鍋爐省煤器分級改造技術(shù)研究

龔明燁

（湛江中粵能源有限公司，廣東 湛江524000）

1 SCR 脫硝裝置運(yùn)行現(xiàn)狀及煙氣溫度對脫硝效率的影響

1.1 SCR 脫硝裝置運(yùn)行現(xiàn)狀

在進(jìn)行鍋爐省煤器分級改造之前，當(dāng)鍋爐處于低負(fù)荷運(yùn)行工況時，鍋爐SCR 脫硝裝置入口處的煙氣溫度低于300℃，無法滿足SCR 脫硝裝置持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的溫度要求，在這種情況下就容易造成SCR 脫硝裝置退出運(yùn)行，燃煤機(jī)組排放煙氣中的氮氧化物濃度也會超標(biāo)。

1.2 煙氣溫度對脫硝效率的影響

在燃煤機(jī)組中對SCR 脫硝裝置產(chǎn)生影響的因素有幾種，主要包括煙氣溫度、氧氣的濃度、氨逃逸量等，其中影響脫硝裝置效率的重要因素是煙氣溫度。當(dāng)煙氣溫度較低時，催化劑的活性降低，從而導(dǎo)致氮氧化物的脫除效率的降低，并且噴入的NH3會與煙氣中的SOx發(fā)生相應(yīng)的反應(yīng)生成（NH3）2SO4，在催化劑的表面上附著。根據(jù)氨的逃逸率以及生成（NH3）2SO4的濃度的不同，當(dāng)溫度條件處于150～230℃或者以下范圍時，在空氣預(yù)熱器的低溫區(qū)域中可能會發(fā)生結(jié)露現(xiàn)象，硫酸氫銨具有極強(qiáng)的腐蝕性，并且隨著溫度的降低結(jié)露的現(xiàn)象也會越來越嚴(yán)重。同時，具有堿性特點的煙灰會迅速粘附在其上面，在吸收酸露或會形成相應(yīng)的水泥附著物，并且很難進(jìn)行清除。當(dāng)煙氣溫度處于較高狀態(tài)時，NH3會和氧氣發(fā)生相應(yīng)的反應(yīng)，這就會導(dǎo)致煙氣中的NO3增加，所以在進(jìn)行鍋爐設(shè)計和運(yùn)行的過程中，需要注重的是選擇和控制好煙氣溫度。

2 鍋爐省煤器分級改造技術(shù)

2.1 省煤器分級改造指導(dǎo)思想

在進(jìn)行鍋爐省煤器分級改造的過程中，按照鍋爐的相關(guān)設(shè)計值，設(shè)計進(jìn)口煙溫的時候，不但要考慮SCR 脫硝裝置在低負(fù)荷狀態(tài)下的進(jìn)口煙溫滿足相應(yīng)的噴氨要求，而且也要考慮在滿負(fù)荷狀態(tài)下，SCR 脫硝裝置進(jìn)口煙溫要低于400℃。同時，在進(jìn)行省煤器改造的過程中，過熱蒸汽、再熱蒸汽參數(shù)不會受到相應(yīng)的影響，鍋爐的各項參數(shù)也基本不變，并且鍋爐運(yùn)行控制的方式也保持不變。考慮到節(jié)省布置空間、減少荷載量等因素，需要新增加相應(yīng)的省煤器。

2.2 省煤器分級

將鍋爐原有的省煤器的低溫部分受熱面進(jìn)行拆除，而剩余的受熱面就稱為二級省煤器，可減少SCR 脫硝反應(yīng)器前二級省煤器的吸熱量，從而能夠有效提高SCR 脫硝裝置的入口煙溫。同時，在SCR 脫硝裝置的出口煙道內(nèi)，新增加一些省煤器的受熱面，這些受熱面被稱為一級省煤器。省煤器分級改造技術(shù)不但能夠有效保持整個省煤器的吸熱量基本不變，而且能夠有效提高二級省煤器的出口煙溫，這樣就能夠在機(jī)組低負(fù)荷煙氣溫度過低的情況下，解決SCR 脫硝裝置無法正常運(yùn)行的問題。省煤器進(jìn)行分級改造前后情況如圖1-2 所示。

