关键词：电站锅炉；烟气脱硝；系统优化；调整试验
1导言
随着国家对污染物排放标准越来越严格，燃煤电厂烟气脱硝改造势在必行。对于一些老机组，设备老化，改造难度较大，脱硝技术对于不同电厂出现不同问题，很难达到理想脱硝效率。
2设备概述
辽化热电厂7台蒸发量410t/h锅炉。锅炉的基本型式是：自然循环汽包炉、Π型布置、单炉膛、燃烧器四角布置，切圆燃烧、固态排渣、采用管式空气预热器、钢构架。设计煤种为铁厂沟露天煤矿，校核煤种为硫磺沟露天矿煤，设计煤种和校核煤种均属于中等结渣特性的烟煤。锅炉正常运行时 NOx 排放浓度最高超过 600mg/m 3 ，无法满足《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）要求的在 2014 年 7月 1 日前 NOx 排放浓度控制在 100mg/m 3 以内的排放限值要求。在2013 年至 2015年辽化热电厂分别对 7台机组进行了低氮燃烧器改造和在锅炉尾部烟道低温省煤器前加装烟气脱硝装置。
3脱硝装置投运后对锅炉运行的影响
3.1低氮燃烧器对锅炉的影响
低氮燃烧器改造后，通过试验调整，在保证锅炉燃烧稳定以及锅炉安全经济运行的情况下，改造效果明显，NOx 排放量大幅降低，锅炉效率不发生变化，能够达到原锅炉运行效率。
3.2 SCR 对锅炉各设备的影响
1、对空气预热器的影响。安装高温高尘型 SCR 装置后， 在烟气脱硝过程中所产生的硫酸氢胺将对空气预热器的运行带来较大的负面影响，硫酸氢胺牢固黏附在空气预热器传热元件表面，使传热元件发生强烈腐蚀、积灰。这些沉积物将减少空气预热器内流通面积，从而引起空气预热器阻力的增加，同时降低传热效率。
1.1脱硝过程中硫酸氢胺的产生机理
烟气在通过SCR催化时，将进一步强化SO2→SO3的转变，形成更多的SO3。在脱硝过程中，由于NH3的逃逸率是客观存在的，它在空气预热器中下层与SO3形成硫酸氢胺，其反应式为
NH3 + SO3 + H2O →NH4HSO4
硫酸氢胺在不同温度下分别呈现气态、液态、颗粒态。对于燃煤机组，烟气中飞灰含量较高，硫酸氢胺在146～207℃温度范围内为液态，液态硫酸氢胺捕捉飞灰能力极强，会与烟气中的飞灰粒子相结合，附着于空气预热器传热元件上形成融盐状的积灰，造成空气预热器腐蚀、堵灰等，进而影响空气预热器的换热及机组的正常运行。硫酸氢胺的反应速率主要与温度、烟气中的NH3、SO3及H2O浓度有关。为此，在系统的规划设计中，应严格控制SO2→SO3的转变率及SCR出口的NH3的逃逸率。同时，应重新调整空气预热器的设计结构配置，消除硫酸氢胺对空气预热器运行性能的影响。在形成液体硫酸氢胺的同时，也会产生部分硫酸氨。与硫酸氢胺不同，颗粒状硫酸铵不会与烟气中的飞灰粒子相结合而造成空气预热器腐蚀、堵灰等，不会影响空气预热器的换热及机组的正常运行。
2、对电除尘器的影响。SCR 脱硝装置逃逸一定的氨气，有利于提高飞灰的团聚效果，对提高除尘器的除尘效果具有一定益处，对袋式除尘器和输灰系统积灰没有影响。
总体来说，氨的喷入，有利于提高粉尘的带电性能，对除尘产生有利影响。
3、对脱硫系统的影响。SCR 装置逃逸的氨气主要被灰尘吸附，大部分被除尘器清除，少量灰尘进入 FGD 系统，极少量的氨会随烟气排放。进入 FGD 系统的大部分氨溶解于循环浆液中，长时间运行后，吸收塔循环浆池内氨的含量会有少量升高，这对废水系统存在一定的影响。
4、对风机的影响。采用SCR后，锅炉烟气系统阻力增加，脱硝装置的阻力包括烟道的沿程阻力、弯头合变截面处局部阻力、反应器本体产生的阻力三部分。随着运行时间的增加，催化剂的阻力会逐渐增加，系统阻力也会逐渐增加。
