省煤器分級(jí)改造對(duì)脫硝的影響分析

摘 要：脫硝系統(tǒng)所使用的催化劑必須在一定的溫度范圍內(nèi)才能有效，某電廠2X600MW機(jī)組，脫硝催化劑最低連續(xù)工作溫度不低于300℃，最高連續(xù)工作溫度不超過(guò)410℃，退出脫硝的溫度是300-410℃，當(dāng)機(jī)組在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，進(jìn)入脫硝的煙氣溫度經(jīng)常達(dá)不到300度，脫硝系統(tǒng)經(jīng)常退出，不能滿足環(huán)保要求，為達(dá)到脫硝投入率，滿足環(huán)保要求，某電廠對(duì)省煤器進(jìn)行分級(jí)改造，將省煤器部分進(jìn)水管改至脫硝系統(tǒng)出口處，提高脫硝入口煙溫，滿足在低負(fù)荷狀態(tài)下能正常投入脫硝系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：省煤器入口煙溫；給水溫度；脫硝投入率

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.14.039

0 前言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)排放的廢水廢氣對(duì)環(huán)境的破壞越來(lái)越嚴(yán)重，為了治理環(huán)境，國(guó)家出臺(tái)新的排放標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)保考核越來(lái)越嚴(yán)格。而電力生產(chǎn)的產(chǎn)能過(guò)剩越來(lái)越嚴(yán)重，電廠機(jī)組需要維持較低負(fù)荷運(yùn)行，機(jī)組在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，脫硝入口煙氣溫度較低，脫硝系統(tǒng)經(jīng)常退出運(yùn)行，不能滿足環(huán)保要求。為了提高機(jī)組在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)脫硝入口煙氣溫度，必須對(duì)脫硝系統(tǒng)進(jìn)行改造。經(jīng)過(guò)對(duì)各種技術(shù)方案分析比較，省煤器分級(jí)改造方案比值得推薦，能有效提高機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)SCR入口煙氣溫度，保證機(jī)組在深度調(diào)峰時(shí)的脫硝投入率。

1 省煤器分級(jí)改造的方法

我公司脫硝裝置與主機(jī)同步建設(shè)，由上海電氣石川島電站環(huán)保工程有限公司設(shè)計(jì)。采用SCR工藝，催化劑高含塵布置，設(shè)置2+1層催化劑（第3層為預(yù)留安裝空間），脫硝設(shè)計(jì)效率80%。SCR脫硝裝置采用蜂窩式中溫催化劑，按照催化劑廠家給定的技術(shù)要求，催化劑的正常運(yùn)行對(duì)反應(yīng)溫度滿足在300～410℃之間。SCR入口溫度過(guò)高，催化劑表面可能會(huì)結(jié)焦，改變氣孔結(jié)構(gòu)，是反應(yīng)效率降低甚至失效，增加氨逃逸率。SCR入口溫度過(guò)低，在反應(yīng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生硫酸氫氨，短期會(huì)產(chǎn)生逆反應(yīng)，使煙氣中含有S03，氨氣等。

省煤器改造前鍋爐煙氣的流程（見(jiàn)下圖1）先經(jīng)過(guò)省煤器，出省煤器后進(jìn)入脫硝系統(tǒng)，最后出脫硝系統(tǒng)進(jìn)入空預(yù)器。由于脫硝系統(tǒng)對(duì)入口煙氣溫度要求較高，特別是在低負(fù)荷時(shí)，入口煙氣溫度達(dá)不到要求，是由于省煤器熱交換對(duì)煙氣降溫作用引起，所以想提高脫硝入口煙氣溫度，主要有以下幾種改造方案：1）省煤器分級(jí)改造，2）提高低負(fù)荷給水溫度，3）省煤器給水旁路，4）煙氣旁路。其中，煙氣旁路方案雖然改造成本低，運(yùn)行操作簡(jiǎn)單，在高負(fù)荷下對(duì)鍋爐效率無(wú)影響，但在低負(fù)荷是會(huì)降低鍋爐效率，且如果長(zhǎng)期不在低負(fù)荷運(yùn)行的話，旁路煙道的煙氣擋板長(zhǎng)期處于關(guān)閉狀況，可能會(huì)積灰和卡澀，所以未選擇此方案。選擇省煤器分級(jí)改造方案，是由于此方案于改造前相比安全性沒(méi)有改變，也不會(huì)降低鍋爐整體效率，在設(shè)計(jì)合理的情況下，能降低排煙溫度，增加鍋爐效率，提高脫硝入口溫度。

