600MW火電機組脫硝裝置分析

張紅剛

（黔東火電廠，貴州鎮(zhèn)遠 557702）

600MW火電機組脫硝裝置分析

張紅剛

（黔東火電廠，貴州鎮(zhèn)遠 557702）

為了可持續(xù)發(fā)展，適應《火電廠大氣污染物排放標準》，目前大多數(shù)火電廠都建設并投用了煙氣脫硝裝置。針對脫硝裝置投運后可能帶來空氣預熱器的堵灰、腐蝕、漏風增大、催化劑失效、板結等問題，本文進行了詳細分析，并從設計安裝和運行維護方面提出了預控措施。

可持續(xù)發(fā)展 脫硝改造 選擇性催化還原法 運行穩(wěn)定 預控措施

為了可持續(xù)發(fā)展，適應國家GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標準》，黔東火電廠（2×600MW機組）在已經(jīng)建成的#1、#2機組上增加了煙氣脫硝裝置。#1機組脫硝系統(tǒng)于2013年12月改造完成并投運，效果良好；#2機組脫硝系統(tǒng)改造于2014年6月改造完成并投運。

1 脫硝設計思路

脫硝系統(tǒng)采用目前世界上最成熟和可靠的選擇性催化還原法（SCR）脫硝工藝，在典型煤種及摻燒煤種、鍋爐最大工況（BMCR）、處理100%煙氣量條件下省煤器出口煙氣量為2180000Nm3/h，煙氣中二氧化硫濃度按11000mg/Nm3，SCR裝置入口NOX濃度900mg/ Nm3、脫硝效率不小于85%。脫硝層數(shù)按2+1設置。氨逃逸濃度不大于2.28mg/m3。SO2/SO3轉化率小于1.0%。脫硝設備年運行小時按5000h考慮。還原劑采用液氨。裝置服務壽命為30年。

2 脫硝改造實施方案

脫硝設備布置包括二部分。脫硝設施本體布置在鍋爐省煤器出口與空氣預熱器入口之間的高含塵區(qū)域；液氨儲存及氨氣制備設施（簡稱氨區(qū)）集中布置在廠區(qū)東南部擴建端處。因脫硝改造后可能帶來空氣預熱器的堵灰、腐蝕、漏風增大等問題，本次脫硝改造工程同時對空氣預熱器也進行了配套改造。空氣預熱器改造也分為兩部分，一是對空氣預熱器扇形板、弧形板、蓄熱元件進行改造，加大上述部件尺寸；二是對空氣預熱器密封進行改造，采用接觸式密封形式，減少空氣預熱器內(nèi)漏。

3 脫硝改造實施效果

應用選擇性催化還原法（SCR）脫硝技術，可以有效降低煙氣中的N OX含量，取得良好的環(huán)保效果。改造前，省煤器出口N OX濃度900-1400mg/Nm3，對環(huán)境污染比較嚴重，改造后實時數(shù)據(jù)顯示脫硝出口煙氣中NOX含量降至90～190mg/Nm3，脫硝效率在85%以上，效果明顯。詳細數(shù)據(jù)見表1：

4 脫硝裝置改造后可能出現(xiàn)的影響機組正常運行的問題

增加脫硝系統(tǒng)后，改變了空氣預熱器以及整臺鍋爐的運行工況，會帶來空氣預熱器的堵灰、腐蝕等問題，因此，必須對空氣預熱器進行配套改造。另外，考慮機組啟停期間和低負荷運行時間，煙氣變化對脫硝催化劑有諸多影響問題，本文對此進行了詳細分析并制定了相關預控措施。

4.1 脫硝對鍋爐的影響

安裝SCR脫硝裝置會使鍋爐的散熱表面積增加和煙氣阻力增大，使鍋爐散熱量增加，影響鍋爐的熱效率，對空氣預熱器的換熱和鍋爐排煙溫度影響很小。

4.2 脫硝對空氣預熱器的影響

（1）對空氣預熱器產(chǎn)生影響的原因；黔東電廠現(xiàn)使用燃煤含硫量高達4%，煙氣中三氧化二硫含量較高，脫硝改造投運后，隨著氨逃逸的產(chǎn)生，在煙氣中形成硫酸氫氨，低溫下結露后堵塞在空氣預熱器傳熱元件上。其反應式如下：

