火電廠SCR煙氣脫硝裝置對鍋爐安全運行的影響分析

薛學(xué)敏/山西漳電同華發(fā)電有限公司生產(chǎn)管理部

火電廠SCR煙氣脫硝裝置對鍋爐安全運行的影響分析

薛學(xué)敏/山西漳電同華發(fā)電有限公司生產(chǎn)管理部

目前我國對電能需求量不斷增加，但電能的生產(chǎn)企業(yè)還是以火電廠為主，火電廠發(fā)電是利用燃煤鍋爐通過汽輪機(jī)將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，在這個過程中不僅能源消耗較大，而且還會對環(huán)境帶來較大的影響。特別是當(dāng)前環(huán)境問題越來越受到關(guān)注，所以在當(dāng)前許多火電廠中都開始應(yīng)用脫硝裝置，這有效的降低了火電廠煙氣所給環(huán)境帶來的影響，但脫硝裝置的應(yīng)用，在很大程度上對鍋爐運行的安全性帶來了較大的影響。文中對SCR脫硝系統(tǒng)的主要組成入手，對SCR法脫硝對鍋爐運行的影響進(jìn)行了分析，并對應(yīng)用SCR脫硝裝置后鍋爐安全經(jīng)濟(jì)的運行措施進(jìn)行了闡述，另外對脫硝系統(tǒng)投運及運行時的注意事項進(jìn)行了說明。

脫硝裝置SCR；脫硝系統(tǒng)；鍋爐；安全運行；措施；注意事項

前言：近年來，人們越來越關(guān)注環(huán)境保護(hù)問題。火電廠所排放的煙氣所給環(huán)境帶來的影響非常大，為了更好的降低煙氣中的有害氣體，目前許多電廠都利用脫硝裝置，特別是利用催化還原的SCR裝置來提高脫硝的效率。這種工藝能夠有效的將煙氣中的氮氧化物脫除掉，將煙氣中的氮氧化物利用還原劑氨來使其生成氮氣和水，從而降低煙氣給環(huán)境帶來的污染。目前這種工藝較為成熟，而且在電廠中應(yīng)用的較廣泛，但SCR脫硝裝置的應(yīng)用對鍋爐運行的經(jīng)濟(jì)性和安全性都帶來了較大的影響，所以需要采取必要的措施消除其影響，確保鍋爐的穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運行。

一、SCR脫硝系統(tǒng)主要組成

SCR脫硝系統(tǒng)由兩部分組成，即脫硝氨站和脫硝反應(yīng)區(qū)，在脫硝氨站內(nèi)會設(shè)置有兩臺液氨蒸發(fā)器，在運行狀態(tài)下時由一臺蒸發(fā)器運轉(zhuǎn)，另一臺處于備用狀態(tài)，同時還會設(shè)置有二臺液氨儲液罐、噴淋系統(tǒng)、洗眼沐浴系統(tǒng)、廢水系統(tǒng)和氨泄漏檢測裝置。而在脫硝反應(yīng)區(qū)內(nèi)也會每臺鍋爐配置一套氨稀釋系統(tǒng)，同時配置二臺稀釋空氣風(fēng)機(jī)，處于一運一備的運行狀態(tài)下。同時還要在每層都要布置4支蒸汽吹灰槍，一臺爐需要布置16支蒸汽吹灰槍，這樣能夠有效的將催化劑表面的積灰清除掉，同是由兩臺SCR反應(yīng)器提供氣態(tài)氨來設(shè)置成兩套注射柵格。

火電廠利用SCR脫硝裝置后，利用氨作為還原劑，將煙氣中的氮氧化物還原為氮氣和水，有效的降低了煙氣中有害的氣體的含量。但煙氣脫硝裝置的應(yīng)用，會給鍋爐的運行帶來較大的影響，所以需要通過減少SCR脫硝催化劑的積灰、對空預(yù)器傳熱元件進(jìn)行沖洗和改造、控制氨逃逸率等預(yù)防措施來確保鍋爐安全經(jīng)濟(jì)的運行。

二、SCR法脫硝對鍋爐運行的影響

1.對鍋爐效率的影響。

（1）熱量損失.

通過安裝SCR脫硝系統(tǒng)后，由于會導(dǎo)致煙溫有所降低，從而會對鍋爐運行的效率產(chǎn)生一定的影響，導(dǎo)致鍋爐的熱量有所損失。

空預(yù)器換熱元件堵塞，是排煙溫度升高由于煙氣中含有氨氣和三氧化硫，這種氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成硫酸氫氨，而硫酸氫氨180～200℃的溫度環(huán)境下會呈現(xiàn)為粘性物質(zhì)，這樣就會導(dǎo)致在空預(yù)器高溫段和低溫段處這些粘性的硫酸氫氨吸附大量煙氣中的灰塵，并粘附于空預(yù)器的換熱器表面上，從而導(dǎo)致空預(yù)器換熱器元件呈現(xiàn)臟污狀態(tài)，影響到空預(yù)器的換熱效果，從而導(dǎo)致排煙溫度升高，而鍋爐效率降低。

（2）空預(yù)器漏風(fēng)率增大。

當(dāng)安裝SCR脫硝系統(tǒng)后，煙氣的壓降將會增加，這樣就會導(dǎo)致爐膛內(nèi)部壓力呈現(xiàn)不平衡的狀態(tài)，在這種情況下，只能增加吸風(fēng)機(jī)的出力，這勢必會導(dǎo)致空預(yù)器內(nèi)部煙氣壓力有所降低，使空預(yù)器風(fēng)壓和煙壓之間的差值增大，空預(yù)器發(fā)生漏風(fēng)的可能性提升，使鍋爐運行的效率受到較大的影響。