圖1 常規(guī)省煤器

圖2 省煤器分級

2.3 省煤器分級改造技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)問題

2.3.1 確定SCR 對機(jī)組負(fù)荷適用范圍

根據(jù)燃煤機(jī)組需要參與電網(wǎng)深度調(diào)峰相關(guān)要求，在進(jìn)行改造的過程中，要保證SCR 脫硝裝置能夠適應(yīng)40%～100%的額定負(fù)荷，所以做好省煤器分級改造基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計是十分重要的。要對SCR 脫硝裝置催化劑的設(shè)計工作溫度范圍進(jìn)行統(tǒng)計，以及催化劑允許使用的溫度范圍；當(dāng)機(jī)組在40%～100%的額定負(fù)荷時，對SCR 脫硝裝置的入口煙氣溫度范圍進(jìn)行設(shè)計，SCR脫硝裝置入口煙氣溫度的實際范圍；燃燒機(jī)組年度催化劑偏離使用的上下限溫度范圍，以及SCR 退出運(yùn)行時間等，這些數(shù)據(jù)都是進(jìn)行省煤器改造成功的基礎(chǔ)。

2.3.2 確定省煤器分級SCR 裝置入口煙氣溫度

在對省煤器進(jìn)行分級改造的時，對煙氣溫度提升的范圍進(jìn)行合理的確定是主要考慮的問題，所以需要對原來省煤器拆除受熱面面積進(jìn)行準(zhǔn)確的計算，以及SCR 脫硝裝置入口煙氣溫度，t=f（S二級），其中S二級是二級省煤器的面積。如果二級省煤器的出口煙氣滿足不了催化劑所需要的安全運(yùn)行溫度要求，出現(xiàn)過高或者過低的溫度，都會對SCR 脫硝裝置的正常運(yùn)行造成一定的影響，特別是在夏季的時間里，燃煤機(jī)組處于較高的負(fù)荷運(yùn)行時，二級省煤器的出口溫度會超過催化劑的允許溫度。

2.3.3 控制好省煤器的出口給水欠焓

在對省煤器進(jìn)行分級后，為了有效控制一級省煤器的出口煙氣溫度，與原來省煤器面積相比，需要在一定程度上增加一級省煤器和二級省煤器的面積，這時給水溫度就會升高，導(dǎo)致降低了二級省煤器的出口給水焓，通過對原省煤器割掉面積和一級省煤器增加面積進(jìn)行熱力計算進(jìn)行控制。省煤器的出口給水欠焓，Δt=f（S一級、S二級），其中S一級是一級省煤器的面積，S二級是二級省煤器的面積。

2.3.4 鍋爐效率的控制

SCR 脫硝裝置最低運(yùn)行負(fù)荷一般不高于40%額定負(fù)荷，在進(jìn)行省煤器分級后，排煙溫度保持與改造前一樣，鍋爐效率也及基本不變，主、再熱蒸汽溫度也保持不變，過、再熱器減溫水量與改造前相比較也基本不變。所以在對省煤器進(jìn)行改造后，鍋爐的主要性能指標(biāo)與改造前相比較基本相同。省煤器分級控制鍋爐效率為η=f（S一級、S二級）。

3 鍋爐省煤器分級改造后效果

經(jīng)過對省煤器進(jìn)行分級改造后，鍋爐主蒸汽流量達(dá)到一定程度時，SCR 脫硝裝置的進(jìn)口煙溫能夠達(dá)到相應(yīng)的溫度；當(dāng)省煤器后二側(cè)煙溫和省煤器出口水溫達(dá)到一定數(shù)值時，省煤器進(jìn)口煙溫和出口水溫與改造前進(jìn)行比較，基本不變。省煤器出口水溫以及排煙溫度也基本沒有出現(xiàn)什么變化，在進(jìn)行改造后，鍋爐的總體性能包括汽溫、減溫水量等基本都保持原狀。在對省煤器進(jìn)行改造后，鍋爐的低負(fù)荷煙溫提升20℃以上，SCR 脫硝裝置入口處的煙溫均在300～400℃之間，在SCR 脫硝裝置所要求的工作煙溫范圍內(nèi)，可以保證在低負(fù)荷狀態(tài)下，脫硝裝置能夠進(jìn)行正常的運(yùn)行。

綜上所述，采用省煤器分級改造技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的改造，能夠有效提高SCR 入口的排煙溫度，并有效改善SCR 的運(yùn)行效率。鍋爐省煤器分級改造技術(shù)在應(yīng)用時較為簡單，對鍋爐效率具有較小的影響，在運(yùn)行中也不需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，可以有效指導(dǎo)機(jī)組進(jìn)行深度調(diào)峰，滿足鍋爐煙氣達(dá)到相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn)。鍋爐SCR 脫硝裝置能夠進(jìn)行穩(wěn)定的運(yùn)行，既可以延長催化劑的使用壽命，也能夠?qū)崿F(xiàn)燃煤機(jī)組在深度調(diào)峰時產(chǎn)生的NOx達(dá)到排放的標(biāo)準(zhǔn)。