300MW燃煤機組SCR脫硝系統對鍋爐運行的影響

張衡

大唐信陽華豫發電有限責任公司

300MW燃煤機組SCR脫硝系統對鍋爐運行的影響

張衡

大唐信陽華豫發電有限責任公司

當前環境污染問題已制約我國經濟發展，并且影響到普通百姓的生活。根據我國環境保護的要求，國內各大火電機組紛紛進行脫硝改造。本文針對大唐信陽華豫電廠300MW臨界燃煤機組經脫硝改造后，對鍋爐運行產生諸多影響如空預器堵塞、熱解爐堵塞、鍋爐效率等方面進行討論和分析，為保證鍋爐安全運行提出了相應的防范措施。

NOx；脫硝；尿素；硫酸氫銨

1 機組概況

大唐信陽華豫電廠（以下簡稱華豫電廠）為2×300MW亞臨界燃煤發電機組，鍋爐為上海鍋爐廠制造的亞臨界一次中間再熱自然循環煤粉爐，鍋爐型號為SG1025∕17.4-M847。后期安裝的SCR脫硝裝置采用選擇性催化還原法（SCR）的煙氣脫硝工藝，尿素在熱解爐中熱解成還原劑-氨氣，與熱一次風混成氨空混合氣體噴入煙道內與煙氣充分混合，送入催化反應器，在適當的反應溫度下氨氣與NOX發生催化還原反應，將煙氣中的NOX還原為無害的H2O和N2。脫硝裝置設計入口NOx含量為≤550mg∕Nm3，NOx排放濃度低于50mg∕Nm3，實現國家超低排放標準。隨著SCR脫硝裝置的投運，我廠兩臺300MW鍋爐的運行產生了一些新的問題。

2 SCR脫硝裝置的安裝對鍋爐安全和經濟運行影響分析

2.1 熱解爐堵塞

華豫電廠兩臺爐脫硝裝置投運后，多次出現熱解爐噴槍堵塞、熱解爐堵塞現象。甚至在2016年1月11日#1爐發生一次熱解爐堵塞嚴重無法運行而緊急停爐事件，打開熱解爐發現大量白色結垢產物將熱解室下部錐管段堵塞，初步分析熱解室內沉積物的檢測結果,可以推斷熱解室下部錐管段堵塞物是由尿素未完全分解產生中間聚合物。

造成尿素不完全分解的主要原因有以下幾種原因：

(一)噴嘴霧化效果差。噴嘴霧化效果不好造成尿素噴到熱解爐內液滴過大,在設計停留時間內尿素不能完全在熱解爐中分解,從而生成中間聚合物沉積。

(二)熱解室內溫度過低,尿素分解不徹底，就會產生縮二脲、三聚氰酸、三聚氰胺等中間聚合物。

通過運行中摸索經驗，一系列的措施的實施，熱解爐堵塞現象逐步得到了控制控制。

主要措施有：

(一)提高熱解爐溫度。a通過多次處理熱解爐堵塞發現，在出堵塞苗頭情況時，大幅提高熱解爐出口溫度，保持接近設計值上限運行；同時降低機組負荷（如情況允許最好降低至最低不投油穩燃負荷），盡可能的減少噴氨量。熱解爐堵塞情況即可有效控制，維持運行一段時間熱解爐差壓逐漸降低，堵塞情況逐漸消除，機組即可恢復正常接帶負荷，無需停爐。b配合技改，在電加熱的基礎上增加一級煙氣加熱，使在正常運行中即可獲得較高的熱解溫度，且大大降低電加熱帶來的能耗。

