電廠煙氣脫硝裝置對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響研究

唐 岳/大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司

電廠煙氣脫硝裝置對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響研究

唐 岳/大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司

伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速進(jìn)步與發(fā)展，工農(nóng)業(yè)用電量開(kāi)始大規(guī)模增加，就此，電力行業(yè)遇到了新的發(fā)展機(jī)遇，基礎(chǔ)設(shè)施和相關(guān)技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步的更新。但是，隨之也衍生出了大量的空氣污染和環(huán)境破壞等不良現(xiàn)象。電廠發(fā)電機(jī)組的原料主要以煤炭為主，在鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，則勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生大量煙氣，其中含有一定的二氧化硫、二氧化碳、氮氧化物等，對(duì)環(huán)境和人體都有著嚴(yán)重的損害。所以，為了確保電廠工作人員的身體健康和環(huán)境質(zhì)量，鍋爐運(yùn)行時(shí)，必須做好妥善的脫硝處理工作，從而大大降低污染。據(jù)此，本文主要對(duì)電廠煙氣脫硝裝置對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響進(jìn)行了詳細(xì)分析。

電廠；煙氣；脫硝裝置；鍋爐運(yùn)行；影響

一、煙氣脫硝裝置分析

在目前的火電廠煙氣脫硝裝置利用中，常見(jiàn)的煙氣脫硝方法主要有還原法、半干濕處理法等。其中，還原法煙氣脫硫主要用于脫出火電廠煙氣中含有的氮氧化物，其在應(yīng)用的過(guò)程中又分為選擇性催化還原法、選擇性非催化還原法等。該類技術(shù)通過(guò)對(duì)氨或者其他的衍生物作為錯(cuò)話還原劑，使得還原劑與煙氣中的丹陽(yáng)吳志發(fā)生反應(yīng)，從而生成二氧化氮還原反應(yīng)。這種技術(shù)在應(yīng)用中，其生成的物質(zhì)主要以氮?dú)夂退疄橹?，從而達(dá)到脫硝的目的。選擇性催化還原反應(yīng)在應(yīng)用中，脫硝裝置的工作效率可高達(dá)90%以上，因此被廣泛的應(yīng)用在國(guó)內(nèi)各地的火電廠煙氣脫硝工作中，但是其具備著投入成本高、占地面積大的缺陷，在一些小型的電廠無(wú)法得到有效的應(yīng)用。而選擇性非催化還原技術(shù)則在這種中小型火電廠中得到有效利用，這是因?yàn)檫@種技術(shù)與選擇性催化還原法相比有著成本低、占地少的優(yōu)點(diǎn)，但是其工作效率明顯地下，僅僅在50%左右。

二、選擇性催化還原煙氣脫硝裝置對(duì)鍋爐的影響

（一）增加煙道系統(tǒng)阻力

電廠煙氣脫硝裝置反應(yīng)器大多分布在空預(yù)器的入口和省煤器的出口前的高灰塵區(qū)域，在煙氣脫硝裝置運(yùn)行過(guò)程中，煙道的阻力會(huì)大大增加。在煙氣脫硫反應(yīng)器內(nèi)，催化劑主要采用分層布置的方式。而且，煙氣脫硫反應(yīng)器內(nèi)的典型設(shè)計(jì)煙氣流動(dòng)速度為6m/s，設(shè)置與標(biāo)準(zhǔn)尺寸要求相符的催化劑模件，各層催化劑反映過(guò)程中，對(duì)應(yīng)的煙氣阻力在200Pa左右。在電廠將脫硝裝置布置于整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)后，煙氣脫硝裝置的運(yùn)行會(huì)直接增加尾部煙道，導(dǎo)致鍋爐散熱損失高于布置前。同時(shí)，空預(yù)器入口位置的煙氣溫度有明顯下降趨勢(shì)，較布置前溫度差異在5℃左右。受此因素影響，會(huì)降低整個(gè)煙氣脫硝裝置運(yùn)行過(guò)程中的一次、二次風(fēng)溫，影響空預(yù)器冷端煙氣溫度。

（二）反應(yīng)器催化劑阻塞

在電廠選擇性催化還原工藝運(yùn)行過(guò)程中，安裝煙氣脫硫裝置之后，化合物與粉塵可能會(huì)堆積在催化劑表面，覆蓋活性成分或者造成催化劑毛細(xì)孔被堵塞，從而直接影響催化反應(yīng)。切實(shí)結(jié)合已有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)分析，阻隔反應(yīng)物和催化劑的接觸，有效降低催化劑的活性，即飛灰顆粒沉積堵塞。飛灰顆粒沉積會(huì)直接導(dǎo)致催化劑表面的微孔被堵塞，或者受毛細(xì)管作用的影響，固體顆粒產(chǎn)生結(jié)垢，發(fā)生凝結(jié)，從而堵塞催化劑表面出現(xiàn)微孔。這勢(shì)必會(huì)對(duì)電廠鍋爐裝置的安全運(yùn)行造成直接性的威脅，這就需要電廠相關(guān)部門進(jìn)一步加強(qiáng)重視。與蜂窩狀催化劑相比較分析，使用板式催化劑進(jìn)行催化，柔性水平比較高，出現(xiàn)飛灰顆粒堵塞的可能性就會(huì)大大降低，并且不需要工作人員清理和維護(hù)。催化劑在應(yīng)用到煙氣脫硝工藝的時(shí)候，必須配置16只伸縮式吹灰器，反應(yīng)介質(zhì)主要來(lái)源于自屏過(guò)汽源，嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，布置兩層結(jié)構(gòu)。在整個(gè)反應(yīng)器投入運(yùn)行過(guò)程中，不僅要借助蒸汽機(jī)械式定期吹灰，還要在反應(yīng)器煙道中安置導(dǎo)流板，從而疏導(dǎo)煙氣流向，另外還可以充分發(fā)揮減少飛灰沉積量的作用。為了有效解決催化劑表面灰塵沉積的現(xiàn)象，在反應(yīng)室第一層催化劑上安裝網(wǎng)篩。

