660MW超超臨界機(jī)組SCR脫硝系統(tǒng)對鍋爐運(yùn)行影響

李晉原 王鵬

摘要：當(dāng)前根據(jù)我國環(huán)境保護(hù)的要求，國內(nèi)各大燃煤電廠的鍋爐為控制鍋爐燃燒生成的煙氣中的氮氧化物，防止其排入大氣污染環(huán)境，均進(jìn)行改造安裝了技術(shù)成熟且運(yùn)行穩(wěn)定利用催化還原原理設(shè)計(jì)的SCR脫硝裝置，SCR脫硝裝置改造安裝后對鍋爐的安全和經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行產(chǎn)生了較多的影響，目前超超臨界鍋爐在進(jìn)行脫硝改造后對鍋爐運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)還不太成熟和豐富，文章以大唐信陽華豫電廠的煙氣脫硝工程為例，分析和討論了SCR脫硝裝置的加裝對超超臨界鍋爐系統(tǒng)的影響，為保證鍋爐安全運(yùn)行提出了相應(yīng)的防范措施。

關(guān)鍵詞：660MW;超超臨界機(jī)組;SCR脫硝系統(tǒng);鍋爐運(yùn)行;影響

1機(jī)組概況

我廠機(jī)組超超臨界變壓運(yùn)行、一次中間再熱帶內(nèi)置式啟動(dòng)旁路系統(tǒng)的本生直流鍋爐，鍋爐結(jié)構(gòu)是單爐膛、尾部煙道為雙煙道結(jié)構(gòu)、前后墻對沖燃燒方式。鍋爐采用中速磨煤機(jī)一次風(fēng)正壓直吹式系統(tǒng)，每臺(tái)爐配6臺(tái)中速磨煤機(jī)。B-MCR工況燃燒設(shè)計(jì)煤種時(shí)，5運(yùn)1備，煤粉細(xì)度R90=16%，煤粉均勻性系數(shù)為1.05。每臺(tái)磨煤機(jī)為一層6臺(tái)燃燒器供應(yīng)氣粉混合物。鍋爐前、后墻各布置3層DBC-OPCC-Ⅰ型燃燒器，每層6只，共計(jì)36只燃燒器（后墻最下層F層為小油槍燃燒器）。每臺(tái)爐各安裝兩臺(tái)三分倉容克式空氣預(yù)熱器，后期安裝SCR脫硝裝置，脫硝裝置采用尿素?zé)峤猱a(chǎn)生氨氣制備還原劑，選擇性催化還原法（SCR）的煙氣脫硝工藝，尿素在熱解爐中熱解成氨氣還原劑與熱一次風(fēng)混成空氣/氨氣混合氣體噴入煙道內(nèi)與煙氣充分混合，流入催化反應(yīng)器，當(dāng)達(dá)到反應(yīng)溫度且與氨氣充分混合的煙氣氣流流經(jīng)SCR反應(yīng)器的催化層時(shí)，氨氣與NOX發(fā)生催化還原反應(yīng)，將NOX還原為無害的N2和H2O，每臺(tái)脫硝裝置的煙氣處理能力為相應(yīng)鍋爐ECR工況時(shí)的100%煙氣量，脫硝裝置入口NOX含量≤450mg/Nm3時(shí)，保證脫硝效率≥80%;NOX排放濃度不超過100mg/Nm3，能在國家排放標(biāo)準(zhǔn)下穩(wěn)定運(yùn)行，但是SCR脫硝裝置安裝后對我廠兩臺(tái)超超臨界鍋爐的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行均產(chǎn)生了較大的影響。

2SCR脫硝裝置安裝后對我廠超超臨界鍋爐安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響分析

2.1增加了風(fēng)煙系統(tǒng)阻力

SCR裝置安裝后鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)增加了風(fēng)煙系統(tǒng)煙道阻力、SCR反應(yīng)器的阻力和因?yàn)榘碧右輰?dǎo)致生成的硫酸氫氨沉積在空預(yù)器及催化劑而增加的阻力。我廠鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)在安裝脫硝裝置前50%負(fù)荷330MW至額定負(fù)荷660MW整個(gè)風(fēng)煙阻力范圍是2000～3000Pa，而安裝后SCR反應(yīng)器的阻力有500Pa，空預(yù)器又增加了200Pa左右的阻力，這樣就可以看出SCR裝置對風(fēng)煙系統(tǒng)的阻力特性起到比較大的作用。