SO3與煙氣中的水份生成硫酸。NH3與硫酸在酸性環(huán)境下主要形成N H4H S O4。

（2）硫酸氫氨對空氣預熱器運行的影響；氣態(tài)或顆粒狀硫酸氫氨會隨著煙氣流經(jīng)預熱器，不會對預熱器產(chǎn)生影響。相反，液態(tài)硫酸氫氨捕捉飛灰能力極強，會與煙氣中的飛灰粒子相結合，附著于預熱器傳熱元件上形成融鹽狀的積灰，造成預熱器的腐蝕、堵灰等，進而影響預熱器的換熱及機組的正常運行。

表1

5 保證鍋爐設備正常運行的預控措施

5.1 對空氣預熱器進行配套改造

考慮到ABS區(qū)域的特定位置及相應特性，在空氣預熱器的結構設計如冷端傳熱元件的高度選擇、材質(zhì)上以及清灰設施配置上提供了相應的措施。本次脫硝裝置改造，同時對空氣預熱器進行了配套改造，將原先冷端的兩層蓄熱元件全部拆除，更換為一層高度為950mm的搪瓷蓄熱元件并采用了易吹掃易清洗的大波紋換熱片，同時安裝了在線高壓沖洗裝置，以便及時在線沖洗，緩解積灰。

5.2 空氣預熱器運行維護

安裝煙氣脫硝系統(tǒng)（SCR）后對運行維護的要求如下：嚴格控制SCR出口NH3逃逸率，盡量控制在3ppm以下，這是保證空氣預熱器不堵灰的重要前提。在煙氣阻力上升30%左右時，投入空預器連續(xù)吹灰，必要時對空氣預熱器進行在線清洗。在用高壓水不能有效緩解空氣預熱器堵灰時，可以在停爐階段用大流量水沖洗設備。

5.3 防止催化劑燒結現(xiàn)象發(fā)生

當溫度上升至420℃時，會發(fā)生催化劑的燒結現(xiàn)象，受熱損壞通常導致催化劑局部表面積減少，從而引起催化劑失活。當煙氣中含有高濃度易燃成分的時候，催化劑溫度將驟然提高并導致催化劑的損壞。因此在機組運行中必須合理調(diào)整鍋爐燃燒工況，嚴格控制脫硝入口煙溫在420℃以下。

5.4 催化劑防堵灰措施

（1）選擇適宜的煙速，煙速控制在14-16m/s；（2）合理吹灰。采用聲波吹灰器和蒸汽吹灰結合進行吹灰。（3）為了避免由于硫酸氫氨聚集引起的催化劑暫時失活，要求連續(xù)運行時脫硝入口煙溫高于硫酸氫氨的露點溫度320℃。（4）對氨噴入系統(tǒng)進行優(yōu)化調(diào)整，降低氨泄漏，減少硫酸氫氨的生成量。

5.5 脫硝煙道內(nèi)部防磨措施

對脫硝煙道內(nèi)部易于磨損的部位進行有效的防磨施工。對彎頭內(nèi)壁、導流板部位迎風面進行防磨噴涂施工，對脫硝煙道內(nèi)部支撐桿進行防磨（在迎風面加焊防磨角鐵，再加防磨層）。

6 結語

本文根據(jù)黔東火電廠#1、2機組脫硝裝置改造設計說明書和施工過程中以及投運后出現(xiàn)的一些問題，進行了歸納總結，希望對火電廠脫硝裝置改造施工和運行維護提供一些參考，以期后續(xù)脫硝裝置改造和運行維護更加完善。

張紅剛（1975—），男，山西晉城人，鍋爐輔機檢修技師。