300MW燃煤機組SCR脫硝系統對鍋爐運行的影響

齊峰

【摘 ?要】300MW燃煤機組SCR脫硝系統對鍋爐的運行主要是尿素水解器、空預器、鋼結構、效率等方面的影響。本文就淺談SCR脫硝系統對鍋爐運行產生影響的因素，并提出相應的一些對策。

【關鍵詞】300MW燃煤機組;SCR脫硝系統;鍋爐運行;

當前環境污染問題已制約我國經濟發展，并且影響到普通百姓的生活。根據我國環境保護的要求，國內各大火電機組紛紛進行脫硝改造。脫硝系統在300MW燃煤機組中的應用出現和很多的問題，需要進行談論、研究、解決。

一、SCR脫硝的原理

SCR脫硝法采用的是選擇性催化還原技術，氨氣通過反應器的入口與煙氣中充分混合，在催化劑的作用在進行還原反應，去除了煙氣中的NOx的成分，并且在還原反應發生后，還會發生副反應，氧化劑與煙氣中的部分氣體反應，還原反應后的氣體與水反應。由于化學反應的生產，在一定溫度的環境下會使氣體具有腐蝕性，還具有非常強的粘結性，會對設備造成一定成都的損壞。具體的化學反應方程式如以下所示：

4NO+4NH3+O2 → 4N2+6H20

2NO2+4NH3+O2 → 3N2+6H2O

NO+NO2+2NH3 → 2N2+3H2O

副反應主要有：

2SO2+O2→2SO3

二、300MW燃煤機組SCR脫硝系統對鍋爐運行

（1）效率的影響

300MW燃煤機組在SCR脫硝的系統的運行，會使鍋爐熱量受到損耗、排煙的溫度變高、空預器的漏風率變大。在鍋爐的運行中加入SCR脫硝系統，會使鍋爐的尾部的煙道變得更長，這樣一來，煙氣在經過SCR脫硝系統后，煙氣的溫度會不斷下降，要想對煙氣進行控制，就需要通過空預器影響鍋爐的風溫，在這個過程中，會使鍋爐的運行效率受到影響。排煙溫度的升高主要是因為常用的氧化劑就是氨氣，在反應的過程中，氨氣不可能充分得到運用，那么就會出現逸散的狀況，逸散的氨氣很容易和二氧化硫發生反應，產生腐蝕性的黏狀物，這些黏狀物會停留在空預器上，影響空預器的換熱效果，從而使排煙溫度不斷上升。空預器漏風率大主要是因為引用SCR脫硝系統后，鍋爐內部的壓強增加，為了保證系統的平衡，引風機功率計需要加大，這讓鍋爐內煙氣的壓力降低，從而使得空預器漏風率增加，使得鍋爐的運行效率受到嚴重的影響。

（2）尿素水解器的影響

事實上，在300MW燃煤機組中應用到SCR脫硝系統后，尿素水解器頻繁出現堵塞的問題，嚴重時還會導致無法運行需要緊急停爐情況的出現。通過分析和研究發現，堵塞的原因主要是尿素沒有被完全分解，從而產生一定的聚合物，這些聚合物會不斷的堆積，從而使尿素水解器堵塞。造成這種情況主要所以兩個方面：一是因為噴嘴霧化的效果并不明顯，另一方面則是因為熱解室的溫度比較低。由于噴嘴霧化的原因使得尿素在尿素水解器內部的分解的并不徹底，產生的滴液過大，從而形成聚合物。熱解室的溫度不夠，會使得尿素不能完全分解，從而產生多種的聚合物。

（2）鋼結構的影響

300MW燃煤機組在加入SCR脫硝系統后，需要考慮煙氣排放及走勢，勢必會在鍋爐的結構上發生改變。SCR是需要反應器的鋼架的，因此通常情況下，需要在鍋爐的尾部加上SCR反應器，并且還需要添加用于支撐反應器的鋼架。鍋爐在尾部的結構不同，因此在安裝的過程中，會和除塵器、空預器以及鍋爐鋼架進行連接，這樣的連接方式會改變鍋爐整體的受力環境，因此需要對鍋爐的鋼結構進行重新的計算。從另外，由于SCR脫硝系統的應用，會導致鍋爐的煙道需要拆除或者是整改，新設計的煙道也會對鍋爐鋼結構有很大的影響。