2.2降低了鍋爐的熱效率

（1）我廠SCR脫硝裝置的反應(yīng)器和其連接煙道布置在鍋爐省煤器和空預(yù)器之間，增加了尾部煙道的散熱面積，進(jìn)而增大了鍋爐的散熱損失，煙氣經(jīng)過脫硝反應(yīng)器后煙溫降低了5℃左右，降低了鍋爐的熱效率。（2）氨逃逸生成的硫酸氫氨沉積在空預(yù)器上并與空預(yù)器煙氣中的灰塵粘合引起空預(yù)器換熱元件的堵塞，導(dǎo)致空預(yù)器換熱效率下降出口排煙溫度升高，鍋爐熱效率下降。（3）省煤器出口煙氣通過SCR裝置后壓降增加了500Pa左右，SCR裝置投運(yùn)半年后因硫酸氫氨引起的空預(yù)器堵塞，煙氣通過空預(yù)器又增加阻力500Pa左右，A、B引風(fēng)機(jī)出力增大電流均增加30A，導(dǎo)致空預(yù)器風(fēng)煙側(cè)壓差增大，空預(yù)器漏風(fēng)率增大，降低了鍋爐熱效率。

2.3堵塞并腐蝕空預(yù)器

安裝脫硝裝置后，由于氨與NOx的不完全反應(yīng)導(dǎo)致的氨逃逸生成硫酸氫氨不僅會(huì)與煙氣中的灰塵粘合沉積在空預(yù)器上堵塞空預(yù)器，而且硫酸氫氨還有腐蝕性會(huì)對空預(yù)器低溫段產(chǎn)生低溫腐蝕。

另外，鍋爐排放的煙氣中含有一定量的水分，同時(shí)氨氣和NOx反應(yīng)產(chǎn)物為氮?dú)夂退?dāng)入爐煤硫份較高時(shí)，鍋爐燃燒的煙氣中含有較高的SO3，因?yàn)闊煔庵腥绻?.005%的SO3可提高煙氣的露點(diǎn)至150℃往上，這時(shí)會(huì)有硫酸溶液凝結(jié)在空預(yù)器的冷端產(chǎn)生低溫腐蝕。

防止空預(yù)器堵塞應(yīng)采取以下措施：（1）加強(qiáng)省煤器輸灰系統(tǒng)綜合治理，防止大量的灰塵進(jìn)入空預(yù)器與硫酸氫銨粘合導(dǎo)致空預(yù)器積灰堵塞。（2）提高空預(yù)器吹灰次數(shù)，嚴(yán)格控制吹灰參數(shù)，運(yùn)行每班均要對空預(yù)期冷、熱端各進(jìn)行吹灰，控制吹灰參數(shù)，吹灰前應(yīng)充分暖管，吹灰停止期間要關(guān)閉吹灰電動(dòng)門，打開疏水門。（3）嚴(yán)格控制脫硝出口氨逃逸率，氨逃逸率不允許超過3ppm。（4）控制機(jī)組負(fù)荷，提高負(fù)荷可以使排煙溫度得到適當(dāng)?shù)纳仙硗舛鞈?yīng)及時(shí)投運(yùn)二次風(fēng)暖風(fēng)器以提高排煙溫度，可有效降低空預(yù)器低溫區(qū)露點(diǎn)溫度以下腐蝕情況的程度。（5）啟動(dòng)和運(yùn)行中加強(qiáng)對燃油控制，優(yōu)化制粉系統(tǒng)的啟動(dòng)條件，盡量使用熱值高、揮發(fā)份較高的煤種，同時(shí)提高一二次風(fēng)溫，以減少啟動(dòng)初期大量不完全燃燒產(chǎn)物的生成，從而抑止空預(yù)器堵灰的發(fā)生。（6）降低入爐煤硫份，控制入爐煤硫份盡量在鍋爐設(shè)計(jì)值以下，降低煙氣酸露點(diǎn)溫度，減少NH4HSO4生成，減少空預(yù)器的腐蝕及堵塞。

