脫硝裝置對鍋爐運(yùn)行的影響

煙氣脫硝裝置對鍋爐運(yùn)行的影響張國梁【摘 要】：火電廠燃煤機(jī)組采用煙氣脫硝裝置后將對鍋爐運(yùn)行產(chǎn)生諸多影響進(jìn)行討論和分析,為了保證鍋爐安全運(yùn)行所采取的防范措施?！娟P(guān)鍵詞】： 鍋爐 脫硝 影響 火電廠 燃煤機(jī)組0 引言火電廠SCR煙氣脫硝裝置用于脫除煙氣中氮氧化物(NOx)。該類技術(shù)通過將氨(NH3)作為還原劑噴入煙氣中，使還原劑與煙氣中的NOx發(fā)生還原反應(yīng),生成無害的氮?dú)?N2)和水(H2O),從而達(dá)到脫除氮氧化物的目的。SCR脫硝裝置脫硝效率可達(dá)90%以上，能滿足嚴(yán)格的環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。若鍋爐設(shè)計煤種燃燒后產(chǎn)生的煙氣中NOx含量較高，SCR煙氣脫硝裝置可保證煙氣脫硝效率，大大降低煙氣NOx排放量。但SCR脫硝裝置對鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行將產(chǎn)生較大的影響。1 SCR法脫硝對鍋爐運(yùn)行的影響1.1 對鍋爐效率的影響1）熱量損失 安裝SCR脫硝系統(tǒng)后鍋爐的熱量損失主要是煙氣通過脫硝系統(tǒng)后煙溫會降低6左右，對鍋爐效率將會產(chǎn)生一定的影響。2）空預(yù)器換熱元件堵塞，是排煙溫度升高。氨氣和三氧化硫反應(yīng)生成硫酸氫氨。硫酸氫氨在溫度180200的環(huán)境中呈“鼻涕”狀的粘性物，因此在空預(yù)器高溫段和低溫段處煙氣中的灰塵在該處容易和硫酸氫氨一塊極易粘附于空預(yù)器換熱面上，使空預(yù)器換熱元件臟污， 空預(yù)器的換熱效果，是排煙溫度升高，鍋爐效率降低。3）空預(yù)器漏風(fēng)率增大。煙氣通過SCR脫硝系統(tǒng)以后的壓降將增加500Pa左右，為了使?fàn)t膛內(nèi)部壓力平衡，吸風(fēng)機(jī)的出力將有所增加，從而導(dǎo)致空預(yù)器內(nèi)部煙氣壓力降低，使空預(yù)器風(fēng)/煙壓差增大，導(dǎo)致空預(yù)器漏風(fēng)率增加，鍋爐效率降低。1.2 對煙道阻力的影響SCR脫硝裝置使煙氣阻力增加500Pa左右，而且對蜂窩式催化劑容積積灰堵塞，且隨著運(yùn)行時間的增長，催化劑堵塞程度也越嚴(yán)重，將導(dǎo)致吸風(fēng)機(jī)的電耗增加，現(xiàn)在設(shè)計的SCR脫硝系統(tǒng)均不設(shè)計旁路系統(tǒng)，如果催化劑堵塞嚴(yán)重，將直接影響鍋爐的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。1.3 對空預(yù)器的影響相比較來說，SCR脫硝裝置對空預(yù)器的影響更為突出。主要原因是硫酸氫氨的腐蝕性和黏結(jié)性。硫酸氫氨于灰塵一起粘附在空預(yù)器的換熱元件上，不僅降低換熱效果，還將會在空預(yù)器的低溫段產(chǎn)生低溫腐蝕，同時造成空預(yù)器的積灰。SCR脫硝裝置氨逃逸率一般設(shè)計為3ppm，逃逸率超過設(shè)計值時將會造成大量的硫酸氫氨生成，致使空預(yù)器嚴(yán)重堵塞，這將造成吸風(fēng)機(jī)電耗增加，一次風(fēng)機(jī)母管壓力波動大等情況。2011年2月我公司4鍋爐由于SCR脫硝裝置逃逸率表計不能正常投入，氨氣流量表計不準(zhǔn)，致使空預(yù)器出現(xiàn)嚴(yán)重堵塞情況，被迫停運(yùn)脫硝系統(tǒng)，再次期間鍋爐同等負(fù)荷時吸風(fēng)機(jī)電流增加30A以上。在5月份4機(jī)組A修期間對空預(yù)器傳熱元件進(jìn)行清洗工作。另外，燃用高硫煤時，煙氣中SO3含量較高，只要煙氣中有0.005的SO3，煙氣的露點(diǎn)即可提高到150以上。同時氨氣和NOx反應(yīng)產(chǎn)物為氮?dú)夂退?，因此空預(yù)器的低溫段就可能有硫酸溶液凝結(jié)在換熱元件上，造成空預(yù)器的低溫腐蝕。2 應(yīng)采取的措施2.1 減少SCR脫硝催化劑積灰情況 煙氣中灰塵的含量與煤種的灰份、燃燒調(diào)整有很大關(guān)系，但影響脫硝催化劑積灰的因素還于省煤器疏灰系統(tǒng)運(yùn)行情況、脫硝裝置所安裝的吹灰器有關(guān)。省煤器疏灰系統(tǒng)不能正常工作，將會使大量的灰塵帶入脫硝上層催化劑，即便加強(qiáng)脫硝系統(tǒng)吹灰仍不能避免蜂窩狀催化劑的堵塞。用于脫硝裝置的吹灰器有聲波和蒸汽吹灰兩種方式，聲波吹灰器在灰量較小時效果較為明顯，并能對徹底吹除邊角的積灰。但灰量較大時耙式蒸汽吹灰器能起到很好的作用。當(dāng)在投入蒸汽吹灰時，一定要充分的疏水，否則會造成灰塵結(jié)塊堵塞催化劑或?qū)Υ呋瘎┰斐伤g，影響催化劑的使用壽命。