300MW燃煤機(jī)組SCR脫硝系統(tǒng)對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響

齊峰

【摘 ?要】300MW燃煤機(jī)組SCR脫硝系統(tǒng)對(duì)鍋爐的運(yùn)行主要是尿素水解器、空預(yù)器、鋼結(jié)構(gòu)、效率等方面的影響。本文就淺談SCR脫硝系統(tǒng)對(duì)鍋爐運(yùn)行產(chǎn)生影響的因素，并提出相應(yīng)的一些對(duì)策。

【關(guān)鍵詞】300MW燃煤機(jī)組;SCR脫硝系統(tǒng);鍋爐運(yùn)行;

當(dāng)前環(huán)境污染問(wèn)題已制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，并且影響到普通百姓的生活。根據(jù)我國(guó)環(huán)境保護(hù)的要求，國(guó)內(nèi)各大火電機(jī)組紛紛進(jìn)行脫硝改造。脫硝系統(tǒng)在300MW燃煤機(jī)組中的應(yīng)用出現(xiàn)和很多的問(wèn)題，需要進(jìn)行談?wù)?、研究、解決。

一、SCR脫硝的原理

SCR脫硝法采用的是選擇性催化還原技術(shù)，氨氣通過(guò)反應(yīng)器的入口與煙氣中充分混合，在催化劑的作用在進(jìn)行還原反應(yīng)，去除了煙氣中的NOx的成分，并且在還原反應(yīng)發(fā)生后，還會(huì)發(fā)生副反應(yīng)，氧化劑與煙氣中的部分氣體反應(yīng)，還原反應(yīng)后的氣體與水反應(yīng)。由于化學(xué)反應(yīng)的生產(chǎn)，在一定溫度的環(huán)境下會(huì)使氣體具有腐蝕性，還具有非常強(qiáng)的粘結(jié)性，會(huì)對(duì)設(shè)備造成一定成都的損壞。具體的化學(xué)反應(yīng)方程式如以下所示：

4NO+4NH3+O2 → 4N2+6H20

2NO2+4NH3+O2 → 3N2+6H2O

NO+NO2+2NH3 → 2N2+3H2O

副反應(yīng)主要有：

2SO2+O2→2SO3

二、300MW燃煤機(jī)組SCR脫硝系統(tǒng)對(duì)鍋爐運(yùn)行

（1）效率的影響

300MW燃煤機(jī)組在SCR脫硝的系統(tǒng)的運(yùn)行，會(huì)使鍋爐熱量受到損耗、排煙的溫度變高、空預(yù)器的漏風(fēng)率變大。在鍋爐的運(yùn)行中加入SCR脫硝系統(tǒng)，會(huì)使鍋爐的尾部的煙道變得更長(zhǎng)，這樣一來(lái)，煙氣在經(jīng)過(guò)SCR脫硝系統(tǒng)后，煙氣的溫度會(huì)不斷下降，要想對(duì)煙氣進(jìn)行控制，就需要通過(guò)空預(yù)器影響鍋爐的風(fēng)溫，在這個(gè)過(guò)程中，會(huì)使鍋爐的運(yùn)行效率受到影響。排煙溫度的升高主要是因?yàn)槌Ｓ玫难趸瘎┚褪前睔?，在反?yīng)的過(guò)程中，氨氣不可能充分得到運(yùn)用，那么就會(huì)出現(xiàn)逸散的狀況，逸散的氨氣很容易和二氧化硫發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生腐蝕性的黏狀物，這些黏狀物會(huì)停留在空預(yù)器上，影響空預(yù)器的換熱效果，從而使排煙溫度不斷上升?？疹A(yù)器漏風(fēng)率大主要是因?yàn)橐肧CR脫硝系統(tǒng)后，鍋爐內(nèi)部的壓強(qiáng)增加，為了保證系統(tǒng)的平衡，引風(fēng)機(jī)功率計(jì)需要加大，這讓鍋爐內(nèi)煙氣的壓力降低，從而使得空預(yù)器漏風(fēng)率增加，使得鍋爐的運(yùn)行效率受到嚴(yán)重的影響。

