省煤器煙氣旁路對SCR脫硝系統(tǒng)及空預(yù)器的作用

摘要：由于機組低負荷運行時，SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的入口煙氣溫度低于最低噴氨溫度，造成SCR煙氣脫硝系統(tǒng)無法正常運行。因此，我公司在煙氣脫硝改造時設(shè)置省煤器煙氣旁路。在日常低負荷工況下，省煤器煙氣旁路為SCR脫硝系統(tǒng)催化劑提供最佳的工作溫度，取得了良好的效益。

關(guān)鍵詞：省煤器;煙氣旁路;SCR;低負荷;硫酸氫銨

1.概述

因SCR催化劑一般為TiO2+V2O5，其工作溫度范圍為310～400℃，最佳反應(yīng)溫度約為370℃，最低工作溫度約為300℃。脫硝系統(tǒng)入口煙溫對SCR催化劑有較大影響，脫硝入口煙氣溫度較低時，一是催化劑活性會降低;另外，還原劑氨與煙氣中的SO3反應(yīng)生成的硫酸氫銨會沉積在催化劑上，進一步降低催化劑的活性，甚至造成催化劑不可逆的活性降低;而且，硫酸氫銨在溫度低于147～204℃時會液化成粘性極強的膠狀，與灰結(jié)合粘結(jié)在空預(yù)器傳熱元件上，造成堵塞和腐蝕。

在鍋爐低負荷時，SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的入口煙氣溫度低于最低噴氨溫度。如果此時噴氨，會造成脫硝效率降低，氨逃逸升高，甚至會造成催化劑中毒等后果。在此種情況下，傳統(tǒng)的做法為：在鍋爐低負荷時入口煙氣溫度低于噴氨溫度時，停止噴氨。但是，面對國家越來越嚴格的環(huán)保要求，此種做法已經(jīng)無法滿足環(huán)保要求，只適用于短時間的鍋爐低負荷，如長時間處于低負荷的情況，此種方法則不適用。

2.本工程的實際狀況

根據(jù)鍋爐廠原設(shè)計的熱力計算表數(shù)據(jù)，本工程機組在不同負荷下省煤器出口煙溫設(shè)計值分別為：262℃（40%THA）、308℃（75%THA）、333℃（THA）、336℃（TRL）和342℃（100%BMCR）。機組日常運行負荷范圍約為150～300MW，根據(jù)改造前摸底性能試驗發(fā)現(xiàn)，在不同負荷下省煤器出口煙溫實際測量值分別為：288℃（160MW）、311.4℃（225MW）、340℃（300MW）。機組在低負荷時省煤器出口煙溫低于SCR催化劑能適應(yīng)的運行溫度310～400℃，無法滿足SCR脫硝催化劑的運行要求。脫硝系統(tǒng)入口煙氣參數(shù)見下表。

根據(jù)上表看出，必須采取可靠措施有效提高鍋爐低負荷時的SCR煙氣脫硝系統(tǒng)入口煙氣溫度，使其不低于最低噴氨溫度，方可使進入SCR反應(yīng)器的煙氣達到或高于最低噴氨溫度310℃，達到保護催化劑和空預(yù)器的目的。根據(jù)本工程的實際運行情況，選擇增加省煤器旁路，在低負荷時通過旁路調(diào)整來保證脫硝入口煙氣溫度高于脫硝運行最低工作溫度，是最切實可行的方案。可以有效地控制硫酸銨鹽沉積在催化劑和空預(yù)器傳熱元件表面，保證脫硝催化劑和空預(yù)器傳熱元件的清潔，防止短期失效和堵塞。

3.省煤器旁路的運行原理：

加裝省煤器旁路就是從省煤器前引出一路高溫煙氣，與省煤器出口較低溫度煙氣混合，使進入SCR反應(yīng)器的煙氣達到或高于最低噴氨溫度，達到保護催化劑的目的，同時保證對下游設(shè)備造成的影響降到最低。

省煤器高溫旁路煙道接口位置：進口位于省煤器上部的鍋爐煙道后包墻;出口位置反應(yīng)器進口煙道噴氨格柵前的傾斜煙道段。組成部分：每個旁路煙道上設(shè)有1個非金屬膨脹節(jié)、各1組電動調(diào)節(jié)擋板和電動隔離擋板門。