脫硝煙道入口導(dǎo)流板應(yīng)設(shè)計為流線機(jī)翼型并盡可能偏向于爐前方向，這樣可有效改善煙氣分布流場，阻止較大灰分顆粒被煙氣攜帶到催化劑蜂窩孔中造成催化劑蜂窩孔堵塞。2.2 空預(yù)器傳熱元件及沖洗改造安裝SCR脫硝工藝的空預(yù)器在防止起低溫段腐蝕、積灰堵塞和清洗方面需要進(jìn)行特殊設(shè)計。為防止由于空預(yù)器臟污使傳熱效果降低，或空預(yù)器堵塞導(dǎo)致被迫停爐事件的發(fā)生，空預(yù)器低溫段傳熱元件應(yīng)采用搪瓷表面?zhèn)鳠嵩Ｒ环矫媸翘麓杀砻婵梢愿綦x腐蝕物與金屬接觸，其表面光潔，易于清洗；另一方面是搪瓷層穩(wěn)定性好，耐磨損，使用壽命命長。為避免鍋爐運(yùn)行期間由于出現(xiàn)空預(yù)器有嚴(yán)重堵塞而被迫停爐事件的發(fā)生，在空預(yù)器吹灰器選型時不妨可以考慮采用雙介質(zhì)吹灰器（蒸汽和水），實(shí)現(xiàn)對空預(yù)器在線水沖洗。正常運(yùn)行時采用蒸汽定期吹灰，空預(yù)器堵塞嚴(yán)重時采用高壓水沖洗。我公司空預(yù)器傳熱元件由于未采用搪瓷材質(zhì)，在SCR脫硝系統(tǒng)投入半年時間即出現(xiàn)嚴(yán)重堵塞情況。因此計劃利用機(jī)組B修對空預(yù)器傳熱元件低溫段進(jìn)行更換。2.3 加強(qiáng)吹灰，定期對空預(yù)器進(jìn)行沖洗SCR脫硝系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，催化劑和空預(yù)器積灰堵塞是在所難免的，必須堅強(qiáng)SCR反應(yīng)器區(qū)域和空預(yù)器的吹灰，尤其應(yīng)加強(qiáng)空預(yù)器低溫段的吹灰。發(fā)現(xiàn)煙道阻力增大時，及時對催化劑進(jìn)行清理，發(fā)現(xiàn)空預(yù)器進(jìn)、出口差壓增大，應(yīng)及時水沖洗。2011年5月我公司4機(jī)組A修時對催化劑檢查發(fā)現(xiàn)上層催化劑表面積灰嚴(yán)重，空預(yù)器低溫傳熱元件有明顯堵塞情況。2.4 控制氨逃逸率為減少脫硝裝置運(yùn)行時對鍋爐的影響，控制硫酸氫氨的生成量就顯得尤為重要。生成硫酸氫氨的反應(yīng)速率主要與溫度、煙氣中氨氣、SO3及水含量有關(guān)。對于實(shí)際運(yùn)行的火電機(jī)組，鍋爐煙氣中SO3及水的含量無法控制。因此，必須嚴(yán)格控制氨的逃逸率。1）嚴(yán)格控制氨的噴入量，防止氨氣過量而造成氨逃逸，正常情況下應(yīng)控制氨逃逸率不超過3ppm。據(jù)統(tǒng)計，目前絕大部門火電廠SCR脫硝系統(tǒng)氨逃逸率表計顯示不準(zhǔn)，基本上沒有正常投入，因此，對氨逃逸率的控制造成很大的難度。2）保持催化劑的活性。SCR脫硝催化劑的壽命一般在56年，因此SCR脫硝裝置運(yùn)行一段時間后，催化劑活性會逐漸衰減，脫硝效率將會降低，氨逃逸率將會增加。SCR脫硝裝置設(shè)計均為21方式，當(dāng)脫硝效率達(dá)不到設(shè)計值或不能滿足國家環(huán)保排放要求時，為確保鍋爐的安全運(yùn)行，就必須對催化劑進(jìn)行清洗或安裝備用層催化劑。3）針對氨流量計、氨逃逸率表計不能正常投入采取的措施：（1）目前國家環(huán)保對NOx的排放標(biāo)準(zhǔn)為200mg/Nm3，我公司目前按150 mg/Nm3控制。（2）通過開大低氮燃燒器燃燼風(fēng)風(fēng)門開度降低SCR脫硝裝置入口NOx指標(biāo)，從而達(dá)到即滿足環(huán)保要求，又減少了噴氨量。（3）通過對SCR脫硝裝置后煙氣分析試驗(yàn)確定脫硝入口不同NOx指標(biāo)所對應(yīng)的噴氨調(diào)整門開度。（4）加強(qiáng)脫硝裝置CEMS的維護(hù)工作，確保脫硝進(jìn)、出口NOx數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，為運(yùn)行人員提供可靠的調(diào)整依據(jù)。（5）對每日的耗氨量進(jìn)行比對，避免有過量噴氨情況。（6）加強(qiáng)空預(yù)器進(jìn)、出口差壓的監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)空預(yù)器進(jìn)、出口差壓增大時及時減少噴氨量，增加空預(yù)器低溫段的吹灰次數(shù)。3 結(jié)束語1、采用SCR脫硝裝置，對鍋爐尾部受熱面(主要是空預(yù)器)的沾污、堵塞和腐蝕可通過限制氨逃逸量及催化劑的SO2SO3氧化率加以控制；對鍋爐熱效率的影響可通過減少煙道長度從而減少散熱面積加以控制；對引風(fēng)機(jī)的影