（2）尿素水解器的影響

事實(shí)上，在300MW燃煤機(jī)組中應(yīng)用到SCR脫硝系統(tǒng)后，尿素水解器頻繁出現(xiàn)堵塞的問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致無(wú)法運(yùn)行需要緊急停爐情況的出現(xiàn)。通過(guò)分析和研究發(fā)現(xiàn)，堵塞的原因主要是尿素沒(méi)有被完全分解，從而產(chǎn)生一定的聚合物，這些聚合物會(huì)不斷的堆積，從而使尿素水解器堵塞。造成這種情況主要所以兩個(gè)方面：一是因?yàn)閲娮祆F化的效果并不明顯，另一方面則是因?yàn)闊峤馐业臏囟缺容^低。由于噴嘴霧化的原因使得尿素在尿素水解器內(nèi)部的分解的并不徹底，產(chǎn)生的滴液過(guò)大，從而形成聚合物。熱解室的溫度不夠，會(huì)使得尿素不能完全分解，從而產(chǎn)生多種的聚合物。

（2）鋼結(jié)構(gòu)的影響

300MW燃煤機(jī)組在加入SCR脫硝系統(tǒng)后，需要考慮煙氣排放及走勢(shì)，勢(shì)必會(huì)在鍋爐的結(jié)構(gòu)上發(fā)生改變。SCR是需要反應(yīng)器的鋼架的，因此通常情況下，需要在鍋爐的尾部加上SCR反應(yīng)器，并且還需要添加用于支撐反應(yīng)器的鋼架。鍋爐在尾部的結(jié)構(gòu)不同，因此在安裝的過(guò)程中，會(huì)和除塵器、空預(yù)器以及鍋爐鋼架進(jìn)行連接，這樣的連接方式會(huì)改變鍋爐整體的受力環(huán)境，因此需要對(duì)鍋爐的鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新的計(jì)算。從另外，由于SCR脫硝系統(tǒng)的應(yīng)用，會(huì)導(dǎo)致鍋爐的煙道需要拆除或者是整改，新設(shè)計(jì)的煙道也會(huì)對(duì)鍋爐鋼結(jié)構(gòu)有很大的影響。

（3）對(duì)空預(yù)器的影響

在300MW燃煤機(jī)組SCR脫硝系統(tǒng)的設(shè)置中，一般安裝的位置都在空預(yù)器的前方，煙氣在經(jīng)過(guò)脫硝系統(tǒng)反應(yīng)后，會(huì)在空預(yù)器中進(jìn)行熱量交換。由于煙道的改裝，脫硝反應(yīng)器是先添加的，遮掩的組合會(huì)使脫硝系統(tǒng)一直處于負(fù)壓的狀態(tài)，從而增加引風(fēng)機(jī)的阻力，使得空預(yù)器的漏風(fēng)問(wèn)題進(jìn)一步擴(kuò)大。除此之外，SCR脫硝系統(tǒng)的目的是降低煙氣中氮氧化物的含量，但是在運(yùn)行的過(guò)程中，經(jīng)過(guò)脫硝系統(tǒng)后，煙氣中的二氧化硫含量會(huì)逐步增加，這也就意味著生成中間聚合物的幾率不斷增加，聚合物會(huì)附著在空預(yù)器內(nèi)部，不僅會(huì)使空預(yù)器換熱的效率降低，也會(huì)使煙道流通的阻力變大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)對(duì)空預(yù)器造成巨大的破壞。

三、300MW燃煤機(jī)組SCR脫硝系統(tǒng)在鍋爐運(yùn)行中的改善措施

（1）減少催化劑積灰

煙氣中的灰塵在反應(yīng)的過(guò)程中會(huì)覆蓋催化劑的表面，這樣不僅會(huì)導(dǎo)致脫硝率下降，也會(huì)導(dǎo)致鍋爐運(yùn)行效率下降。因此在實(shí)際的操作中要是用聲波吹灰器，放置在催化劑的上方，只要鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)，聲波吹灰器也立刻投入使用，定時(shí)循環(huán)性的吹掃，確保煙氣中的灰塵不會(huì)影響到催化劑的反應(yīng)。另外煙氣中灰塵的含量和鍋爐燃燒狀態(tài)有著很大的關(guān)系，所以對(duì)吹灰的控制要根據(jù)實(shí)際的情況。