在省煤器旁路與省煤器出口主煙道各設(shè)置一個可調(diào)的煙氣擋板。測量省煤器進出口煙溫，來調(diào)節(jié)通過省煤器旁路與省煤器出口煙道的煙氣量，以混合后煙氣溫度達到噴氨溫度為準。

4.運行控制注意事項：

1）正常運行中脫硝裝置入口溫度高于310℃，保證省煤器旁路擋板處于嚴密關(guān)閉狀態(tài)，防止泄漏引起脫硝入口煙氣超溫。在脫硝裝置入口溫度低于310℃時，調(diào)節(jié)省煤器旁路擋板開度調(diào)溫，保證該溫度在310℃以上運行。在機組啟動初期鍋爐點火后或機組滑壓停機前，可通過調(diào)節(jié)省煤器擋板開度快速提高脫硝和空預(yù)器入口煙溫。

2）旁路開啟后需注意鍋爐汽溫的變化并及時進行調(diào)整。

3）旁路擋板的調(diào)整需與低溫省煤器的調(diào)整配合進行，保證高煙溫的熱量回收。

1、省煤器旁路的優(yōu)缺點：

1）優(yōu)點：

使低負荷時也能實現(xiàn)脫硝裝置正常投入運行，使脫硝裝置對鍋爐的負荷適用范圍更廣泛，可以實現(xiàn)全工況投運脫硝系統(tǒng)。

2）缺點：

從鋼結(jié)構(gòu)上看，加裝省煤器旁路需要對鍋爐本體的鋼結(jié)構(gòu)做移位和取消斜拉撐后的局部補強等較大改動，必須要原鍋爐廠做鋼結(jié)構(gòu)核算。

從受熱面結(jié)構(gòu)上看，改造工程在加裝省煤器旁路時，需要對省煤器整體下移，改造工程量增大，需重點關(guān)注焊接質(zhì)量。

從運行上看，在低負荷時省煤器旁路投入運行時，理論上經(jīng)過省煤器的煙氣量變少，汽包來水溫度將有一定程度的下降，但是經(jīng)過實際運行證明，此部分影響極為微小，基本不造成影響。

在低負荷時，經(jīng)過省煤器旁路的煙氣不參與省煤器的換熱，必然造成鍋爐排煙溫度升高，但升高幅度達不到高負荷時段的排煙溫度，仍在合理范圍內(nèi)。

主煙道原設(shè)計有5個葉片的風門擋板，用于聯(lián)合省煤器旁路煙道調(diào)節(jié)門一起調(diào)節(jié)SCR入口煙溫，后檢查發(fā)現(xiàn)下部3個葉片磨損嚴重，并詢問運行人員此門沒有實際開啟過，僅開啟省煤器旁路煙道調(diào)節(jié)門即可實現(xiàn)SCR入口煙溫達到最低噴氨溫度。經(jīng)改造廠家核算后，保留風門擋板的上部2個葉片即可滿足配合省煤器旁路煙道調(diào)節(jié)門調(diào)節(jié)SCR入口煙溫的作用，對此調(diào)節(jié)門進行了優(yōu)化，將下部3個磨損嚴重的葉片徹底割除，不再恢復(fù)，并在一定程度上降低煙道阻力。

2、改造效果：

1）脫硝改造后的脫硝效率測試結(jié)果見表7-1，可以看出：在低負荷工況（180MW）下SCR脫硝效率仍能達到84%以上，入口煙氣溫度可以達到310℃以上。

4.結(jié)論

省煤器煙氣旁路的改造，使低負荷時也能實現(xiàn)脫硝裝置正常投入運行，使脫硝裝置對鍋爐的負荷適用范圍更廣泛，可以實現(xiàn)全工況投運脫硝系統(tǒng)，對于維持SCR系統(tǒng)脫硝效率有著很好的作用，在脫硝改造工程中具有較高的推廣價值。

參考文獻

[1]朱崇兵，等. SO2 氧化對SCR 法煙氣脫硝的影響[J].鍋爐技術(shù)

[2]朱崇兵，等. V2O5-WO3/TiO2 煙氣脫硝催化劑的載體選擇[J]. 中國電機工程學報

[3]陳慧雁，等. W 火焰 600 MW 超臨界鍋爐中SCR脫硝島的設(shè)計要求[J].電力環(huán)境保護

[4]華潤東北電力工程有限公司《鍋爐煙氣脫硝裝置性能試驗報告》

作者簡介：高鵬 男，河南駐馬店，助理工程師，火電廠脫硫脫硝技術(shù)管理