電廠煙氣脫硝裝置對鍋爐運行的影響研究

摘 要：隨著經濟的不斷發展，我國的工農業用電量不斷增大，電力行業也獲得了更多的發展機會，基礎設備和技術不斷更新。但是，也隨之帶來了較為嚴重的空氣污染，火力發電廠的燃煤機組中的鍋爐排放的煙氣，含有大量的氮氧化物，對于環境和人體都存在嚴重的威脅。為了保證電廠工作人員以及周邊居民的人身健康，減少對于環境的污染和破壞，鍋爐在排煙前要對煙氣進行脫硝處理，需要安裝相應的煙氣脫硝裝置。本文對煙氣脫硝裝置對于過濾運行產生的影響進行了分析，并提出了適當的安全防護措施。

關鍵詞：電廠；煙氣脫硝裝置；鍋爐；影響

前言

經濟的快速發展帶動了人們生活水平的提高，也帶動了能源的大量消耗。由于受到技術條件和資金等的限制，我國目前電力資源的主要來源仍然是火力發電廠。但是由于煤在鍋爐中燃燒后產生的煙氣含有大量的氮氧化物，如果直接排放在空氣中，會造成嚴重的污染，并對人們的健康產生威脅和影響。因此，必須在鍋爐中暗轉煙氣脫硝裝置，對鍋爐排煙進行適當的處理，去除煙氣中的氮氧化物之后，才能進行排放。

1 煙氣脫硝概述

防止環境污染的重要性，已作為世界范圍的問題而被尖銳地提了出來。隨著現代工業生產的發展和生活水平的提高，大氣污染成了人們十分關注的問題。二氧化硫作為大氣的重要污染源之一，其污染危害十分巨大，會對人體健康產生危害，導致高含量硝酸雨、光化學煙霧、臭氧減少等一些列問題的產生。因此，研究煙氣脫硫技術被許多國家列為防治大氣污染的重點，并相繼建成了一些工業規模的實用的處理裝置。火電廠煙氣脫硝裝置主要是用于去除鍋爐煙氣中的氮氧化物，方法有選擇性催化還原（SCR）和選擇性非催化還原（SNCR），是指通過氨或者其相應的衍生物，作為還原劑，與煙氣中的氮氧化物進行還原反應，從而生成無害的氮氣和水，達到去除氮氧化物的目的。SCR脫硝裝置的脫硝效率可以達到90%以上，遠遠高出SNCR的20%～50%，因此成為火電廠煙氣脫硝的首選。而SNCR技術由于運行經費較低，作為低氮氧化物燃燒技術的補充手段，仍然得到一定程度的使用。本文主要對SCR煙氣脫硝裝置對于鍋爐運行的影響進行分析。

2 SCR煙氣脫硝裝置對鍋爐的影響

2.1 增加煙道系統的阻力

通常情況下，煙氣脫硝系統SCR反應器安裝在省煤器出口和空預器入口前的高灰塵區域，這樣會造成整個系統煙道系統的阻力增大，煙氣排放不暢。對于待排放的煙氣而言，SCR脫硝裝置產生的煙氣阻力主要包括煙氣在煙道中的局部阻力、沿途阻力以及催化劑本身產生的阻力。催化劑在反應器中的布置是分層布置，一般為2+1層，而反應器中煙氣的設計流速約為6m/s，對于標準尺寸的催化劑模件，每層催化劑對于煙氣的阻力大致為200Pa。在安裝SCR脫硝裝置后，尾部煙道長度有所增加，也使得鍋爐的散熱損失增加，造成空預器入口處的煙氣溫度降低，一、二次風溫下降，空預器冷端的煙氣溫度也隨之降低。

