電廠SCR煙氣脫硝對鍋爐運行影響與預控研究

【摘 要】隨新《環境保護法》的實施，國家環境保護政策日趨嚴格，對SCR煙氣脫硝裝置及鍋爐的的安全穩定運行提出更高要求。本文根據SCR煙氣脫硝裝置的運行要求及電廠實際，分析了黔東電廠加裝SCR煙氣脫硝裝置后對鍋爐系統安全經經濟運行的影響及采取的對策，為電廠提供信息指導。

【關鍵詞】SCR；鍋爐；影響；對策

前言

2012年1月1日實施的國家標準《火電廠大氣污染物排放標準》GB13223-2011中明確：自2014年7月1日起，現有火力發電鍋爐執行氮氧化物（以NO2計）排放限值為200mg/m3。為貫徹落實新《環增保護法》及國家“十二五”減排總量計劃，2015年3月9日貴州省環境保護廳下發《關于進一步明確火電廠總量減排管理要求的通知》中指示：各火電企業要著力解決低溫低負荷時段脫硝設施退出的問題，確保脫硝設施投運率達至90%以上，全年綜合脫硝效率不低于75%。必須實現達標排放，氮氧化物排放濃度應控制在機組對應標準排放限值的80%以下。按要求：我廠氮氧化物排放濃度應控制在160mg/m3以下，預計2019年實現超低排放。

1、我廠SCR煙氣脫硝簡介

SCR 煙氣脫硝是目前最成熟的煙氣脫硝技術，它是一種爐后脫硝方法。該類技術通過將氨（NH3）作為還原劑噴入煙氣中，在金屬催化劑作用下，選擇性地與煙氣中的NOx發生還原反應，生成無害的氮氣（N2）和水（H2O），從而達到脫除氮氧化物的目的。在SCR中使用的催化劑大多以TiO2為載體，制成蜂窩式型，反應時通常要求煙氣溫度在320℃～420℃間。如果反應溫度偏低，催化劑的活性會降低，導致脫硝效率下降，且如果催化劑持續在低溫下運行會使催化劑發生永久性損壞；如果反應溫度過高，NH3容易被氧化，氮氧化物生成量增加，還會引起催化劑材料的相變，使催化劑的活性退化。

既要控制達標排放，又要保證鍋爐安全穩定經濟運行，同時由于市場原因入廠入爐煤質不穩定等客觀因素，對機組運行人員提出了更高的要求。

2、對鍋爐運行的影響

2.1對鍋爐效率的影響

（1）熱量損失。安裝SCR脫硝系統后，鍋爐煙道長度增加，散熱表面積增加，熱量損失增加。同時煙氣通過脫硝系統后煙溫會降低6℃左右，對鍋爐效率將會產生一定的影響。

（2）空預器換熱元件堵塞，排煙溫度升高。NH3和SO3反應生成NH4HSO4（硫酸氫氨），NH4HSO4在溫度180～200℃的環境中呈“鼻涕”狀的粘性物結鹽，其與煙氣中的飛灰顆粒物極易粘附在空預器換熱面上，使空預器換熱元件臟污影響空預器的換熱效果，造成排煙溫度升高，鍋爐效率降低。

（3）空預器漏風率增大。煙氣通過SCR脫硝系統以后的前后煙風差壓增加1kPa左右，為了使爐膛內部壓力平衡，引風機的出力將有所增加，從而導致空預器內部煙氣壓力降低，使空預器煙/風壓差增大，導致空預器漏風率增加，鍋爐效率降低。

2.2對煙道阻力的影響

SCR脫硝裝置使煙氣阻力增加1kPa左右，而且蜂窩式催化劑容易積灰堵塞，且隨著運行時間的增長，催化劑堵塞程度也越嚴重，將導致引風機的電耗增加，現在設計的SCR脫硝系統均不設計旁路系統，如果催化劑堵塞嚴重，將直接影響鍋爐的安全、穩定運行。

