(xiàn)在大唐彬長(zhǎng)發(fā)電有限責(zé)任公司從事運(yùn)行管理工作。