電廠煙氣脫硝裝置對鍋爐運行的影響研究

唐 岳/大唐環境產業集團股份有限公司

電廠煙氣脫硝裝置對鍋爐運行的影響研究

唐 岳/大唐環境產業集團股份有限公司

伴隨著社會經濟的快速進步與發展，工農業用電量開始大規模增加，就此，電力行業遇到了新的發展機遇，基礎設施和相關技術也實現了進一步的更新。但是，隨之也衍生出了大量的空氣污染和環境破壞等不良現象。電廠發電機組的原料主要以煤炭為主，在鍋爐運行過程中，則勢必會產生大量煙氣，其中含有一定的二氧化硫、二氧化碳、氮氧化物等，對環境和人體都有著嚴重的損害。所以，為了確保電廠工作人員的身體健康和環境質量，鍋爐運行時，必須做好妥善的脫硝處理工作，從而大大降低污染。據此，本文主要對電廠煙氣脫硝裝置對鍋爐運行的影響進行了詳細分析。

電廠；煙氣；脫硝裝置；鍋爐運行；影響

一、煙氣脫硝裝置分析

在目前的火電廠煙氣脫硝裝置利用中，常見的煙氣脫硝方法主要有還原法、半干濕處理法等。其中，還原法煙氣脫硫主要用于脫出火電廠煙氣中含有的氮氧化物，其在應用的過程中又分為選擇性催化還原法、選擇性非催化還原法等。該類技術通過對氨或者其他的衍生物作為錯話還原劑，使得還原劑與煙氣中的丹陽吳志發生反應，從而生成二氧化氮還原反應。這種技術在應用中，其生成的物質主要以氮氣和水為主，從而達到脫硝的目的。選擇性催化還原反應在應用中，脫硝裝置的工作效率可高達90%以上，因此被廣泛的應用在國內各地的火電廠煙氣脫硝工作中，但是其具備著投入成本高、占地面積大的缺陷，在一些小型的電廠無法得到有效的應用。而選擇性非催化還原技術則在這種中小型火電廠中得到有效利用，這是因為這種技術與選擇性催化還原法相比有著成本低、占地少的優點，但是其工作效率明顯地下，僅僅在50%左右。

二、選擇性催化還原煙氣脫硝裝置對鍋爐的影響

（一）增加煙道系統阻力

電廠煙氣脫硝裝置反應器大多分布在空預器的入口和省煤器的出口前的高灰塵區域，在煙氣脫硝裝置運行過程中，煙道的阻力會大大增加。在煙氣脫硫反應器內，催化劑主要采用分層布置的方式。而且，煙氣脫硫反應器內的典型設計煙氣流動速度為6m/s，設置與標準尺寸要求相符的催化劑模件，各層催化劑反映過程中，對應的煙氣阻力在200Pa左右。在電廠將脫硝裝置布置于整個系統內后，煙氣脫硝裝置的運行會直接增加尾部煙道，導致鍋爐散熱損失高于布置前。同時，空預器入口位置的煙氣溫度有明顯下降趨勢，較布置前溫度差異在5℃左右。受此因素影響，會降低整個煙氣脫硝裝置運行過程中的一次、二次風溫，影響空預器冷端煙氣溫度。

（二）反應器催化劑阻塞

在電廠選擇性催化還原工藝運行過程中，安裝煙氣脫硫裝置之后，化合物與粉塵可能會堆積在催化劑表面，覆蓋活性成分或者造成催化劑毛細孔被堵塞，從而直接影響催化反應。切實結合已有實踐經驗分析，阻隔反應物和催化劑的接觸，有效降低催化劑的活性，即飛灰顆粒沉積堵塞。飛灰顆粒沉積會直接導致催化劑表面的微孔被堵塞，或者受毛細管作用的影響，固體顆粒產生結垢，發生凝結，從而堵塞催化劑表面出現微孔。這勢必會對電廠鍋爐裝置的安全運行造成直接性的威脅，這就需要電廠相關部門進一步加強重視。與蜂窩狀催化劑相比較分析，使用板式催化劑進行催化，柔性水平比較高，出現飛灰顆粒堵塞的可能性就會大大降低，并且不需要工作人員清理和維護。催化劑在應用到煙氣脫硝工藝的時候，必須配置16只伸縮式吹灰器，反應介質主要來源于自屏過汽源，嚴格按照相關技術標準，布置兩層結構。在整個反應器投入運行過程中，不僅要借助蒸汽機械式定期吹灰，還要在反應器煙道中安置導流板，從而疏導煙氣流向，另外還可以充分發揮減少飛灰沉積量的作用。為了有效解決催化劑表面灰塵沉積的現象，在反應室第一層催化劑上安裝網篩。

