淺析火電廠煙氣脫硝裝置對鍋爐運行的影響

黃梅

（貴州粵黔電力有限責任公司 貴州盤縣 553505）

淺析火電廠煙氣脫硝裝置對鍋爐運行的影響

黃梅

（貴州粵黔電力有限責任公司 貴州盤縣 553505）

隨著經濟快速發展，國內工農業用電需求量不斷增加。但也給自然生態環境帶來了污染，火力發電廠的鍋爐所排放出來的煙氣含有許多氮氧化物，嚴重威脅到人體健康。為了確保電廠員工和附近居民的身體健康，降低對環境的破壞與污染，鍋爐在煙氣排放前必須經過脫硝裝置進行處理。本文主要分析了火電廠煙氣脫硝裝置對鍋爐運行的影響，并提出了相應的安全防護措施。

火電廠；煙氣；脫硝裝置；鍋爐；運行

在火電廠中，其使用的煙氣脫硝裝置主要是利用選擇性催化和非催化還原技術的手段對煙氣中的氮氧化合物進行處理。選擇性催化和非催化還原技術的手段是將氨或者是其他衍生物做成還原劑，然后噴在煙氣中，讓煙氣中的氮氧化合物和還原劑結合，然后發生還原反應，從而形成N2和H2O，以此到達脫除氮氧化合物效果的目的。對選擇性非催化還原技術來說，其脫硝還原技術的效率為90%，能夠讓火電廠所排放的煙氣達到環保排放標準。

1 SNCR煙氣脫硝裝置對鍋爐的影響

1.1 加大煙道系統阻力

火電廠中煙氣脫硝裝置反應器通常安裝在空預器入口與省煤器出口間高煙塵位置，煙氣脫硝裝置在工作過程中，就會明顯增大煙氣傳輸中沿程阻力、局部阻力及催化劑本身阻力等煙道的阻力，影響了煙氣的排放。在反應器中催化劑的布置都是分層布置，通常設置成2+1層，而反應器中設計煙氣最佳速度為6m/s，并對催化劑模件的標準尺寸進行設計，每1層催化劑反應過程煙氣的阻力在200Pa左右。

在安裝火電廠煙氣脫硝裝置后，煙氣脫硝裝置的運轉會直接增加尾部煙道長度，致使鍋爐散熱損失大于安裝之前。同時，降低了空預器入口部位煙氣的溫度，和安裝之前相比，降低了5℃。受溫度的影響，整個煙氣脫硝裝置運轉中的1次風溫和2次風溫也隨著降低，從而對空預器冷端煙氣溫度造成影響，加劇了空預器冷端低溫腐蝕。

1.2 造成反應器催化劑的堵塞

催化劑堵塞是指因為化合物與催化劑表面分成不斷沉積，致使催化劑毛細孔堵塞或者是活性成分被覆蓋，從而阻礙催化劑和反應物的接觸，讓催化劑活性不斷下降。其中，最常見的是飛灰顆粒沉積堵塞。飛灰顆粒沉積會堵塞催化劑表面的微孔?；蛘呤且驗槊毠艿挠绊?，固體顆粒形成結垢后逐漸凝結，從而堵塞催化劑表面的微孔。這一現象的產生將會對整個火電廠鍋爐裝置安全運行造成嚴重威脅，因此必須重點關注?？梢赃m當更換或者是選擇催化劑進行處理，在選用催化劑方面，使用板式催化劑與蜂窩狀的催化劑相比，板式催化劑催化的柔性水平更強，飛灰顆粒堵塞煙道的可能性比較低，且不需要員工經常對煙道清掃維護。在煙氣脫硝工藝中應用板式催化劑只需要配置伸縮式吹灰器，配置伸縮器吹飛器的數量為16只，并根據相關技術標準要求布置成2層結構。整個反應器在投入使用期間，除依靠蒸汽機械式對煙道定期進行吹灰外，還需要在反應器中設置導流板，以此疏導煙氣流向，降低飛灰沉積的機率。同時，為了有效處理催化劑表面灰塵大量沉積的問題，還可以在反應室第1層催化劑上增加過濾網，過濾煙氣，能夠有效的控制灰塵沉積的機率。

