大唐三门峡发电有限责任公司 河南三门峡 472143
摘要：随着社会的不断发展，人们越来越注重环境的污染情况，为进一步治理雾霾，改善人居环境，适应国家新的火电厂大气排放标准，大型火力发电厂在确保锅炉安全稳定运行的前提下，成功进行了锅炉的脱硝系统改造，投运后效果良好。本文阐述了脱硝系统在电厂锅炉脱硝项目中系统的启停和运行参数的调节，分析和总结脱硝系统运行中存在的问题，为火电厂经济、安全、稳定运行提供技术支持，为改善生态环境做出贡献。
关键词：火电厂；脱硝技术；脱硝系统
前 言：随着环境污染给人类带来的问题越来越严重，人们的环境保护意识日益增强，我国针对环境保护的法律法规不断健全，对火力发电厂NOX排放控制日益严格。目前，在众多NOX的脱除工艺中，选择性催化还原(SCR)脱硝工艺对锅炉烟气NOX的控制效果十分显著，它具有占地面积小，技术成熟可靠，易于操作，脱硝效率高等优点，是目前世界唯一大规模投入商业应用并能满足日益严峻环保要求的控制措施，可作为我国燃煤电厂控制NOX污染的主要手段，广泛应用于火力发电机组的脱硝改造中。
1 概述
脱硝SCR系统采取选择性催化还原去除烟气中NOX的系统。脱硝处理能力在锅炉最大工况下脱硝效率不小于85％，脱硝装置可用率不小于98%。SCR反应器分甲侧反应器和乙侧反应器，采用高灰型工艺布置（即反应器布置在锅炉省煤器与空预器之间），烟气经锅炉省煤器后引出进入SCR脱硝反应器，再经过回转式空气预热器，进入除尘器系统。氨气在SCR脱硝反应器中催化剂的作用下与烟气中NOX进行反应，生成无害的氮气和水，从而达到降低排烟中NOX含量的目的。脱硝还原剂采用99.6%液氨通过气化处理后转换为氨气。脱硝SCR技术是还原剂NH3在催化剂作用下，选择性地与NOX反应生成N2和H2O，而不是被O2所氧化，故称为“选择性”。NOX与NH3需要在800℃以上的条件下才具备足够的反应速度，工业应用时须安装相关反应的催化剂，在催化剂的作用下其反应温度降至300-400℃左右，锅炉省煤器后温度正好处于这一范围内，这为锅炉脱硝提供了有利条件。催化剂采用蜂窝式或板式，按2+1层设计，其中两层装入催化剂运行，一层为预留层，为防止催化剂积灰，每层催化剂设置3台声波吹灰器及两台蒸汽吹灰器。SCR（脱硝系统）催化剂的工作温度是有一定范围的，温度过高（＞450℃）时催化剂会加速老化；温度过低（＜320℃）时易生成氨盐，该物质粘性大，易粘结在催化剂和锅炉尾部的受热面上，影响锅炉系统的正常运行。
2 SCR脱硝系统运行存在的问题
2.1 脱硝温度限制无法全过程投运问题
采用SCR脱硝工艺，为保证脱硝运行安全及效率，SCR入口温度一般要求在320-450℃之间。机组启动初期及配合电网深度调峰低负荷运行区间，SCR烟温可能会降低至低限温度以下，造成脱硝系统无法投运或退出运行，冬季低温期间影响尤其显著。
2.2 在线监测设备问题
由于烟气组分的复杂性以及流场的不均性，在线检测设备不能全面覆盖整个烟气系统，且现有在线检测设备存在精准度不够的问题，造成检测数据存在一定的偏差，不能很好地为电厂安全运行提供精确的数据支持。
2.3 喷氨控制系统存在的问题
（1)对于氨喷射控制系统，由于锅炉空间所限，存在氨分布不均匀问题，容易造成出口氮氧化物浓度不均匀。
（2)氨喷射调门的自动调节性能不佳。在机组负荷变工况及煤种变化过程中，喷氨量存在过喷或欠喷现象。
（3)随着运行周期的增长和运行环境、运行参数的变化，喷嘴易出现磨损、结垢、堵塞、雾化不均匀等现象，直接影响到喷氨系统的喷射分布效果、雾化效果，进而影响到脱硝效率。
2.4 氨逃逸量问题
SCR脱硝技术中控制好氨的逃逸是一个重要问题，若喷入的NH3不能充分反应，会使得这部分未反应的NH3部分被烟气中飞灰吸附沉积在锅炉尾部的受热面上，部分NH3与烟气中S03反应生成硫酸氢铵、造成空气预热器积灰加剧，阻力增大。
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2.5对锅炉设备的影响问题