2.3對空預器的影響

相比較來說，SCR脫硝裝置對空預器的影響更為突出。主要原因是NH4HSO4的腐蝕性和黏結性。NH4HSO4于灰塵一起粘附在空預器的換熱元件上，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。SCR脫硝裝置氨逃逸率超過設計值時將會造成大量的NH4HSO4生成，致使空預器嚴重堵塞，這將造成引風機電耗增加，一次風機母管壓力波動大等情況。

另外，燃用高硫煤時，煙氣中SO3含量較高，只要煙氣中有0.05‰的SO3，煙氣的露點即可提高到150℃以上。同時NH3和氮氧化物反應產物為H2和H2O，因此空預器的低溫段就可能有硫酸溶液凝結在換熱元件上，造成空預器的低溫腐蝕。

3、預控措施

3.1減少SCR脫硝催化劑積灰

煙氣中灰塵的含量與煤種的灰份、燃燒調整有很大關系，但影響脫硝催化劑積灰的因素還與省煤器輸灰系統運行情況、脫硝吹灰器等有關。省煤器輸灰系統不能正常工作，將會使大量的灰塵帶入脫硝上層催化劑，即便加強脫硝系統吹灰仍不能避免蜂窩狀催化劑的堵塞。由于脫硝裝置的吹灰器能起到很好的作用。我廠設置脫硝聲波吹灰器和蒸汽吹灰器。機組運行中，定期檢查和試驗聲波吹灰器良好，確?？煽客度搿．敶呋瘎┎顗涸龃髸r，應及時投入蒸汽吹灰。在投運蒸汽時一定要充分的疏水，確保蒸汽有50℃過熱度，否則會造成灰塵結塊加劇堵塞催化劑和對催化劑造成水蝕，影響催化劑的使用壽命。機組停運期間，嚴格執行逢停必檢制度，定期檢查NH3噴口情況及催化劑積灰情況，并及時進行積灰人工清理。

3.2改造空預器傳熱元件

安裝SCR脫硝工藝的空預器在防止起低溫段腐蝕、積灰堵塞和清洗方面需要進行特殊設計。為防止由于空預器臟污使傳熱效果降低，或空預器堵塞導致被迫停爐事件的發生，空預器低溫段傳熱元件應采用搪瓷表面傳熱元件。一方面是搪瓷表面可以隔離腐蝕物與金屬接觸，其表面光潔，易于清洗；另一方面是搪瓷層穩定性好，耐磨損，使用壽命命長。

3.3加強空預器吹灰

在運行過程中，空預器積灰結鹽堵塞是在所難免的。我廠進行SCR脫硝系統改造后，在空預器原有兩支冷端吹灰器的同時增加兩支熱端蒸汽吹灰器。通過增加空預器吹灰自動程控邏輯加強吹灰，尤其應加強空預器低溫段的吹灰，同時通過外委專業吹灰廠家人員進行吹灰系統的運行維護。

3.4定期對空預器進行沖洗

增加空預器在線高壓水堿洗裝置，在必要情況下可保證在機組運行中投運在線高壓水沖洗系統，及時清理積灰結鹽。同時在機組停運等級檢修期間，吊出空預器換熱無件進行離線高壓清洗，并對損壞元件進行更換。停機后進行空預器高壓清洗時，有條件的話盡量采用自然風干方法，嚴禁啟動引送風機進行強制通風干燥，防止爐內及煙道積灰被空氣預熱器金屬表面水膜吸附造成二次污染。

3.5控制氨逃逸率

為減少脫硝裝置運行時對鍋爐的影響，控制NH4HSO4的生成量就顯得尤為重要。生成NH4HSO4的反應速率主要與溫度、煙氣中氨氣、SO3及水含量有關。對于實際運行的火電機組，鍋爐煙氣中SO3及水的含量無法控制。因此，必須嚴格控制氨的逃逸率。