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如果氨的逃逸量控制不当，可能造成空气预热器的结构堵灰，额外增加了系统阻力。因此，要将氨的逃逸率控制在合理的范围。
5、对锅炉效率的影响。
氨气与空气的混合气体喷入省煤器后的烟气中，会从以下几方面影响烟气的传热效率：
⑴影响烟气的辐射性质。
⑵影响烟气的热物理性质。
⑶增加烟气的流量。
⑷吸收烟气的热量。
喷入烟气中的还原剂会吸收一部分烟气的热量。氨气的加入量与烟气中的NOX流量呈正比。在采用低氮燃烧技术后，烟气中NOX的体积浓度一般为200×10-6左右，即0.2‰左右，而氨气在烟气中的体积浓度与此相当。由于浓度很低，不会显著影响烟气的辐射传热、热物理性质及流量。
烟气脱硝装置的安装，使锅炉尾部烟道加长，因此会使烟气的散热损失增加，从而导致锅炉效率降低0.15 ～ 0.3%。
4烟气脱硝装置投运后应采取的措施
4.1减少 SCR 脱硝催化剂积灰情况
烟气中灰尘的含量与煤种的灰份、燃烧调整有很大关系，但影响脱硝催化剂积灰的因素还与吹灰系统、输灰系统运行情况有关。输灰系统不能正常工作，将会使大量的灰尘带入脱硝上层催化剂，即便加强脱硝系统吹灰仍不能避免蜂窝状催化剂的堵塞。脱硝装置声波吹灰器在灰量较小时效果较为明显，并能对彻底吹除边角的积灰。但灰量较大时作用不是特别明显。当在投入声波吹灰时，一定要充分的疏水，否则会造成灰尘结块堵塞催化剂或对催化剂造成水蚀，影响催化剂的使用寿命。脱硝烟道入口导流板应设计为流线机翼型并尽可能偏向于炉前方向，这样可有效改善烟气分布流场，阻止较大灰分颗粒被烟气携带到催化剂蜂窝孔中造成催化剂蜂窝孔堵塞。
4.2控制氨逃逸率
为减少脱硝装置运行时对锅炉的影响，控制硫酸氢氨的生成量就显得尤为重要。生成硫酸氢氨的反应速率主要与温度、烟气中氨气、SO3及水含量有关。对于实际运行的火电机组，锅炉烟气中SO3及水的含量无法控制。因此，必须严格控制氨的逃逸率。
1）严格控制氨的喷入量，防止氨气过量而造成氨逃逸，正常情况下应控制氨逃逸率不超过 3ppm。
2）保持催化剂的活性。SCR 脱硝催化剂的寿命一般在 5 ～ 6年，因此 SCR 脱硝装置运行一段时间后，催化剂活性会逐渐衰减，脱硝效率将会降低，氨逃逸率将会增加。
4.3定期对脱硝催化剂进行剩余寿命评估分析，及时更换。
4.4减低引风机耗电率
对引风机的影响 ( 即锅炉烟气阻力的增加 ) 可通过合理设计烟道形状、合理选取烟气流速、加装导流装置、缩短烟道长度等加以控制
5结语
近年来，伴随电力工业的高速发展，火电厂机组容量及数量的急剧增长使各种烟气排放物排放量与日俱增，特别是NOx所产生的污染及其影响越来越引起人们的重视。目前火力发电机组基本上都是安装选择性催化还原法(selectivecata—11Irtic reduction，SCR)的烟气脱硝装置来控制NOx的排放，SCR脱硝系统运行是否良好的重要依据是脱硝效率和氨逃逸率，而SCR脱硝系统出口的NOx浓度和进出口烟气流场的均匀性是这两项指标决定性的影响因素。
参考文献
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论文作者:韩宏智
论文发表刊物:《中国电业》2019年16期
论文发表时间:2019/11/29
标签：烟气论文; 预热器论文; 锅炉论文; 催化剂论文; 装置论文; 硫酸论文; 空气论文; 《中国电业》2019年16期论文;