鍋爐省煤器分級改造技術研究

龔明燁

（湛江中粵能源有限公司，廣東 湛江524000）

1 SCR 脫硝裝置運行現狀及煙氣溫度對脫硝效率的影響

1.1 SCR 脫硝裝置運行現狀

在進行鍋爐省煤器分級改造之前，當鍋爐處于低負荷運行工況時，鍋爐SCR 脫硝裝置入口處的煙氣溫度低于300℃，無法滿足SCR 脫硝裝置持續穩定運行的溫度要求，在這種情況下就容易造成SCR 脫硝裝置退出運行，燃煤機組排放煙氣中的氮氧化物濃度也會超標。

1.2 煙氣溫度對脫硝效率的影響

在燃煤機組中對SCR 脫硝裝置產生影響的因素有幾種，主要包括煙氣溫度、氧氣的濃度、氨逃逸量等，其中影響脫硝裝置效率的重要因素是煙氣溫度。當煙氣溫度較低時，催化劑的活性降低，從而導致氮氧化物的脫除效率的降低，并且噴入的NH3會與煙氣中的SOx發生相應的反應生成（NH3）2SO4，在催化劑的表面上附著。根據氨的逃逸率以及生成（NH3）2SO4的濃度的不同，當溫度條件處于150～230℃或者以下范圍時，在空氣預熱器的低溫區域中可能會發生結露現象，硫酸氫銨具有極強的腐蝕性，并且隨著溫度的降低結露的現象也會越來越嚴重。同時，具有堿性特點的煙灰會迅速粘附在其上面，在吸收酸露或會形成相應的水泥附著物，并且很難進行清除。當煙氣溫度處于較高狀態時，NH3會和氧氣發生相應的反應，這就會導致煙氣中的NO3增加，所以在進行鍋爐設計和運行的過程中，需要注重的是選擇和控制好煙氣溫度。

2 鍋爐省煤器分級改造技術

2.1 省煤器分級改造指導思想

在進行鍋爐省煤器分級改造的過程中，按照鍋爐的相關設計值，設計進口煙溫的時候，不但要考慮SCR 脫硝裝置在低負荷狀態下的進口煙溫滿足相應的噴氨要求，而且也要考慮在滿負荷狀態下，SCR 脫硝裝置進口煙溫要低于400℃。同時，在進行省煤器改造的過程中，過熱蒸汽、再熱蒸汽參數不會受到相應的影響，鍋爐的各項參數也基本不變，并且鍋爐運行控制的方式也保持不變。考慮到節省布置空間、減少荷載量等因素，需要新增加相應的省煤器。

2.2 省煤器分級

將鍋爐原有的省煤器的低溫部分受熱面進行拆除，而剩余的受熱面就稱為二級省煤器，可減少SCR 脫硝反應器前二級省煤器的吸熱量，從而能夠有效提高SCR 脫硝裝置的入口煙溫。同時，在SCR 脫硝裝置的出口煙道內，新增加一些省煤器的受熱面，這些受熱面被稱為一級省煤器。省煤器分級改造技術不但能夠有效保持整個省煤器的吸熱量基本不變，而且能夠有效提高二級省煤器的出口煙溫，這樣就能夠在機組低負荷煙氣溫度過低的情況下，解決SCR 脫硝裝置無法正常運行的問題。省煤器進行分級改造前后情況如圖1-2 所示。

圖1 常規省煤器

圖2 省煤器分級

2.3 省煤器分級改造技術中的關鍵技術問題

2.3.1 確定SCR 對機組負荷適用范圍

根據燃煤機組需要參與電網深度調峰相關要求，在進行改造的過程中，要保證SCR 脫硝裝置能夠適應40%～100%的額定負荷，所以做好省煤器分級改造基礎數據的統計是十分重要的。要對SCR 脫硝裝置催化劑的設計工作溫度范圍進行統計，以及催化劑允許使用的溫度范圍；當機組在40%～100%的額定負荷時，對SCR 脫硝裝置的入口煙氣溫度范圍進行設計，SCR脫硝裝置入口煙氣溫度的實際范圍；燃燒機組年度催化劑偏離使用的上下限溫度范圍，以及SCR 退出運行時間等，這些數據都是進行省煤器改造成功的基礎。

2.3.2 確定省煤器分級SCR 裝置入口煙氣溫度

在對省煤器進行分級改造的時，對煙氣溫度提升的范圍進行合理的確定是主要考慮的問題，所以需要對原來省煤器拆除受熱面面積進行準確的計算，以及SCR 脫硝裝置入口煙氣溫度，t=f（S二級），其中S二級是二級省煤器的面積。如果二級省煤器的出口煙氣滿足不了催化劑所需要的安全運行溫度要求，出現過高或者過低的溫度，都會對SCR 脫硝裝置的正常運行造成一定的影響，特別是在夏季的時間里，燃煤機組處于較高的負荷運行時，二級省煤器的出口溫度會超過催化劑的允許溫度。

2.3.3 控制好省煤器的出口給水欠焓

在對省煤器進行分級后，為了有效控制一級省煤器的出口煙氣溫度，與原來省煤器面積相比，需要在一定程度上增加一級省煤器和二級省煤器的面積，這時給水溫度就會升高，導致降低了二級省煤器的出口給水焓，通過對原省煤器割掉面積和一級省煤器增加面積進行熱力計算進行控制。省煤器的出口給水欠焓，Δt=f（S一級、S二級），其中S一級是一級省煤器的面積，S二級是二級省煤器的面積。

2.3.4 鍋爐效率的控制

SCR 脫硝裝置最低運行負荷一般不高于40%額定負荷，在進行省煤器分級后，排煙溫度保持與改造前一樣，鍋爐效率也及基本不變，主、再熱蒸汽溫度也保持不變，過、再熱器減溫水量與改造前相比較也基本不變。所以在對省煤器進行改造后，鍋爐的主要性能指標與改造前相比較基本相同。省煤器分級控制鍋爐效率為η=f（S一級、S二級）。

3 鍋爐省煤器分級改造后效果

經過對省煤器進行分級改造后，鍋爐主蒸汽流量達到一定程度時，SCR 脫硝裝置的進口煙溫能夠達到相應的溫度；當省煤器后二側煙溫和省煤器出口水溫達到一定數值時，省煤器進口煙溫和出口水溫與改造前進行比較，基本不變。省煤器出口水溫以及排煙溫度也基本沒有出現什么變化，在進行改造后，鍋爐的總體性能包括汽溫、減溫水量等基本都保持原狀。在對省煤器進行改造后，鍋爐的低負荷煙溫提升20℃以上，SCR 脫硝裝置入口處的煙溫均在300～400℃之間，在SCR 脫硝裝置所要求的工作煙溫范圍內，可以保證在低負荷狀態下，脫硝裝置能夠進行正常的運行。

綜上所述，采用省煤器分級改造技術進行相應的改造，能夠有效提高SCR 入口的排煙溫度，并有效改善SCR 的運行效率。鍋爐省煤器分級改造技術在應用時較為簡單，對鍋爐效率具有較小的影響，在運行中也不需要進行相應的調整，可以有效指導機組進行深度調峰，滿足鍋爐煙氣達到相應的排放標準。鍋爐SCR 脫硝裝置能夠進行穩定的運行，既可以延長催化劑的使用壽命，也能夠實現燃煤機組在深度調峰時產生的NOx達到排放的標準。