（1）嚴格控制NH3的噴入量，防止NH3過量而造成氨逃逸，正常情況下應控制氨逃逸率不超過3ppm。

（2）保持催化劑的活性。SCR脫硝催化劑的壽命一般在5～6年，因此SCR脫硝裝置運行一段時間后，催化劑活性會逐漸衰減，脫硝效率將會降低，氨逃逸率將會增加。

（3）加強脫硝裝置的維護工作，確保脫硝進、出口氮氧化物數據的準確性，為運行人員提供可靠的調整依據。

（4）對每日的耗氨量進行比對，避免有過量噴氨情況。

3.6控制入口氮氧化物

（1）合理摻配煤質。燃煤揮發分直接影響氮氧化物的生成量。實驗證明，揮發分越低在燃燒過程中越易生成氮氧化物。通過對入廠煤按熱質、硫份、揮發份高低進行分區存放，根據機組負荷情況對磨煤機進行分倉分時段上煤，保證入爐煤質揮發份不低于12%，降低氮氧化物的生成量。

（2）在保證安全前提下，適當提高氧量運運行。經驗證明，通過開大燃燒器上拱A、B風門開度進行煤粉燃燼補氧，同時適當增加總風量至（3.0～4.2）%氧量情況下，可保證煤粉燃燒充分燃燼，減少CO生成，降低爐內還原氛圍，減少氮氧化物生成。

（3）通過對SCR脫硝裝置后煙氣分析試驗確定脫硝入口不同NOx指標所對應的噴氨調整門開度，不定期進行優化調整。

（4）機組啟動時特別是在機組升溫、升壓到機組并網間，應特別注意控制氮氧化物排放控制，此階段應盡量減少汽水工質浪費，高、低壓旁路開度控制不宜過大，適當降低凝汽器真空，以達到減少燃料量的目的，從而減少氮氧化物的生成。

（5）有條件的可增加低氮燃燒器，盡量減少氮氧化物生成量。

3.7減少空預器漏風

空預器漏風量較大時使排煙溫度大幅下降，特別是在冬季負荷較低時會使空預器堵塞惡化，使鍋爐供養不足限制機組帶負荷能力，強待負荷時會造成送風機失速及低負荷時造成引風機搶風，嚴重時造成被迫停爐，因此停爐后應對空預器密封片檢查及進行更換。

3.8綜合治理

（1）在冷端綜合溫度不能滿足要求的情況下，送風再循環保持全開。

（2）投油穩燃期間，空預器連續吹灰。

（3）深度調峰期間，原則上保留高、中揮發分煤種的磨煤機運行，調整磨煤機及火嘴運行方式，盡可能控制入爐煤含硫量不高于9500mg/NM3。

（4）機組停運后，及時關閉主汽吹灰手動門，噴氨調門前、后手動門。

（5）機組停運后待爐內為負壓狀態時才能停運稀釋風機。

（6）鍋爐點火期間，應盡快將空預器吹灰汽源切換至主汽汽源，以保證空預器吹灰效果。

（7）我廠#2爐空預器堵塞較為嚴重，其主要原因為空預器漏風較大，如空預器堵塞嚴重的話排煙溫度會升高，但我廠#2爐排煙溫度一直偏低，造成送風經空預器到引風機入口短路，長時間就會加劇空預器堵塞及爐膛燃燒供氧不足，因此治理空預器漏風將會成為防止堵塞的關鍵。

4、結束語

SCR脫硝裝置不可避免地對鍋爐安全經濟運行帶來負面影響，比如效率降低、經濟性下降、空預器堵塞、運行維護工作量增加、安全性降低等。所以我們要不斷探究和充分考慮各種風險，確保鍋爐安全、經濟、環保運行。

參考文獻：

[1]西安熱工研究院 《火電廠SCR煙氣脫硝技術》 中國電力出版社 2013.7

[2]孫克勤 鐘秦 《火電廠煙氣脫硝技術及工程應用》化學工業出版社 2007.2

[3]貴州黔東電力有限公司 《600MW火力發電機組集控運行規程》2018.12

作者簡介：

王恩，男，貴州貴陽人，技師，主要從事火電廠集控運行工作。

（作者單位：貴州黔東電力有限公司）