燃煤鍋爐脫硝裝置入口煙溫低分析

任天寶

摘 要：國家環(huán)保政策日趨嚴(yán)格，越來越多的電廠進(jìn)行脫硝系統(tǒng)改造。文章介紹了華能銅川照金電廠改造后的脫硝工藝流程，對脫硝系統(tǒng)運(yùn)行中入口煙溫低的問題進(jìn)行了探討和分析，總結(jié)了運(yùn)行方面的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：燃煤鍋爐；選擇性催化還原；催化劑；脫硝效率

中圖分類號：X773 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）04-0067-02

Abstract： The national environmental protection policy is becoming more and more strict， and more and more power plants are retrofitting the denitrification system. This paper introduces the technological process of denitrification after revamping was done in Huaneng Tongchuan Zhaojin Power Plant， discusses and analyzes the problem of low inlet gas temperature in the operation of denitrification system， and finally sums up the experience in operation.

Keywords： coal-fired boiler； selective catalytic reduction； catalyst； denitrification efficiency

引言

火電機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時，容易造成脫硝裝置入口煙溫降低，致使脫硝系統(tǒng)不能正常運(yùn)行，為滿足低負(fù)荷脫硝系統(tǒng)正常運(yùn)行，一方面可以進(jìn)行設(shè)備改造，另一方面從運(yùn)行上優(yōu)化調(diào)整，本文即從運(yùn)行優(yōu)化方面進(jìn)行闡述。

1 選擇性催化還原法原理

目前電廠脫硝方法主要有選擇性催化還原法（SCR）和非選擇性催化還原法（SNCR）以及在二者基礎(chǔ)上發(fā)展起來的SNCR/SCR聯(lián)合煙氣脫硝技術(shù)。選擇性催化還原（SCR）技術(shù)是目前應(yīng)用最多而且最有成效的煙氣脫硝技術(shù)，它是指在催化劑的作用和在氧氣存在條件下，NH3優(yōu)先和NOx發(fā)生還原脫除反應(yīng)，生成氮?dú)夂退缓蜔煔庵械难踹M(jìn)行氧化反應(yīng)，其主要反應(yīng)式為：

在沒有催化劑的情況下，上述化學(xué)反應(yīng)只是在很窄的溫度范圍內(nèi)（980℃左右）進(jìn)行，采用催化劑時其反應(yīng)溫度可控制在300-400℃下進(jìn)行，相當(dāng)于鍋爐省煤器與空氣預(yù)熱器之間的煙氣溫度。脫硝系統(tǒng)催化劑的工作溫度是有一定范圍的，溫度過高（>450℃）時，催化劑會加速老化；當(dāng)溫度在300℃左右時，在同一催化劑的作用下，另一反應(yīng)也會發(fā)生：

即生成氨鹽，該物質(zhì)粘性大，易粘結(jié)在催化劑和鍋爐尾部的受熱面上，影響鍋爐運(yùn)行。

2 我廠脫硝工藝流程

華能銅川照金電廠裝設(shè)二臺600MW亞臨界參數(shù)燃煤空冷發(fā)電機(jī)組，鍋爐為哈爾濱鍋爐廠設(shè)計制造的HG2070/17.5YM9型鍋爐，最大連續(xù)蒸發(fā)量為2070t/h。鍋爐采用四角切園布置的低氮燃燒器，并配有等離子點(diǎn)火系統(tǒng)，制粉系統(tǒng)采用冷一次正壓直吹式，配備6臺磨煤機(jī)，按照設(shè)計5臺磨接帶滿負(fù)荷，一臺磨備用。

電廠煙氣脫硝采用選擇性催化還原（SCR）脫硝工藝，一爐兩個反應(yīng)器，尿素儲存、制備及供應(yīng)區(qū)域等為公用系統(tǒng)。煙氣脫硝裝置主要包括尿素溶解槽、尿素溶液輸送泵、尿素溶液儲罐、尿素溶液循環(huán)泵、計量和分配裝置、背壓控制閥、熱解爐（內(nèi)含噴射器）、電加熱器、煙氣換熱器及控制裝置等。

系統(tǒng)流程（如圖1）為：尿素用汽車送到尿素溶液配置車間，由人工經(jīng)卸料口倒入設(shè)置在地面下的溶解槽內(nèi)，用除鹽水將干尿素溶解成40～50%質(zhì)量濃度的尿素溶液，通過尿素溶液輸送泵輸送到尿素溶液儲罐。尿素溶液經(jīng)由輸送泵、計量與分配裝置、霧化噴嘴霧化后噴入熱解爐內(nèi)，在350-600℃的高溫?zé)犸L(fēng)條件下，熱解生成NH3、H2O和CO2，分解產(chǎn)物與熱風(fēng)在熱解爐內(nèi)混合均勻并噴入脫硝系統(tǒng)。在催化劑的作用下，氨氣與煙氣中的NOx反應(yīng)生成氮?dú)夂退畯亩_(dá)到除去氮氧化物的目的。脫硝系統(tǒng)的反應(yīng)器布置在省煤器與空氣預(yù)熱器之間，鍋爐燃燒產(chǎn)生的飛灰將流經(jīng)反應(yīng)器。為防止反應(yīng)器積灰，每層反應(yīng)器入口布置有吹灰器，通過吹灰器的定期吹掃來清除催化劑上的積灰。

