火電廠鍋爐脫硝系統安全經濟運行探討

郝彥勝HAO Yan-sheng；李利LI Li；趙超ZHAO Chao

（山西漳澤發電分公司，長治 046021）

（Shanxi Zhangze Power Branch，Changzhi 046021，China）

1 概述

漳澤發電分公司670t/h 鍋爐是由原蘇聯“塔干洛格”制造廠生產的EЛ-670-13.8-545KT 型單汽包、自然循環、雙爐膛、固態排渣煤粉鍋爐。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、后兩個爐膛。爐膛左右兩個下行煙道與鍋爐左右兩側的過渡煙道相連接，形成T 型。根據國家環保“十二五”規劃火電廠節能減排要求，本公司對機組進行了設備改造，增加了脫硝系統。脫硝系統采取選擇性催化還原（Selective catalytic reduction，以下簡稱SCR）法來達到去除煙氣中NOX的目的。設計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 反應器分甲側反應器和乙側反應器，采用高灰型工藝布置（即反應器布置在鍋爐省煤器與空預器之間），煙氣經鍋爐省煤器后引出進入SCR 脫硝反應器，再經過管式空預器，進入除塵器系統。氣氨在SCR 脫硝反應器中催化劑的作用下與煙氣中NOX進行反應，生成無害的氮氣和水，從而達到降低排煙中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換為氣氨。催化劑采用蜂窩式按2+1 層設計，目前設計三層催化劑，其中一層為預留層，為防止催化劑積灰，每層催化劑設置3 臺聲波吹灰器及兩臺蒸汽吹灰器。SCR 技術是還原劑（NH3）在催化劑作用下，選擇性地與NOX反應生成N2和H2O，而不是被O2所氧化，故稱為“選擇性”。主要反應如下：

其反應產物為對環境無害的水和氮氣，但只有在800℃以上的條件下才具備足夠的反應速度，工業應用時須安裝相關反應的催化劑，在催化劑的作用下其反應溫度降至300-400℃左右，鍋爐省煤器后溫度正好處于這一范圍內，這為鍋爐脫硝提供了有利條件。SCR（脫硝系統）催化劑的工作溫度是有一定范圍的，溫度過高（＞450℃）時催化劑會加速老化；當溫度在低于300℃以下時，在同一催化劑的作用下，另一副反應也會發生。

即生成氨鹽，該物質粘性大，易粘結在催化劑和鍋爐尾部的受熱面上，影響鍋爐系統的正常運行。

2 脫硝系統運行狀況

由于脫硝系統SCR 反應器安裝在省煤器和空預器之間屬于高塵布置，煙氣中灰塵含量大，加之進行配煤摻燒，煤質較設計煤種偏差較大，煙塵量進一步增加，為運行調整增加了難以預見的變化。

負荷在150MW 以下時，脫硝入口煙氣溫度易低于316℃，由于監視調整不及時，引起聯關快關閥停止噴氨，影響了脫硝投運率。

氨區氣氨蒸發槽蒸汽壓力不穩定；氣氨調整門自動跟蹤差，引起氣氨壓力波動大，經常出現脫硝系統參數偏離設計值現象發生，使得脫硝出口NOX含量遠遠低于國家標準，使得氣氨消耗量增大，增加了脫硝運行的費用，降低了運行經濟性。

3 原因分析

氣氨流量波動是由于供氨壓力不穩定加之調門特性差造成；液氨消耗量大，主要原因為SCR 區氣氨調整采用手動控制，造成氣氨用量或大或小控制不合理，脫硝出口NOX含量低于國家標準和脫硝入口NOX含量較高造成的（設計脫硝入口NOX含量為650mg/Nm3，實際運行值為750～800 mg/Nm3）。

氨區氣氨蒸發槽蒸汽壓力不穩定是由于氨區氣氨蒸發槽蒸汽壓力來自機組高缸排汽，壓力、溫度隨機組負荷變化而變化，蒸汽管道上加裝的壓力自調閥不能滿足壓力自調要求，致使氣氨蒸發槽蒸汽調門跟蹤不及時，氣氨蒸發槽蒸汽溫度不能滿足運行要求。

4 實施對策

4.1 解決氣氨蒸發槽蒸汽壓力不穩定 氨區氣氨蒸發槽蒸汽壓力來自機組高缸排汽，壓力、溫度隨機組負荷變化較大，加之氨區供汽母管采用的是壓力自開調節閥，蒸汽壓力越高調節閥開的越大。經過選型改造為壓力自關調節閥后，壓力可穩定在0.4MPa 左右，為氣氨蒸發槽保證了可靠穩定的蒸汽壓力，保證了氣氨蒸發槽的穩定運行。

4.2 解決氣氨流量波動問題 首先對氣氨蒸發槽蒸汽調門和氣氨調門進行解體檢查和更換，確保調門線性正常，再對自動調節裝置進行調整，由原來的根據蒸發槽出口壓力調節改為根據氣氨蒸發槽氣氨壓力及蒸汽溫度同時調整，從而保證了氣氨壓力的穩定。

4.3 解決SCR 區氣氨調整門自動問題 確保SCR 區氣氨調整門線性正常，氣氨調整門投入自動，實現微調、細調，從而達到穩定SCR 區氣氨流量的目的。

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

4.5 優化燃燒調整 低氮燃燒器改造后的燃燒調整在確保鍋爐燃燒穩定、完全，鍋爐排煙溫度穩定，減溫水、事故噴水用量盡可能小的前提下，適當控制二次風旋流葉片、燃盡風開度，燃盡風根據氧量情況控制氧量在4.0%，入爐煤熱值較高時，給粉機轉速相對較低，雙制粉系統運行時，選擇停運上層給粉機并關小其一、二次風門來控制氮氧化物排放數值。

4.6 強化運行管理 將脫硝系統參數出入口煙氣NOx含量及氨氣消耗量納入小指標競賽，并進行獎懲；及時對脫硝系統各數據進行分析和對比，及時提出針對性的運行調整方案；運行人員定期及不定期對脫硝系統氣氨泄漏情況進行檢查，確保氨逃逸率小于3ppm，發現問題及時處理，以減少不必要的氣氨消耗；對于脫硝系統的檢修工作提高監護級別，防止不安全事件的發生。

5 實施效果

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（單臺機運行）由原來165kg/h 下降至82kg/h，每小時減少了83kg，日減少1992kg，月減少47808kg，約48 噸，降低了脫硝費用，大幅提高了脫硝投運率和機組運行的經濟性。

通過我們不斷的摸索、研究，根據現場實際情況對脫硝系統進行運行優化，從而保證了脫硝系統在現有狀態下安全運行并減少了液氨消耗量，通過提高脫硝系統運行的安全性、經濟性從而提高了機組運行的安全性和經濟性。

[1]燃煤電廠煙氣脫硝設備及運行.機械工業出版社，2011.

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[3]酒大雷.脫硝改造工程結構專業若干共性問題[J].價值工程，2014（06）.