2.2 造成SCR反應器催化劑的堵塞

所謂的催化劑堵塞，是指由于催化劑表面粉塵和化合物的沉積，導致催化劑的毛細孔堵塞或活性成分覆蓋的現象，會對催化劑與反應物的接觸造成阻礙，導致催化劑的活性降低，其中最主要的表現為飛灰顆粒沉積堵塞。催化劑的表面毛細孔被飛灰顆粒或其凝結物堵死后，會對鍋爐的運行安全造成極其巨大的危害，因此必須重點關注。可以對催化劑進行適當的更換或選擇，采用板式催化劑，相比于蜂窩狀的催化劑來說，其柔性更強，不容易被堵塞，也不需要經常性的清理。要在催化劑系統中配置多個伸縮式吹灰機，要按照2×4×2的形式進行分層布置，定期對催化劑進行吹灰。同時，要在SCR之前的煙道中安裝導流板，對煙氣流向進行疏導，可以有效減少飛灰的沉積，在反應室的第一次催化劑上方安裝濾網，對煙氣進行過濾，也可以有效較少灰塵的沉積。

2.3 造成空預器的堵塞和腐蝕

由于煙氣中過氧化硫的存在，使得煙氣的酸露點溫度較高，增加了對下游設備的酸腐蝕；同時，如果沒有對SCR反應器出口逃逸的氮氫化合物的含量進行有效控制，會使得其與煙氣中的過氧化硫產生反應，其反應公式如下：

NH3+SO3+H2O→NH4HSO4

NH4HSO4硝酸鹽具有較強的腐蝕性和粘結性，如果附著在空預器的換熱元件上，會加重空預器換熱面積的堵塞和腐蝕，產色號那個更大的危害。

為了防止這種現象的出現，保證鍋爐的正常運行，可以對空預器進行適當的改造，將空預器冷端換熱元件由原本的考登鋼更換為搪瓷抗腐蝕材料，將空預器的冷端吹灰器行程由原本的1.168m提高到2m，將吹灰蒸汽壓力由0.8MPa提高到1.2MPa，從而有效防止空預器冷端的堵塞和腐蝕。

2.4 預留SCR脫硝裝置的影響

通常情況下，SCR煙氣脫硝裝置必須參考鍋爐的運行情況進行分析后，才能選擇適當的參數設置，之后進行安裝。因此，鍋爐在建設時必須預留SCR脫硝裝置的安裝位置，這就對鍋爐的運行產生了一定程度的影響。

首先，影響鍋爐以及煙氣系統的設計。因為要預留SCR裝置的位置，在對鍋爐以及煙氣系統進行設計時，必須對裝置的位置和大小進行計算，太小無法進行安裝，而太大則會造成不必要的浪費，使得設計更加困難。

其次，影響工程的投資和施工進度。預留SCR脫硝裝置需要增加土地的占用量、鍋爐鋼結構的耗鋼量，土建基礎和尾部煙道的材料用量等，對工程造價會產生一定影響。預留SCR脫硝裝置的空間，必須對廠房進行適當的改造，增加其橫向尺寸，這就會導致廠房的整體面積增加，也使得建設的成本增加。由于需要對鍋爐的運行情況進行分析和數據收集，會使得工程的正式投入使用的時間延后，使得施工進度受到影響。

3 結束語

SCR煙氣脫硝技術適合與排氣量大，并且連續排氣的煙氣排放源，在火電廠鍋爐系統中使用，具備二次污染小，凈化效率高，技術成熟等優點，脫硝效率較高，但是，SCR裝置的缺點也比較明顯，其設備投資高，關鍵技術難度較大，要求煙氣溫度高，不能脫硫，煙氣易結露腐蝕后續設備和管道。因此，需要相關技術人員的努力解決。采用SCR脫硝裝置，必須設置適當的手段，減少其對于鍋爐運行的影響。對于煙道阻力的影響可以通過對煙道的設計和改造進行控制，對于鍋爐熱效率的影響可以通過減少煙道長度從而減少散熱面積進行控制，而預留位置經過精確的計算后，以可以將成本控制到最低。必須充分考慮其對于鍋爐運行造成的影響，在保證鍋爐安全經濟運行的前提下，減少煙氣對于環境的污染和破壞。

參考文獻

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作者簡介：賀峰（1984，6-），男，陜西神木人，本科，研究方向：發電廠電氣專業，脫硝工程技術。

焦林生（1972，7-），男，陜西神木人，本科，研究方向：發電廠熱動專業技術。

路娟（1984，10-），女，陜西榆林人，本科，研究方向：工程財務管理。

謝鐵軍（1980，2-），男，陜西榆林人，本科，研究方向：脫硝工程管理。