淺談650MW超臨界機組全負荷脫硝技術的應用

申磊

摘 要：隨著社會發展，工業排放對環境產生的影響日趨嚴重，隨著電廠逐步超低排放改造，污染物排放水平大幅降低，為環保事業做出了較大貢獻，尤其是脫硝技術的應用，大大降低了NOX排放量。但目前脫硝系統運行中存在一些問題，脫硝催化劑運行溫度直接影響脫硝效果，鍋爐低煙溫運行階段被迫退出運行，不能滿足全負荷段環保排放要求，全負荷脫硝技術的應用已經迫在眉睫。2016—2017年華潤電力（常熟）有限公司3臺機組均進行了省煤器煙氣旁路改造，配合運行參數調整，在實際使用中，實現了機組全負荷脫硝。

關鍵詞：超低排放 催化劑運行溫度 省煤器煙氣旁路 全負荷脫硝

中圖分類號：TM62 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）10（c）-0114-02

保證燃煤鍋爐全時段、全負荷的氮氧化物達標排是火電廠電靈活性改造的主要組成部分，目前電站鍋爐的脫硝裝置多選用選擇性催化還原類，采用的催化劑通常工作溫度范圍在300℃～400℃之間[1]。超過溫度范圍催化劑將不能發揮應有的作用，由于催化劑效率低，導致NH3逃逸率高，生產硫酸氫氨，導致空預器甚至催化劑堵塞。公司自2015—2017年相繼對3臺650MW機組進行省煤器煙氣旁路改造，實現機組的全負荷段脫硝，降低NOX排放。

1 脫硝系統運行要求

脫硝入口煙氣溫度控制目的主要是為了防止氨鹽沉積、防止催化劑燒損失效、保證催化劑活性、減少NH3的逃逸等。

脫硝反應器入口煙溫低時，NH3與SO3在相對低溫下形成粘性雜質氨鹽覆蓋催化劑表面導致其失效。同時NH3的逃逸會在空氣預熱器處與SO3形成硫酸氫氨，硫酸氫氨在不同的溫度下分別呈現氣態、液態、顆粒狀。氣態或顆粒狀硫酸氫氨會隨著煙氣流經預熱器，不會對預熱器產生影響。但液態硫酸氫氨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[2]。

2 系統概述

本期工程再熱器系統全部采用對流受熱面，煙氣量的變化對于蒸汽溫度變化較敏感，因此尾部煙道采用調節擋板調節再熱器汽溫，原設計方案尾部煙道分為前煙道和后煙道，其中前煙道布置有低溫再熱器和省煤器，后煙道布置有低溫過熱器和省煤器。

考慮到尾部布置空間和受熱面布置形式，抽煙口選取在后煙道轉向室使得脫硝入口煙氣溫度提高，達到脫硝可以安全投運。

系統主要流程為從后煙道轉向室處抽取高溫煙氣，在脫硝入口煙道進行混合，提高低負荷脫硝入口的煙氣溫度。旁路煙道上加裝膨脹節、關閉擋板、調節擋板進行煙氣流量的調節。

3 系統使用效果

鍋爐過、再熱煙氣擋板控制要求為：機組負荷在75%以上負荷情況下，按照累加值不小于120%開度為限；小于75%額定負荷，按照累加值不得低于90%開度為限，負荷低于50%額定負荷，按照累加值不得低于70%開度為限。

按此控制原則，當機組降低負荷時，出現SCR入口煙氣溫度低于315℃時，逐步投入省煤器煙氣旁路，使得部分煙氣旁路鍋爐尾部受熱面直接進入SCR入口。當旁路煙氣擋板全開情況下，如果脫硝入口溫度仍未達到脫硝投入溫度，可關小過、再熱煙氣擋板，增大旁路煙氣量來提高脫硝入口煙溫。

該廠機組負荷調整范圍為300～650MW，日常脫硝系統滿足煙溫要求。在機組停運過程中，逐步關小再熱器和過熱器擋板總和，控制開度總和70%～90%之間，在單臺磨煤機運行情況下，SCR入口煙氣溫度滿足脫硝催化劑運行需要。實際使用中，SCR入口煙氣溫度最低值達308.9℃，最高值351.3℃。此處注意事項如下：（1）隨著鍋爐燃燒率的變化，脫硝入口氧量的波動，導致SCR入口NOX濃度值變化較大，不利于噴氨自動調節，可采用手動干預的方式進行調整。（2）因鍋爐尾部布置的低再的蒸汽溫度低于低過的蒸汽溫度，節流鍋爐煙氣擋板的時候可采用再熱器小開度，過熱器相對大開度的方式，更加利于提高SCR入口煙溫。

