選擇性催化還原法脫硝裝置低負荷投運技術

仇恒波，韓 婷

（徐州華潤電力有限公司，江蘇徐州 221600）

0 引言

國家對燃煤發電機組環保設施建設、運行監督管理越來越嚴格，對污染物排放標準越來越高。為了進一步滿足環保要求，公司對2臺百萬機組進行了超低排放改造，改造后二氧化硫考核限值約35 mg/m3、氮氧化物考核限值為50 mg/m3、煙塵考核限值為5 mg/m3。對現有發電機組來說，脫硫、煙塵的考核可以在全負荷的情況下達到要求，而氮氧化物在低負荷時無法實現排放達標，負荷必須達到50%以上時才能投入選擇性催化還原法脫硝裝置。這就要求對現有機組進行技改，以達到環保要求。

1 主要設備簡介

公司2臺1000 MW機組的脫硝裝置安裝在省煤器與空預器之間。煙氣脫硝系統采用日本IHI公司的選擇性催化還原法脫硝工藝，對100%煙氣量進行脫硝處理。在鍋爐50%～100%BMCR（Boiler Maximum Capacity Rating，鍋爐最大出力）工況下，當煙氣溫度在（320～420）℃時，保證脫硝效率逸70%（入口煙氣NOx含量350 mg/m3）。脫硝系統主要由兩個系統組成，氨站系統和SCR系統。在氨站區域，氨貯罐接受槽車供給的液氨，通過氨氣化器出口的調節閥，提供壓力為0.35 MPa的氣氨，氣氨通過氨緩沖罐外管送至脫硝系統。

2 選擇性催化還原法原理

選擇性催化還原法簡稱SCR（Selected Catalytic Reduc-tion），方法通過使用NH3和催化劑，在適宜的反應溫度（200～450）℃，將NOx還原為N2。由于反應具有選擇性，即NH3只與NOx反應，基本上不與O2反應，所以稱為選擇性催化還原脫硝系統。

一般使用的SCR催化劑，其反應溫度為300℃至400℃。布置在在空氣預熱器前350℃的位置，脫硝效率可達85%以上。由于在鍋爐煙氣中還有SO2等氣體,SO2等氣體在催化劑的作用下會有SO2+1/2O2寅SO3反應，反應生成的SO3再進一步同SCR反應中未反應的氨反應，生成（NH4）2SO4和NH4HSO4。

NH4HSO4是一種黏性很大的物質，會附著在催化劑、空預器上，隔絕催化劑與煙氣，使得反應無法進行，并且容易堵塞空預器，使空預器差壓變大。公司NH4HSO4的生成溫度臆315℃，因此，反應的溫度一定要>315℃。公司SCR最佳的反應溫度（320～430）℃，運行規程規定當SCR進口煙溫約320℃時，SCR裝置自動退出。通過超低排改造后，將原預留的SCR催化劑層，加入催化劑。

3 采用廣義回熱，提高SCR裝置的進口溫度

3.1 1#換熱器

通過增加的0級抽汽，加熱空預器出口的熱二次風，從而提高了熱二次風的風溫，改善鍋爐的燃燒情況，特別是在機組低負荷運行時，對鍋爐的燃燒穩定性、鍋爐的結焦特性、水動力都有顯著改善，同時由于減少了排汽損失，也大大提高了機組的經濟性。

3.2 3#換熱器

通過機組三級抽汽，加熱空預器出口熱一次風，提高了熱一次風的風溫，從而進步一提高磨煤機出口煤粉溫度，保證了磨煤機的干燥能力，大大提高了機組對高水分煤的適應性，同時由于減少了排汽損失，也大大提高了機組的經濟性。

3.3 2#和4#換熱器

機組7號低加出口凝結水，通過2#和4#換熱器加熱空預器進口冷一、二次風，提高一、二次風的溫度，經冷卻后的凝水再回至7和8號低加入口，大大增加了7和8號低加的抽汽量，減少了排汽損失，也大大提高了機組的經濟性。同時2#和4#換熱器在功能上取代了暖風器的作用，有效解決了空預器的冷端腐蝕問題，真正達到既安全又節能的效果。

3.4 彈性回熱技術

SCR裝置布置在省煤器和空預器之間，為了保證SCR裝置的進口溫度，通過提高給水溫度，從而降低了給水在省煤器中的吸熱量。為了滿足低負荷SCR裝置投運，利用機組大修的機會，完成了降低SCR裝置最低負荷的技改項目。項目利用可調式給水恒溫回熱系列技術，在高壓缸處選擇一個合適的抽汽點（高壓缸第五級），并增加一個抽汽可調式的專用高壓給水加熱器（0號高加）及相應的調節閥及熱力系統等。在負荷降低時，原一級抽汽壓力相應下降，出口給水溫度也下降的情況下，通過0級抽汽調節門可控制0號加熱器的入口蒸汽壓力基本不變，從而提高給水溫度。這種方法的特征是負荷越低，抽汽量越大，進而可提高機組低負荷工況運行的經濟性，適應機組的調峰運行。低負荷時，給水溫度基本不變使省煤器的排煙溫度隨負荷的下降趨勢大為減緩，即使在30%負荷下也能確保SCR裝置可靠工作。

3.5 彈性回熱技術優點

（1）50%負荷以上，能提高鍋爐給水溫度約40℃，提高排煙溫度20℃。50%負荷以下時，為了防止省煤器汽化，0抽壓力逐漸降低，保證省煤器進口有一定的過冷度。

（2）節能、環保達到統一。低負荷時，增加了汽輪機抽汽量，提高了熱力系統的循環效率。根據西門子耗差計算，50豫負荷工況下，可降低汽輪機熱耗57 kJ/kW，提高了汽輪機循環熱效率，降低煤耗約2.18g/（kW·h）。由于抽汽加熱導致的排煙溫度上升，可通過增加的低溫省煤器進行回收，避免排煙損失增加。

4 總結

近年來由于電力市場改革，機組深度調峰將是常態，為了能夠在低負荷時保證環保參數正常，公司通過技術改造，2臺1000 MW機組增加了2#和 4#換熱器，3#換熱器、0#高加、低溫省煤器等，打破了傳統的回熱循環系統，通過熱水、抽汽加熱一、二次風，從而提高了SCR入口溫度，保證在低負荷時SCR系統運行正常。同時，由于回熱抽汽量增加，汽輪機排汽損失降低，機組的經濟性大大提高。