(二)保證各噴槍足夠霧化空氣壓力，同時注意在潮濕天氣是對壓縮空氣儲氣罐的排污，排除壓縮空氣壓力低及品質不良對噴槍霧化效果影響。

(三)檢查噴槍尿素電加熱伴熱帶正常，排除因環境溫度低影響尿素溶液對流速的影響。同時定期檢查熱解爐保溫情況，不排除保溫效果差，造成熱解爐局部結晶現象

(四)消除堵塞的關鍵是要發現及時，發現風量低于正常值，要果斷立即減小尿素量，降低機組出力，切不可為了搶帶負荷任由參數惡化而延誤時機。

2.2 空預器堵塞

在脫除氮氧化物的同時，催化劑也會將煙氣中部分的SO2氧化成SO3，與逃逸的氨形成ABS(即ammonium bisulfate,中文名稱硫酸氫氨，分子式NH4HSO4)。ABS具有粘性，在催化劑和空預器上沉積，會造成催化劑中毒和空預器的腐蝕；同時因為ABS粘度較大，使空氣預熱器換熱元件的堵塞和腐蝕加劇、空預器換熱效果差、差壓升高，嚴重時不得不停爐處理。

鍋爐運行中，控制空預器堵塞主要有以下措施：

(一)控制脫硝反應器出口氨逃逸率，氨逃逸率是檢測過度噴氨的最直接數據，一般氨逃逸率不允許超過3ppm。

(二)注重省煤器輸灰系統綜合治理，防止大量的灰塵進入空預器與硫酸氫銨粘合造成空預器積灰堵塞。

(三)控制排煙溫度。硫酸氫銨的露點常壓下為147℃左右，其以液體形式在物體表面聚集或者以液滴形式分散于煙氣中。適當提高排煙溫度能有效抑制ABS的生成。冬天時應及時投運暖風器來提高排煙溫度，降低空預器低溫區露點溫度以下腐蝕情況的可能。

(四)降低入爐煤硫份，控制入爐煤硫份盡量在鍋爐設計值以下，降低煙氣酸露點溫度，減少NH4HSO4生成。當SO3∕NH3摩爾比小于2時，主要形成硫酸銨，在空預器的運行溫度范圍硫酸銨為干燥固體粉末，對空預器影響很小。

(五)空預器出現堵塞情況時進行ABS熱解。通過減少鍋爐兩側送風量，同時增加該側的煙氣流量，來增加該側空預器的排煙溫度，達到ABS熱解的目的。長期運行經驗表明，鍋爐各參數不超限的情況下在較高負荷下（比如200-250MW）ABS熱解，效果顯著提高。

(六)更換空預器蓄熱元件為陶瓷結構，增加空預器吹灰次數，對防止空預器堵塞有著不錯的效果。

2.3 鍋爐效率降低

(一)為了降低煙氣中NOx的生成，鍋爐燃燒形式更改為分段燃燒，通過對我廠#1∕#2爐飛灰含碳量的長期化驗分析，檢測飛灰含碳量較燃燒器改造之前增加約0.5%；同時由于燃燒燃燒中心上移，使分割屏區域溫度增加，為了控制分割屏、后屏超溫，減溫水量增大，降低了經濟性。

(二)SCR脫硝裝置的布置增加了鍋爐尾部煙道的散熱面積，增大了鍋爐的散熱損失，煙氣經過脫硝反應器后到達空預器之前煙溫降低了5℃左右。

(三)硫酸氫銨引起空預器換熱元件堵塞，導致空預器換熱效率下降。另外間斷性的硫酸氫銨熱解，更是大幅度的造成排煙溫度的提高，造成鍋爐效率的進一步下降。

(四)SCR裝置的增加使鍋爐風煙系統阻力增加（包括增加的煙道阻力、SCR反應器的阻力，以及硫酸氫氨沉積空預器增加的阻力）。增加了脫硝裝置后，華豫電廠#1∕#2機單機電耗增加了0.45%左右。

3 結束語

目前，各個電廠對脫硝系統運行的經驗還有待成熟和豐富，脫硝系統的異常也常常迫使機組降負荷運行，甚至停爐處理，對鍋爐的安全穩定和經濟的運行都產生了很多不利的影響。需要我們在實際生產中分析和總結這些不利影響，采取相應的運行防范措施，直至找到解決這些問題的有效途徑。

[1]大唐信陽發電有限責任公司2×300MW機組脫硝運行規程

張衡，工程師，技師，發電廠集控運行值長。