機組整套啟動過程中，該廠采用半側風組啟動方式，啟動階段鍋爐風量較小，且不存在引風機搶風問題，可節流鍋爐過熱器、再熱器煙氣擋板總和至50%～70%，此時開啟省煤器煙氣旁路擋板，投入運行。鍋爐點火后，隨著鍋爐熱負荷的升高，部分溫度相對較高的煙氣旁路鍋爐尾部受熱面，直接進入SCR反應器入口，逐步提高此處煙溫。此種操作方式有以下優點：（1）隨著熱負荷升高，逐步提高SCR反應器入口煙溫，以期并網前達到噴氨投入溫度；（2）低NOX燃燒器改造后，煤粉在爐內燃燒過程變長，導致在汽輪機沖轉時，主、再熱蒸汽溫度過高，超過設計沖轉溫度。采用此方式后，部分高溫煙氣旁路尾部低過和低再區域，蒸汽在此處吸熱量降低，更加利于控制沖轉時的蒸汽溫度；（3）部分高溫煙氣進入脫硝反應區后進入空預器入口，空預器進口煙溫的提高，會進一步提高空預器出口一、二次風的溫度，對于啟動階段的爐內著火條件的改善及燃料的燃盡是有利的。

該廠采用單臺磨煤機啟動沖轉及發電機并網，磨煤機啟動后，煤粉燃燒階段的火焰中心相比燃油燃燒更高，更加利于鍋爐水平煙道處的煙溫提高。在汽輪機中速暖機結束后，并入備用側風組，此時節流鍋爐尾部煙氣擋板總和至70%～90%，并配合除氧器加熱蒸汽量增加，鍋爐上水溫度可達140℃～160℃，更加利于提高脫硝反應區入口煙溫，在并網前反應區入口煙溫最低可達318℃，最高值達336.1℃。具備噴氨投入條件。

4 煙氣旁路使用時注意事項

煙氣旁路本身抽取高溫煙氣量較小，且風道阻力較大，尤其當鍋爐煙氣量較小時單獨使用煙氣旁路效果有限，需根據引風機運行情況和爐膛負壓調整情況，關小鍋爐尾部煙道調溫擋板，增加尾部煙道的煙氣阻力，視更多的高溫煙氣經省煤器煙氣旁路煙道進入SCR反應區，達到提高煙溫的目的。解列煙氣擋板過程中，關小再熱器側煙氣擋板的效果更佳明顯。

機組啟動階段，使用省煤器煙氣旁路提高SCR反應區入口煙溫的過程中，配合給水溫度的提高，減少鍋爐尾部煙道省煤器區域的吸熱，可起到較好的效果。

機組并網后，隨著機組初負荷的增加及汽輪機切缸后增加負荷，機組蒸汽量的增加較快，而此時鍋爐燃燒率的增加幅度有限，會出現在此階段SCR反應區入口煙溫出現降低的情況，此時除增加鍋爐燃燒外，還需盡快投入高加系統，進一步提高鍋爐給水溫度，以保證脫硝催化劑入口煙氣溫度達到運行需要。

機組啟停階段，燃燒率變化幅度較大時，會出現反應器入口NOX濃度變化較大。且鍋爐氧量波動大時，導致修正后的NOX濃度波動，此階段會短時間出現脫硝排放不滿足要求的情況。此時應及時進行手動干預噴氨調閥，保證煙囪處NOX排放值滿足要求。

5 結語

本工程通過采用旁路煙道的方式可以提高低負荷脫硝裝置入口煙氣溫度，保證足夠的煙氣溫度余量，保證在全負荷工況下脫硝裝置能安全、穩定運行。華潤電力（常熟）有限公司積極探索超低排放技改之路，并在運行中不斷優化運行方式，保證了機組全負荷段脫硝系統的投入，為環保事業做出應有的貢獻。

參考文獻

[1] HJ 562-2010，火電廠煙氣脫硝工程技術規范[S].

[2] 馬忠云，陳慧雁，劉振強，等.煙氣SCR法脫硝工藝流程的設計與應用[J].電力建設，2008，29（6）：53-56.endprint