3 脫硝裝置入口煙溫低的危害

脫硝裝置入口煙氣溫度低導(dǎo)致催化劑活性降低，若為了控制氮氧化物而噴入過量的氨氣，則尾部煙道中的氨濃度將升高，氨逃逸增大，同時三氧化硫濃度升高。氨氣和三氧化硫在煙氣溫度200-300℃時生成硫酸氫銨，這是一個粘稠性物質(zhì)，會粘結(jié)在脫硝催化劑和空預(yù)器上，并吸附灰塵，造成脫硝催化劑和空預(yù)器堵塞，脫硝反應(yīng)器及空預(yù)器壓差緩慢升高，從而使引風(fēng)機(jī)出力降低，影響機(jī)組出力。

4 低負(fù)荷脫硝裝置入口煙溫低解決措施

4.1 環(huán)境溫度影響

脫硝系統(tǒng)對環(huán)境溫度較為敏感，當(dāng)環(huán)境溫度降低時，要特別注意脫硝尿素噴槍及供回液管道結(jié)晶現(xiàn)象。在爐本體漏風(fēng)一定的情況下，環(huán)境溫度降低，脫硝裝置入口煙溫就偏低，造成尿素噴槍結(jié)晶堵塞的情況增多，因此要求機(jī)組啟動及低負(fù)荷情況時多關(guān)注環(huán)境溫度，當(dāng)環(huán)境溫度低時及時采取增加保溫，投運(yùn)伴熱等措施，提高SCR入口煙溫。

4.2 吹灰的影響

機(jī)組正常運(yùn)行中要按時吹灰保證鍋爐各受熱面清潔，但在低負(fù)荷階段，如果按照正常運(yùn)行方式進(jìn)行吹灰，會造成省煤器、水冷壁及過再熱器吸熱量增加，致使排煙溫度降低，脫硝入口煙溫不能滿足要求，因此要求機(jī)組剛啟動或低負(fù)荷時保持爐膛及省煤器暫停吹灰，煙道長吹也減少吹灰次數(shù)，減少受熱面的吸熱量，提高SCR入口煙溫。endprint

4.3 磨組運(yùn)行方式

我廠制粉系統(tǒng)為冷一次風(fēng)正壓直吹式，燃燒器為四角切圓燃燒，磨煤機(jī)布置6臺，布置方式為自下而上依次是ABCDEF，負(fù)荷較低時通常采取ABCD運(yùn)行，當(dāng)脫硝SCR入口煙溫不能滿足投運(yùn)條件時，可以切換D磨至E磨運(yùn)行，采用ABCE方式隔層燃燒以提高提高脫硝入口煙溫。

4.4 空冷背壓

我廠是空冷機(jī)組，空冷背壓對鍋爐燃煤量影響較大，正常運(yùn)行時為了保證供電煤耗和廠用電率的經(jīng)濟(jì)性，通常背壓設(shè)定定值后不再改動，當(dāng)脫硝裝置入口煙溫較低時，可相應(yīng)的提高機(jī)組背壓，增加燃煤量，增加煙氣量，從而提高脫硝裝置入口煙溫。

4.5 空氣預(yù)熱器冷端平均溫度

我廠空預(yù)期型式為三封倉回轉(zhuǎn)式空預(yù)期，為了防止空預(yù)期冷端低溫腐蝕，我廠規(guī)定空預(yù)期冷端平均溫度設(shè)定75度，既保證空預(yù)期運(yùn)行良好，又保證排煙溫度經(jīng)濟(jì)。當(dāng)脫硝裝置入口煙溫較低時，容易在空預(yù)期冷端生產(chǎn)硫酸氫銨腐蝕換熱原件，此時可提高空預(yù)期冷端平均溫度至80度甚至更高，一方面減少空預(yù)期低溫腐蝕，一方面提高排煙溫度。

4.6 低氮燃燒器

我廠鍋爐燃燒器采用煙臺龍源電力技術(shù)股份有限公司生產(chǎn)的雙尺度低NOx燃燒器，布置8層高位燃盡風(fēng)，四角共32個燃盡風(fēng)風(fēng)門。燃盡風(fēng)噴口可以上下擺動±20°。當(dāng)負(fù)荷低時，可以通過調(diào)節(jié)低氮燃燒器高位燃盡風(fēng)，來上擺火焰中心，提高爐膛出口煙溫，滿足脫硝系統(tǒng)運(yùn)行要求。

5 結(jié)束語

華能銅川照金電廠脫硝系統(tǒng)投運(yùn)以來，運(yùn)行安全穩(wěn)定，環(huán)保效果明顯，但在安全運(yùn)行過程中也出現(xiàn)了一些問題，本文針對低負(fù)荷情況下脫硝裝置入口煙溫低的情況進(jìn)行了分析和總結(jié)，并提出了相關(guān)建議，僅供同行參考借鑒，如有不足，敬請斧正。

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