電站鍋爐SCR煙氣脫硝稀釋風系統(tǒng)節(jié)能改造

摘 要：本文以某熱電公司SCR脫硝稀釋風系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化改造為例，對熱一次風代替熱二次風作為稀釋風的可行性和經濟性進行分析，為同類型的機組解決稀釋風系統(tǒng)在運行過程中存在的問題和優(yōu)化節(jié)能方面提供了新方向。

關鍵詞：電站鍋爐；SCR；熱一次風；節(jié)能；改造

中圖分類號：TK223 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）29-0287-02

1 概 況

某熱電公司裝機容量為2×300MW，鍋爐是由上海鍋爐廠制造SG1025/17.6-M859型亞臨界自然循環(huán)汽包鍋爐。隨著國家對火力發(fā)電機組氮氧化物（NOx）排放指標的要求，該熱電公司在2014年先后對兩臺鍋爐進行了煙氣脫硝工程改造。

該熱電公司鍋爐煙氣脫硝系統(tǒng)采用先進、成熟的選擇性催化還原法工藝（SCR）脫硝裝置，反應器頂部催化劑層加裝板式催化劑及對應的聲波吹灰器、蒸汽吹灰器，使脫硝處理能力在鍋爐最大工況下脫硝效率不低于90%。采用的是以尿素熱解為還原劑SCR煙氣脫硝技術。每臺鍋爐各配備一套尿素熱解系統(tǒng)和兩套SCR反應器。尿素熱解系統(tǒng)主設備布置在22.75～37.08m平臺上，SCR反應器及其煙道布置在省煤器出口及空預器入口之間的位置。其原理是通過尿素溶液輸送泵輸送到尿素溶液儲罐；尿素溶液經由循環(huán)/傳輸裝置、計量與分配裝置、霧化噴嘴等進入絕熱分解室，之后再由脫硝稀釋風系統(tǒng)提供的熱源風進入電加熱裝置加熱后進入熱解室。霧化后的尿素液滴在絕熱分解室內分解，生成SCR脫硝系統(tǒng)所需的還原劑NH3，分解產物經由氨噴射系統(tǒng)（AIG）進入煙氣脫硝系統(tǒng)。在催化劑的作用下與原煙氣進行反應，以降低排煙氣中的NOx含量。

2 出現(xiàn)的問題

脫硝系統(tǒng)設計反應器催化劑的運行溫度范圍為300～400℃，當機組負荷低于180MW時反應器運行溫度低于290℃，使得脫硝催化劑的活性大大的降低，脫硝效率也隨之下降，最終導致脫硝系統(tǒng)退出運行，直接影響環(huán)保指標，影響脫硝投運率。煙氣溫度低于催化劑的反應溫度，其生成的NH4HSO4對空預器的影響更為突出，不僅降低換熱效果，還將會在空預器的低溫段產生低溫腐蝕，同時造成空預器的積灰，嚴重將會威脅機組的安全運行。稀釋風系統(tǒng)是SCR脫硝系統(tǒng)中的重要組成部分之一，它配有兩臺離心式稀釋風機，每臺電機的功率為37kW，運行方式為一運一備。稀釋風機是將稀釋風引入氨與空氣混合系統(tǒng)。稀釋風一是用于控制；二是作為NH3的載體，通過噴氨格柵將NH3在煙道中均勻分布；三是稀釋風通常在加熱后混入，有助于氨氣中水分的汽化。稀釋風系統(tǒng)采用的是鍋爐空預器后二次熱風作為風源，二次熱風通過稀釋風機加壓后，經電加熱器再供給至熱解爐作為尿素熱解的熱源。兩臺鍋爐的SCR脫硝系統(tǒng)經過近一年的運行實踐，發(fā)現(xiàn)兩臺脫硝稀釋風機狀況不佳，在運行過程中經常出現(xiàn)振動、漏灰等情況，而且檢修過程中發(fā)現(xiàn)風機葉片磨損嚴重，軸承也都有不同程度的損傷，這給脫硝系統(tǒng)的正常運行埋下了巨大的安全隱患。