2.4降低了鍋爐低負(fù)荷燃燒的穩(wěn)定性

脫硝裝置安裝投運(yùn)后增大了風(fēng)煙系統(tǒng)的阻力，增設(shè)SCR裝置后，當(dāng)出現(xiàn)鍋爐負(fù)荷變動(dòng)等情況時(shí)，風(fēng)機(jī)將產(chǎn)生比未安裝SCR裝置多（△P2-△P1）的壓力波動(dòng)。而且隨著鍋爐運(yùn)行時(shí)間的增加，硫酸氫氨和灰塵粘附在空預(yù)器上導(dǎo)致空預(yù)器堵塞，引起空預(yù)器阻力逐漸增大，使引風(fēng)機(jī)出力逐漸增大，導(dǎo)致鍋爐在低負(fù)荷及燃燒不穩(wěn)定時(shí)負(fù)壓波動(dòng)范圍增大。

鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)爐膛溫度較低，煤粉著火不穩(wěn)定，一旦發(fā)生斷煤、鍋爐掉焦等擾動(dòng)時(shí)鍋爐容易發(fā)生滅火，我廠#4爐在增設(shè)SCR裝置連續(xù)運(yùn)行一年后，在50%負(fù)荷工況下爐膛負(fù)壓波動(dòng)增大至±400Pa，鍋爐燃燒不穩(wěn)，需對空預(yù)器進(jìn)行連續(xù)吹灰可降低負(fù)壓波動(dòng)范圍在±250Pa。

2.5增大了鍋爐內(nèi)爆的可能性

當(dāng)鍋爐因風(fēng)煙系統(tǒng)風(fēng)機(jī)、空預(yù)器跳閘或人員誤操作以及鍋爐滅火等原因?qū)е聽t膛負(fù)壓突降時(shí)，爐膛或鍋爐煙道系統(tǒng)從外向內(nèi)的壓力差突增引起爐膛或煙道壓塌變形的事故叫鍋爐內(nèi)爆。

鍋爐裝設(shè)SCR系統(tǒng)后，在一次滅火時(shí)因?yàn)殄仩t內(nèi)爆導(dǎo)致了電除塵內(nèi)部及出口喇叭嚴(yán)重?fù)p壞，原因是空預(yù)器堵塞差壓增大，導(dǎo)致機(jī)組高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，引風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓一直保持較高負(fù)壓，當(dāng)時(shí)引風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓在-6000PA以上（引風(fēng)機(jī)入口煙道設(shè)計(jì)壓力為±5800Pa），此時(shí)遇到爐膛滅火，爐膛內(nèi)負(fù)壓急劇下降，在爐膛負(fù)壓和引風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓的疊加之下，引風(fēng)機(jī)入口段煙道承受負(fù)壓遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)瞬爆壓力值，造成煙道薄弱之處承受力過大損壞，電除塵出口的槽板、框架，極板，極線受到嚴(yán)重的撞擊，遭受嚴(yán)重破壞。

3結(jié)束語

SCR脫硝裝置安裝后對鍋爐的安全和經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行產(chǎn)生了較多不利的影響，我們在脫硝裝置設(shè)計(jì)時(shí)，就需要充分考慮其對鍋爐運(yùn)行的影響，確保設(shè)計(jì)滿足安全的規(guī)范，并盡可能地減少經(jīng)濟(jì)性的降低。文章以大唐信陽華豫電廠的煙氣脫硝工程為例，分析和討論了SCR脫硝裝置的加裝對超超臨界鍋爐系統(tǒng)的影響，并提出了相應(yīng)的運(yùn)行防范措施和解決這些問題的有效途徑。