（三）空預(yù)器堵塞及腐蝕

在電廠選擇性催化還原工藝的運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中，由于存在SO3成分，則會(huì)導(dǎo)致煙氣酸露點(diǎn)溫度的顯著提高，下游設(shè)備受到酸腐蝕的可能性較大。若催化還原反應(yīng)器出口逃逸NH3量大小控制不當(dāng)，則這部分NH3會(huì)直接與煙氣中含有的SO3成分形成反應(yīng)，按照如下關(guān)系生成NH4HSO4以及（NH4）2SO4：

以上反映過(guò)程中NH4HSO4以及（NH4）2SO4都屬于硫酸鹽類物質(zhì)，并且具有易腐蝕以及易粘接的特點(diǎn)。在增設(shè)煙氣脫硝裝置后，NH4HSO4以及（NH4）2SO4會(huì)直接附著在空預(yù)器換熱元件上，導(dǎo)致空預(yù)器換熱面易受到腐蝕、堵塞等問(wèn)題的影響，空預(yù)器換熱面的整體運(yùn)行性能及安全性也無(wú)從得到保障。為了預(yù)防電廠鍋爐設(shè)備運(yùn)行在增設(shè)煙氣脫硝裝置后產(chǎn)生質(zhì)量或安全方面的問(wèn)題，避免NH4HSO4以及（NH4）2SO4在空預(yù)器的沉積與粘附問(wèn)題，可采取一些有效措施。首先，就改進(jìn)材質(zhì)屬性著手，把電廠空預(yù)器冷段換熱元件材質(zhì)，換成搪瓷耐腐蝕性材質(zhì)，以此實(shí)現(xiàn)提高耐腐蝕性。其次，改造空預(yù)器冷端吹灰器形成，從既有的1.2m形成提到到2m，通過(guò)延長(zhǎng)空預(yù)器冷端吹灰行程的方式，提高吹灰壓力蒸汽，避免空預(yù)器冷端由于積灰或者低溫腐蝕等質(zhì)量問(wèn)題對(duì)鍋爐運(yùn)行造成不利影響。

三、電廠煙氣脫硝改造對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響

（一）降低了制粉系統(tǒng)出力

通過(guò)對(duì)尾部受熱面進(jìn)行選擇性催化還原脫銷改造之后，對(duì)額定負(fù)荷的條件，高溫省煤器出口煙氣的溫度和改造之前進(jìn)行比較，下降了大約40℃，以此有效減少了空氣預(yù)熱器吸熱量，但是，熱風(fēng)溫度也會(huì)降低大約40℃。雖然，熱風(fēng)溫度的降低對(duì)鍋爐燃燒的影響程度并不大，但是，就制粉系統(tǒng)而言，影響比較明顯。就改造之后的磨煤機(jī)，入口的風(fēng)溫大約會(huì)降低30～40℃，導(dǎo)致制粉干燥出力不充足。與此同時(shí)，為了確保SCR脫硝裝置進(jìn)口的氮氧化物含量不超標(biāo)，在運(yùn)行雙制粉系統(tǒng)的同時(shí)，關(guān)閉小排粉機(jī)入口風(fēng)門，嚴(yán)格控制制粉系統(tǒng)的通風(fēng)量，積極采取一系列有效措施，可以大大降低制粉系統(tǒng)出力，能夠降低大約6%。

（二）氨氣逃逸對(duì)下游設(shè)備產(chǎn)生影響

NH3和氮氧化物相結(jié)合產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)，發(fā)生逃逸則會(huì)直接影響下游設(shè)備，一般會(huì)有少量的NH3隨著煙氣從反應(yīng)器中逃逸。但是，催化劑在發(fā)生反應(yīng)時(shí)，會(huì)將部分二氧化硫氧化成三氧化硫，在三氧化硫和NH3相結(jié)合時(shí)，會(huì)進(jìn)一步生成NH4HSO4與（NH4）2SO4，從而沉積在催化劑的表面和空氣預(yù)熱器換熱管上，經(jīng)過(guò)冷凝后，析出晶體，當(dāng)晶體和煙塵發(fā)生混合后，會(huì)在很大程度上降低催化劑的活性，從而直接增加了空氣預(yù)熱器的換熱阻力和堵塞、腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。

（三）省煤器出口處的水溫升高

受高溫省煤器吸熱面積增加的影響，促使高溫省煤器出口位置的水溫和改造前比較分析，大約會(huì)提高25～29℃，更加接近飽和溫度，所以，對(duì)汽包出口蒸汽的質(zhì)量和鍋爐自然水循環(huán)都會(huì)產(chǎn)生一定的影響。

四、結(jié)語(yǔ)

總而言之，對(duì)煙道阻力的影響，可以通過(guò)控制煙道設(shè)計(jì)和改造進(jìn)行，而對(duì)鍋爐熱效率的影響，可以通過(guò)縮減煙道長(zhǎng)度，以此減少散熱面積，從而加以控制。在預(yù)留位置經(jīng)過(guò)精確計(jì)算后，可以把成本控制到最低，需要充分考慮其對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響，在確保鍋爐安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上，減少煙氣對(duì)環(huán)境的污染和破壞。

[1]黃梅.淺析火電廠煙氣脫硝裝置對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響[J].大科技,2016(18).

[2]賀峰,焦林生,路娟等.電廠煙氣脫硝裝置對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2013(28):29-29.