（3）對空預器的影響

在300MW燃煤機組SCR脫硝系統的設置中，一般安裝的位置都在空預器的前方，煙氣在經過脫硝系統反應后，會在空預器中進行熱量交換。由于煙道的改裝，脫硝反應器是先添加的，遮掩的組合會使脫硝系統一直處于負壓的狀態，從而增加引風機的阻力，使得空預器的漏風問題進一步擴大。除此之外，SCR脫硝系統的目的是降低煙氣中氮氧化物的含量，但是在運行的過程中，經過脫硝系統后，煙氣中的二氧化硫含量會逐步增加，這也就意味著生成中間聚合物的幾率不斷增加，聚合物會附著在空預器內部，不僅會使空預器換熱的效率降低，也會使煙道流通的阻力變大，嚴重時會對空預器造成巨大的破壞。

三、300MW燃煤機組SCR脫硝系統在鍋爐運行中的改善措施

（1）減少催化劑積灰

煙氣中的灰塵在反應的過程中會覆蓋催化劑的表面，這樣不僅會導致脫硝率下降，也會導致鍋爐運行效率下降。因此在實際的操作中要是用聲波吹灰器，放置在催化劑的上方，只要鍋爐運轉，聲波吹灰器也立刻投入使用，定時循環性的吹掃，確保煙氣中的灰塵不會影響到催化劑的反應。另外煙氣中灰塵的含量和鍋爐燃燒狀態有著很大的關系，所以對吹灰的控制要根據實際的情況。

（2）尿素水解器的控制措施

要想對尿素水解器的堵塞現象進行良好的改善工作，可以從提升尿素水解器的溫度、控制霧化的力度、保證噴嘴、尿素加熱帶的正常以及及時清理堵塞問題。提升尿素水解器的溫度是良好的控制措施，一方面能夠讓尿素得到充分的分解;另一方面也能夠減少電加熱帶來的昂貴成本。在實際的操作中兩種方法進行控制。一種方式是在發現即將出現堵塞情況的時候，提升尿素水解器入口蒸汽溫度，使其保持在設計的峰值運行，同時降低燃煤機組的運行負荷，并且減少氨氣的使用量。另一種方式的成本較高，是在水解的基礎上，再加上一級電加熱，這樣的話即使鍋爐是在整正常的運行工況下，也能夠在水解器內部獲得比較高的熱解溫度，從而加強了尿素的分解;控制霧化的力度主要是只有保證尿素噴嘴有著足夠的壓力，才能夠更好的分解尿素，在這個過程中需要考慮到外在環境對噴嘴的影響。保證尿素噴嘴的加熱帶的正常，同樣有著控制堵塞的作用。一方面要檢查尿素水解器保溫的情況，另一方面也要控制外在因素對噴嘴的影響，清理堵塞是必需要做的事情，關鍵是要及時的發現堵塞的現象，并且清理的時候要嚴格的按照相關的規范進行清理。

（3）空預器的改進

空預器的改進可以通過將換熱元件進行改進，分為兩段控制，這樣不僅能夠增加溫度控制的范圍，也避免聚合物在受熱面堆積，引起堵塞。也可以在冷段材質上采用波紋板。波紋板的在煙氣的流通中有著很多的優點，由于性能的問題，不會出現粘附的情況，即使出現少量粘附的狀況，也可以通過吹灰器進行定點清除。同時，還可以采取在鋼板上鍍上搪瓷，提升冷段元件抗粘附的能力，同時搪瓷元件表面光滑，質地堅硬，有著很多好的低溫腐蝕的抗性，也比較容易清洗。另外，還可以對SCR脫硝裝置進行優化和評估，調整速度和氨氣逃逸的效率，從而降低聚合物的形成。

（4）改善鍋爐尾部的受熱面

鍋爐運行狀態和運行工況的不同，都會導煙氣溫度產生變化，而煙氣溫度的變化也會導致化學反應的效率，因此想要保證鍋爐的運行效率和SCR脫硝系統的運行，就需要改善鍋爐尾部的受熱面。現階段有兩種方法改善受熱面，一是低溫過熱器的改造，二是加裝一個煙氣旁路。低溫過熱器的改造可以根據具體煙道溫度的情況進行熱力的計算，從而改進低溫過熱器的安裝位置和管道的管束數量。加裝煙氣旁路主要是在SCR反應器進口和省煤器上部之間加裝擋板門和旁路煙道。這兩種方法都能夠有效的調節進入脫硝系統煙氣的溫度，從而提升鍋爐運行的效率。

結束語：燃煤鍋爐投入SCR脫硝裝置運行后，存在煙道阻力增大、空預器積灰增加等問題。因此對運行管理控制提出了更高的要求，要采取針對性維護和運行措施，嚴格控制進入SCR反應器內煙氣的溫度，提高氨氣噴射控制水平以提高脫硝效率。

參考文獻：

[1]張衡.300MW燃煤機組SCR脫硝系統對鍋爐運行的影響[J].科學中國人，2016（36）

（作者單位：國家電投集團東北電力有限公司撫順熱電分公司）