脱硝SCR工艺进行烟气脱硝，喷入的还原剂逃逸生成硫酸氢铵，极易造城空预器堵塞，烟道阻力升高，风机电流增大，厂用电率升高，造成锅炉效率一定程度的下降，影响锅炉运行的经济性。持续积累的空预器堵塞将造成引风机出力不断增大，风机将运行在风机特性曲线不稳定工况区间，可能发生风机喘振、失速等恶性事件，威胁机组安全稳定运行。空预器堵塞严重还将造成引风机入口段烟道负压升高，威胁烟道运行安全运行，为确保烟道安全，避免内爆，同时确保风机出力不超限，机组发电负荷往往会受到限制。
3 原因分析
氨气流量波动是由于供氨压力不稳定加之调门特性差造成；氨逃逸量大，主要原因为SCR反应区与烟囱入口NOX排放测点距离远，喷氨调整策略不佳，存在滞后，造成氨气用量或大或小控制不合理。当前环保高压态势下，环保事件处罚力度之大史无前例，为避免超标，喷氨调整控制值距标准值一般要留有一定的冗余量，氨气过喷不可避免。
4 实施对策
4.1 解决低烟温脱硝投运限制问题
在锅炉尾部烟道低温过热器前增设烟气旁路流道至SCR反应器入口烟道，将低温过热器前部分高温烟气引至SCR反应区入口，与原烟气混合提高SCR反应区烟温，通过调温挡板进行自动调节，可以有效解决锅炉低热负荷运行期间烟温低脱硝系统无法投运的问题。
4.2 解决氨气流量波动问题
首先对氨气蒸发槽蒸汽调门和氨气调门进行解体检查和更换，确保调门线性正常，再对自动调节装置进行调整，由原来的根据蒸发槽出口压力调节改为根据氨气蒸发槽氨气压力及蒸汽温度同时调整，从而保证了氨气压力的稳定。
4.3 解决SCR区气氨调整门自动问题
确保SCR区喷氨调整门线性正常，喷氨调整门投入自动，实现微调、细调，从而达到稳定SCR区气氨流量的目的。
4.4 SCR反应器吹灰系统正常投运
为防止SCR反应器催化剂表面积灰堵塞降低其性能，设置有蒸汽吹灰和声波吹灰系统。声波吹灰器是采用仪用压缩空气做为动力源，利用金属膜片在压缩空气的作用下产生声波，高响度声波能引起粉尘共振而处于游离状态，防止灰尘粘合、累积在催化剂和SCR反应器内的其它表面上，并对积灰产生高加速度剥离作用和振动疲劳破碎作用，积灰产生松动而落下，接着这些粉尘颗粒被气流和重力清除出这些设备表面并被带出系统。
4.5优化燃烧调整
低氮燃烧器改造后的燃烧调整在确保锅炉燃烧稳定、完全，锅炉排烟温度稳定，减温水、事故喷水用量尽可能小的前提下，适当控制二次燃尽风开度，控制炉膛氧量在接近低限运行，入炉煤热值较高时，锅炉热负荷降低期间，及时停运上层磨煤机并关小其一、二次风门来控制氮氧化物排放数值。
结语：
通过对锅炉SCR脱硝系统运行情况分析，得出以下结论:
（1)通过脱硝烟气旁路增加改造工作，可以有效解决锅炉启动及低负荷运行期间脱硝无法投运的问题。
（2)氨逃逸是SCR脱硝技术的重要因素，应严格控制氨逃逸量，充分考虑其经济性、安全性和稳定性。
（3)喷氨策略的逻辑优化和喷氨调门的线性可靠是确保NOX不超标和控制氨逃逸的重要手段，需要运行、热控专业共同协作，积极试验，摸索规律，持续改善。
（4)脱硝投运造成的空预器堵塞问题需高度关注，积极分析，创造条件解决或缓解，切实避免因空预器堵塞衍生出的引风机、烟道运行安全等一系列问题，
火电机组锅炉脱硝改造、超低排放改造至今不过几年时间，新的环保技术、新的运行工况所带来新的问题都将逐渐显现，关注设备运行状况，积极分析新工况带来的参数变化，积累经验，全力摸索规律，火电机组在新环保时期的历史使命还将继续履行。
参考文献:
[1]刘敏,周然,汤栋. 火电厂脱硫脱硝系统物料控制-空气质量管理模型[J].锅炉技术.2017(05)
[2]郝志国,宋艳珂. 基于TDLAS技术的氨逃逸检测设备研究[J].电力安全技术.2017(09)
[3]钱晓峰,王建强. SCR脱硝系统运行优化[J].电力科技与环保.2017(05)
[4]李超,于丽新,韩钟国等. 200MW燃煤机组SCR脱硝改造关键技术问题解析[J].环境科学与技术.2012(S2)
论文作者:黄松华
论文发表刊物:《防护工程》2017年第29期
论文发表时间:2018/2/27
标签：锅炉论文; 氨气论文; 烟气论文; 催化剂论文; 系统论文; 反应器论文; 调门论文; 《防护工程》2017年第29期论文;