（2）尿素水解器的控制措施

要想對(duì)尿素水解器的堵塞現(xiàn)象進(jìn)行良好的改善工作，可以從提升尿素水解器的溫度、控制霧化的力度、保證噴嘴、尿素加熱帶的正常以及及時(shí)清理堵塞問(wèn)題。提升尿素水解器的溫度是良好的控制措施，一方面能夠讓尿素得到充分的分解;另一方面也能夠減少電加熱帶來(lái)的昂貴成本。在實(shí)際的操作中兩種方法進(jìn)行控制。一種方式是在發(fā)現(xiàn)即將出現(xiàn)堵塞情況的時(shí)候，提升尿素水解器入口蒸汽溫度，使其保持在設(shè)計(jì)的峰值運(yùn)行，同時(shí)降低燃煤機(jī)組的運(yùn)行負(fù)荷，并且減少氨氣的使用量。另一種方式的成本較高，是在水解的基礎(chǔ)上，再加上一級(jí)電加熱，這樣的話即使鍋爐是在整正常的運(yùn)行工況下，也能夠在水解器內(nèi)部獲得比較高的熱解溫度，從而加強(qiáng)了尿素的分解;控制霧化的力度主要是只有保證尿素噴嘴有著足夠的壓力，才能夠更好的分解尿素，在這個(gè)過(guò)程中需要考慮到外在環(huán)境對(duì)噴嘴的影響。保證尿素噴嘴的加熱帶的正常，同樣有著控制堵塞的作用。一方面要檢查尿素水解器保溫的情況，另一方面也要控制外在因素對(duì)噴嘴的影響，清理堵塞是必需要做的事情，關(guān)鍵是要及時(shí)的發(fā)現(xiàn)堵塞的現(xiàn)象，并且清理的時(shí)候要嚴(yán)格的按照相關(guān)的規(guī)范進(jìn)行清理。

（3）空預(yù)器的改進(jìn)

空預(yù)器的改進(jìn)可以通過(guò)將換熱元件進(jìn)行改進(jìn)，分為兩段控制，這樣不僅能夠增加溫度控制的范圍，也避免聚合物在受熱面堆積，引起堵塞。也可以在冷段材質(zhì)上采用波紋板。波紋板的在煙氣的流通中有著很多的優(yōu)點(diǎn)，由于性能的問(wèn)題，不會(huì)出現(xiàn)粘附的情況，即使出現(xiàn)少量粘附的狀況，也可以通過(guò)吹灰器進(jìn)行定點(diǎn)清除。同時(shí)，還可以采取在鋼板上鍍上搪瓷，提升冷段元件抗粘附的能力，同時(shí)搪瓷元件表面光滑，質(zhì)地堅(jiān)硬，有著很多好的低溫腐蝕的抗性，也比較容易清洗。另外，還可以對(duì)SCR脫硝裝置進(jìn)行優(yōu)化和評(píng)估，調(diào)整速度和氨氣逃逸的效率，從而降低聚合物的形成。

（4）改善鍋爐尾部的受熱面

鍋爐運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行工況的不同，都會(huì)導(dǎo)煙氣溫度產(chǎn)生變化，而煙氣溫度的變化也會(huì)導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)的效率，因此想要保證鍋爐的運(yùn)行效率和SCR脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行，就需要改善鍋爐尾部的受熱面?，F(xiàn)階段有兩種方法改善受熱面，一是低溫過(guò)熱器的改造，二是加裝一個(gè)煙氣旁路。低溫過(guò)熱器的改造可以根據(jù)具體煙道溫度的情況進(jìn)行熱力的計(jì)算，從而改進(jìn)低溫過(guò)熱器的安裝位置和管道的管束數(shù)量。加裝煙氣旁路主要是在SCR反應(yīng)器進(jìn)口和省煤器上部之間加裝擋板門和旁路煙道。這兩種方法都能夠有效的調(diào)節(jié)進(jìn)入脫硝系統(tǒng)煙氣的溫度，從而提升鍋爐運(yùn)行的效率。

結(jié)束語(yǔ)：燃煤鍋爐投入SCR脫硝裝置運(yùn)行后，存在煙道阻力增大、空預(yù)器積灰增加等問(wèn)題。因此對(duì)運(yùn)行管理控制提出了更高的要求，要采取針對(duì)性維護(hù)和運(yùn)行措施，嚴(yán)格控制進(jìn)入SCR反應(yīng)器內(nèi)煙氣的溫度，提高氨氣噴射控制水平以提高脫硝效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]張衡.300MW燃煤機(jī)組SCR脫硝系統(tǒng)對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響[J].科學(xué)中國(guó)人，2016（36）

（作者單位：國(guó)家電投集團(tuán)東北電力有限公司撫順熱電分公司）