3 原因分析

經稀釋風機解體大修并結合現(xiàn)場生產實際分析，造成風機運行狀況不良、故障頻發(fā)的原因主要有以下幾點：

（1）熱二次風攜灰量大，對風機葉輪磨損較大，進而導致風機振動；

（2）風機支座與鋼梁為剛性連接，長期的振動導致支座連接處松動，進一步加劇振動損壞軸承等轉動部件；

（3）風機持續(xù)振動造成風機軸承發(fā)熱、噪音大；

（4）振動導致風機及連接處風道、膨脹節(jié)漏灰嚴重，嚴重影響現(xiàn)場文明生產。

4 改造方案

通過以上分析不難發(fā)現(xiàn)，要從根本上解決系統(tǒng)運行中存在的問題有兩種方法：①對風機及附屬設備進行改造；②找到替代可靠的熱風源停用原有設備。第一種方法改造投入資金量大，而預期效果不佳，且實施難度較大。若結合現(xiàn)場生產實際對熱風源進行改變，熱一次風是唯一的備選風源。進一步對熱一次風的參數(shù)進行分析，上鍋SG1025/17.6-M859型鍋爐配有兩臺上海鼓風機廠生產的2118AZ/926型離心式一次風機，兩臺風機的供風總量為421416m3/h，單臺供風壓力為15.1kPa，空預器出口的熱一次風溫度為312℃；鍋爐在額定負荷下運行時需要的一次風量為250000m3/h，在最大負荷下運行時需要一次風量為275423.7m3/h。該廠的脫硝稀釋風系統(tǒng)在正常運行時的需用風量為3122～3984m3/h，風壓為10kPa。當鍋爐處于最大負荷下連續(xù)運行時一次風量有145993m3/h的余量，且一次風的壓力高于稀釋風系統(tǒng)設計壓力5kPa，完全可以滿足稀釋風系統(tǒng)的正常運行需求。因此，用熱一次風代替熱二次風作為熱解風風源是可行的。具體的改造實施方案是將熱一次風引至脫硝混合器前，用其來稀釋氨氣，替代原有稀釋風機設備，達到脫硝投入的運行要求，具體實施如下：從鍋爐空預器出口熱一次風風箱A、B兩側各引出一根管道，將兩根管道匯為一根母管接至脫硝稀釋風聯(lián)絡管出口處。并在合理位置加裝閥門保證以實現(xiàn)系統(tǒng)運行要求。圖1為稀釋風系統(tǒng)改造前的示意圖，圖2是改造后的示意圖。

系統(tǒng)改造后，由熱一次風代替熱二次風做為稀釋風風源，并取消了兩臺稀釋風機。改造后熱一次風作為新熱風源供給不僅提高了反應器的反應溫度，也提高了環(huán)保設備的可靠系數(shù)，同時提高了脫硝效率和投運率。避免了由于煙氣溫度低，氨逃逸增大導致空預器堵塞而限負荷情況現(xiàn)象的發(fā)生，確保了機組的安全穩(wěn)定運行。大大減少原二次風作為稀釋風源的攜灰量對系統(tǒng)設備正常運行的影響，系統(tǒng)改造還增加了多管除塵設備，進一步降低新熱一次風中的攜灰量，有效減少對脫銷設備的磨損，提高了環(huán)保設備的穩(wěn)定性。

5 實施效果

改造后的稀釋風系統(tǒng)經過一年多來的運行實踐，各設備運行狀態(tài)良好，脫硝系統(tǒng)運行正常。系統(tǒng)改造成功，兩臺機組每年可以節(jié)約廠用電37kW×8000h×2臺（風機）=592000kWh，約合人民幣50萬元。

6 結 論

稀釋風系統(tǒng)作為SCR脫硝系統(tǒng)中重要的組成部分，它的運行狀態(tài)將直接關系到脫硝系統(tǒng)的可靠性。該改造方案成功的用熱一次風代替熱二次風作為稀釋風，不僅降低了設備維護費用，解決了系統(tǒng)在運行過程中存在的隱患，還為機組節(jié)約了運行費用。此次改造的成功為同類型的機組在稀釋風系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能改造過程中提供了新的方向。

參考文獻

[1]周強泰.鍋爐原理.中國電力出版社，2009，9.

[2]楊 冬，徐 鴻.SCR煙氣脫硝技術及其在燃煤電廠的應用.電力科技與環(huán)保，2007，23（1）：49～51.

收稿日期：2018-9-5