結(jié)合機(jī)組實(shí)際的煙溫情況，按照設(shè)計(jì)煤種和實(shí)際燃燒的煤種，分別對(duì)省煤器分級(jí)改造進(jìn)行熱力計(jì)算，以確定省煤器受熱面的分級(jí)比例。并按照最不利煤種進(jìn)行核算，保證機(jī)組在冬季、夏季燃用最不利煤種等極端情況時(shí)脫硝裝置入口煙氣溫度都能滿足在240MW時(shí)入口煙氣溫度>310度，在BMCR工況時(shí)<400度的要求，同時(shí)確保鍋爐汽水系統(tǒng)和風(fēng)煙系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。將原來(lái)的省煤器靠煙氣下游部分拆除，在脫硝反應(yīng)器后空預(yù)器入口前加入一部分省煤器受熱面，鍋爐給水先通過(guò)脫硝反應(yīng)器后的省煤器（一級(jí)省煤器），然后通過(guò)連管引入脫硝反應(yīng)器前的省煤器中，通過(guò)減少脫硝反應(yīng)器前的省煤器的吸熱量，到達(dá)提高脫硝反應(yīng)器進(jìn)口煙溫的目的，保證在低負(fù)荷下脫硝反應(yīng)器能正常投入運(yùn)行。

2 省煤器分級(jí)改造后的效果

省煤器分級(jí)改造前，我公司兩臺(tái)機(jī)組負(fù)荷在300MW左右時(shí)，省煤器出口平均煙溫在300°C左右，但最低煙氣溫度均低于300°C，已不能滿足脫硝裝置的持續(xù)安全投運(yùn)的要求。隨著負(fù)荷的降低，省煤器出口的煙氣溫度也隨之進(jìn)一步降低，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷低于300MW時(shí)，脫硝裝置無(wú)法投入運(yùn)行，NOX排放無(wú)法滿足環(huán)保要求，嚴(yán)重影響了電廠的生存和發(fā)展。省煤器分級(jí)改造后，提高了SCR入口煙溫，在負(fù)荷240MW時(shí)，脫硝反應(yīng)器入口煙溫提高到310度以上，能滿足脫硝裝置的要求，在滿負(fù)荷工況時(shí)，脫硝反應(yīng)器入口溫度在385℃左右，也能滿足脫硝裝置的溫度要求，徹底解決機(jī)組低負(fù)荷時(shí)脫硝裝置退出的問(wèn)題。

3 省煤器分級(jí)改造后存在的問(wèn)題

由于省煤器分級(jí)改造后，給水的水阻有所增加，在相同負(fù)荷下，改造后的給水母管壓力比改造前要大，給水泵的出力也比改造前大，所以在改造完成后需適當(dāng)調(diào)整給水調(diào)節(jié)參數(shù)。

省煤器改造完成后，在較高負(fù)荷時(shí)，由于鍋爐爐管吹灰不及時(shí)，有時(shí)脫硝入口煙溫會(huì)超過(guò)設(shè)定溫度400度，導(dǎo)致脫硝系統(tǒng)退出。所以需要運(yùn)行人員根據(jù)負(fù)荷情況及時(shí)調(diào)整鍋爐吹灰，防止在高負(fù)荷時(shí)由于脫硝入口煙溫過(guò)高而退出脫硝。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)省煤器分級(jí)改造，我公司兩臺(tái)機(jī)組脫硝裝置入口溫度能保證負(fù)荷在240MW～600MW都能滿足脫硝反應(yīng)溫度的設(shè)計(jì)要求，保證脫硝裝置能正常投入，滿足環(huán)保要求。

參考資料：

[1]孫克勤，鐘秦.火電廠煙氣脫硝技術(shù)及工程應(yīng)用[M].北京：化工出版社，2004.

[2]黎華敏，柏源.SCR系統(tǒng)在機(jī)組低負(fù)荷條件下運(yùn)行對(duì)策研究[J].電力科技與環(huán)保，2014，30（05）：36-37.

作者簡(jiǎn)介：廖明華（1982-），男，湖北仙桃人，研究方向：電廠熱控。