（三）空預器堵塞及腐蝕

在電廠選擇性催化還原工藝的運行過程當中，由于存在SO3成分，則會導致煙氣酸露點溫度的顯著提高，下游設備受到酸腐蝕的可能性較大。若催化還原反應器出口逃逸NH3量大小控制不當，則這部分NH3會直接與煙氣中含有的SO3成分形成反應，按照如下關系生成NH4HSO4以及（NH4）2SO4：

以上反映過程中NH4HSO4以及（NH4）2SO4都屬于硫酸鹽類物質，并且具有易腐蝕以及易粘接的特點。在增設煙氣脫硝裝置后，NH4HSO4以及（NH4）2SO4會直接附著在空預器換熱元件上，導致空預器換熱面易受到腐蝕、堵塞等問題的影響，空預器換熱面的整體運行性能及安全性也無從得到保障。為了預防電廠鍋爐設備運行在增設煙氣脫硝裝置后產生質量或安全方面的問題，避免NH4HSO4以及（NH4）2SO4在空預器的沉積與粘附問題，可采取一些有效措施。首先，就改進材質屬性著手，把電廠空預器冷段換熱元件材質，換成搪瓷耐腐蝕性材質，以此實現提高耐腐蝕性。其次，改造空預器冷端吹灰器形成，從既有的1.2m形成提到到2m，通過延長空預器冷端吹灰行程的方式，提高吹灰壓力蒸汽，避免空預器冷端由于積灰或者低溫腐蝕等質量問題對鍋爐運行造成不利影響。

三、電廠煙氣脫硝改造對鍋爐運行的影響

（一）降低了制粉系統出力

通過對尾部受熱面進行選擇性催化還原脫銷改造之后，對額定負荷的條件，高溫省煤器出口煙氣的溫度和改造之前進行比較，下降了大約40℃，以此有效減少了空氣預熱器吸熱量，但是，熱風溫度也會降低大約40℃。雖然，熱風溫度的降低對鍋爐燃燒的影響程度并不大，但是，就制粉系統而言，影響比較明顯。就改造之后的磨煤機，入口的風溫大約會降低30～40℃，導致制粉干燥出力不充足。與此同時，為了確保SCR脫硝裝置進口的氮氧化物含量不超標，在運行雙制粉系統的同時，關閉小排粉機入口風門，嚴格控制制粉系統的通風量，積極采取一系列有效措施，可以大大降低制粉系統出力，能夠降低大約6%。

（二）氨氣逃逸對下游設備產生影響

NH3和氮氧化物相結合產生的化學反應，發生逃逸則會直接影響下游設備，一般會有少量的NH3隨著煙氣從反應器中逃逸。但是，催化劑在發生反應時，會將部分二氧化硫氧化成三氧化硫，在三氧化硫和NH3相結合時，會進一步生成NH4HSO4與（NH4）2SO4，從而沉積在催化劑的表面和空氣預熱器換熱管上，經過冷凝后，析出晶體，當晶體和煙塵發生混合后，會在很大程度上降低催化劑的活性，從而直接增加了空氣預熱器的換熱阻力和堵塞、腐蝕的風險。

（三）省煤器出口處的水溫升高

受高溫省煤器吸熱面積增加的影響，促使高溫省煤器出口位置的水溫和改造前比較分析，大約會提高25～29℃，更加接近飽和溫度，所以，對汽包出口蒸汽的質量和鍋爐自然水循環都會產生一定的影響。

四、結語

總而言之，對煙道阻力的影響，可以通過控制煙道設計和改造進行，而對鍋爐熱效率的影響，可以通過縮減煙道長度，以此減少散熱面積，從而加以控制。在預留位置經過精確計算后，可以把成本控制到最低，需要充分考慮其對鍋爐運行的影響，在確保鍋爐安全運行的基礎上，減少煙氣對環境的污染和破壞。

[1]黃梅.淺析火電廠煙氣脫硝裝置對鍋爐運行的影響[J].大科技,2016(18).

[2]賀峰,焦林生,路娟等.電廠煙氣脫硝裝置對鍋爐運行的影響研究[J].科技創新與應用,2013(28):29-29.