2.對煙道阻力的影響。SCR脫硝裝置使煙氣阻力增加500Pa左右，而且對蜂窩式催化劑容積積灰堵塞，且隨著運行時間的增長，催化劑堵塞程度也越嚴(yán)重，將導(dǎo)致吸風(fēng)機(jī)的電耗增加，現(xiàn)在設(shè)計的SCR脫硝系統(tǒng)均不設(shè)計旁路系統(tǒng)，如果催化劑堵塞嚴(yán)重，將直接影響鍋爐的安全、穩(wěn)定運行。

3.對空預(yù)器的影響。SCR脫硝裝置對空預(yù)器的影響十分大，這是由于硫酸氫氨具有一定的腐蝕性和黏結(jié)性，會導(dǎo)致吸附于一定的灰塵并粘附于換熱元件上，從而對換熱效果帶來較大的影響，而在低溫段，對空預(yù)器還會產(chǎn)生一定的腐蝕作用，從而導(dǎo)致空預(yù)器積灰。同時在當(dāng)安裝SCR脫硝裝置后一旦氨逃逸率超出設(shè)計值時，則會導(dǎo)致硫酸氫氨產(chǎn)生量的地閘，從而導(dǎo)致空預(yù)器傳熱元件的嚴(yán)重堵塞，這將造成吸風(fēng)機(jī)電耗增加，一次風(fēng)機(jī)母管壓力波動大等情況。

三、用SCR脫硝裝置后鍋爐安全經(jīng)濟(jì)的運行措施

1.減少SCR脫硝催化劑積灰情況。省煤器疏灰系統(tǒng)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(qiáng)脫硝系統(tǒng)吹灰仍不能避免蜂窩狀催化劑的堵塞。用于脫硝裝置的吹灰器有聲波和蒸汽吹灰兩種方式，聲波吹灰器在灰量較小時效果較為明顯，并能對徹底吹除邊角的積灰。但灰量較大時耙式蒸汽吹灰器能起到很好的作用。當(dāng)在投入蒸汽吹灰時，一定要充分的疏水，否則會造成灰塵結(jié)塊堵塞催化劑或?qū)Υ呋瘎┰斐伤g，影響催化劑的使用壽命。

2.空預(yù)器傳熱元件及沖洗改造。安裝SCR脫硝工藝的空預(yù)器在防止起低溫段腐蝕、積灰堵塞和清洗方面需要進(jìn)行特殊設(shè)計。空預(yù)器低溫段傳熱元件應(yīng)采用搪瓷表面?zhèn)鳠嵩Ｒ环矫媸翘麓杀砻婵梢愿綦x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(wěn)定性好，耐磨損，使用壽命命長。在空預(yù)器吹灰器選型時可以考慮采用雙介質(zhì)吹灰器（蒸汽和水），實現(xiàn)對空預(yù)器在線水沖洗。正常運行時采用蒸汽定期吹灰，空預(yù)器堵塞嚴(yán)重時采用高壓水沖洗。

3.加強(qiáng)吹灰，定期對空預(yù)器進(jìn)行沖洗

SCR脫硝系統(tǒng)在運行過程中，催化劑和空預(yù)器積灰堵塞是在所難免的，必須堅強(qiáng)SCR反應(yīng)器區(qū)域和空預(yù)器的吹灰，尤其應(yīng)加強(qiáng)空預(yù)器低溫段的吹灰。發(fā)現(xiàn)煙道阻力增大時，及時對催化劑進(jìn)行清理，發(fā)現(xiàn)空預(yù)器進(jìn)、出口差壓增大，應(yīng)及時水沖洗。

4.控制氨逃逸率。為減少脫硝裝置運行時對鍋爐的影響，控制硫酸氫氨的生成量就顯得尤為重要。生成硫酸氫氨的反應(yīng)速率主要與溫度、煙氣中氨氣、SO3及水含量有關(guān)。對于實際運行的火電機(jī)組，鍋爐煙氣中SO3及水的含量無法控制。因此，必須嚴(yán)格控制氨的逃逸率。

四、脫硝系統(tǒng)投運及運行時的注意事項

一是脫硝應(yīng)該在規(guī)定的進(jìn)口煙氣溫度范圍內(nèi)投運，煙氣溫度太低會生成銨鹽，太高都會造成催化劑徹底失去活性；

二是入口煙氣溫度過高，容易引起催化劑的燒結(jié)現(xiàn)象，煙氣溫度大于450℃時，將會導(dǎo)致催化劑的損毀；

三是由于三氧化硫和氨氣反應(yīng)會生成硫酸氫銨，硫酸氫銨的沉積容易造成預(yù)熱器堵塞。因此脫硝系統(tǒng)運行時入口處的煙氣溫度應(yīng)高于硫酸氫銨的露點溫度10℃以上。硫酸氫銨的露點溫度由氨氣和三氧化硫的濃度決定，同時也受入口處的NOx的濃度及期望的脫硝效率的影響；

四是脫硝正常運行過程中按照巡視表每班至少檢查一次。

五、結(jié)束語

隨著環(huán)境保護(hù)壓力日益加大，脫硫、脫硝系統(tǒng)會在燃煤機(jī)組逐步全面安裝，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益都十分突出，也為同類型機(jī)組提供了脫硝系統(tǒng)安裝、運行可參考的寶貴依據(jù).

[1]蔣文舉.《煙氣脫硫脫硝技術(shù)手冊》（第二版），化學(xué)工業(yè)出版社.

[2]《SCR脫硝裝置設(shè)計說明書》，東方鍋爐（集團(tuán)）有限責(zé)任公司.

[3]王銀章.《煙氣脫硝技術(shù)在火電廠項目中的應(yīng)用研究》華北電力大學(xué)（北京）.