1.3 造成空預器腐蝕與堵塞

火電廠選擇性催化還原工藝在運行過程中，由于有大量三氧化硫成分存在，影響了煙氣酸露點溫度，讓其不斷提升，導致下游設備腐蝕的可能性加大。同時如果催化還原反應器出后的氮氫化合物含量控制不當，這些氮氫化合物就會和煙氣中的三氧化硫結合發生化學反應，從而生成硫酸氫銨和硫酸銨其反應公式為：NH4+SO2+H2O→NH4HSO4；2NH2+SO3+H2O→（NH4）2SO4。硫酸氫銨和硫酸銨是一種硫酸鹽類物質，其特點主要包括粘結性與腐蝕性。在安裝煙氣脫硝后，硫酸氫銨和硫酸銨就會直接粘貼在空預器換熱元件上，從而加快空預器換熱面腐蝕與堵塞的速度，給空預器換熱面的整體運行性能與安全性帶來不良影響。

為了避免火電廠鍋爐運行設備在安裝煙氣脫硝裝置后可能出現質量或者是安全問題，預防硫酸氫銨和硫酸銨粘貼在與空預器上進行沉積，確保鍋爐安全穩定運行，主要采取以下措施進行處理：①從更換材質屬性方面著手，利用搪瓷抗腐蝕性的材料替換火電廠中已有的空預器冷端換熱元件材質，從而實現耐腐蝕的目標；②對空預器冷端吹灰器的行程進行改變，例如，從原來的1.3m形成提高到2m行程，利用延伸空預器冷端恢復行程的手段，滿足提高吹灰壓力蒸汽的需求，進而有效避免空預器冷端因為積灰、低溫、堵塞及腐蝕影響鍋爐運行狀態。如圖1。

圖1 鍋爐煙氣脫硝凈化器

2 SCR脫硝裝置對鍋爐運行影響

2.1 鍋爐尾部受熱面

SCR脫硝技術主要是氨與煙氣中的三氧化硫與二氧化碳發生化學反應形成硫酸氫銨從而影響空預器的運行。由于SCR脫硝裝置使用的催化劑，其氧化作用會將煙氣中的二氧化硫氧化成三氧化硫，進而添加硫酸氫銨的生成量，和SNCR相比較，SCR會加大空預器腐蝕與堵塞的風險。防治措施為對氨和催化劑中二氧化碳轉換成三氧化碳的轉換率進行嚴格控制。據國外相關調查可知，SCR脫硝裝置中的氨逃逸量應控制在3～5uL/L，催化劑二氧化碳轉換成三氧化碳的轉換率控制在1～1.5%（摩爾比率）之間，比SNCR的控制值要低。如表1。

表1 比較SCR與SNCR脫硝裝置的特點

2.2 鍋爐熱效率

SCR脫硝裝置與SNCR脫硝裝置一樣會降低鍋爐的熱效率，但影響卻不一樣。SCR脫硝裝置會增加鍋爐散熱損失的機率，SCR脫硝裝置需要設置反應器并連接煙道，加大鍋爐散熱的面積。而鍋爐因為受設備空間與場地條件的影響，無法在鍋爐周圍安裝反應器，需要安裝在鍋爐廠房外面，這樣就加長了煙道，從而增加了散熱的損失。例如，某電廠的1臺100MW機組燃煤鍋爐，在鍋爐放外面安裝脫硝反應器，煙道長為71m。經過詳細計算，如果使用100mm厚度的硅酸鋁保溫材料來保溫時，煙氣通過反應器與煙道的溫度就會降低到8℃，鍋爐熱效率降低了0.3%。

2.3 引風機

SCR脫硝裝置反應器會增加煙道中煙氣側的阻力，進而加大引風機的電耗與功率。SCR脫硝裝置產生的煙氣阻力主要有煙道中沿程阻力、催化劑本身的阻力與局部阻力等。在反應器中催化劑一般使用分層布置，設置成2～3層，設計反應器中煙氣流速為6m/s，并對催化劑模件的標準尺寸進行設計，每1層催化劑反應過程對煙氣的阻力在200Pa左右。

3 結束語

綜上，受煙氣脫硝裝置的影響，鍋爐存在諸多問題，包括煙道系統阻力增大、反應器催化劑阻塞和空預器堵塞腐蝕等，從而給鍋爐運行效率帶來不良影響。因此，在設計火電廠煙氣脫硝裝置過程中，設計人員需考慮煙氣脫硝裝置可能給鍋爐運行帶來的影響。通過技術經濟對所制定的措施進行評估，選擇最為合理的裝置和運行工藝，從而為鍋爐運行的安全性與經濟性提供保障。

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TK227

A

1004-7344（2016）18-0260-02

2016-6-1

黃 梅（1975-），女，漢族，貴州修文人，助理工程師，大專，主要從事工作和研究方向為火電廠安全管理方面。