摘要：随着低碳环保概念在各行各业中的不断深入，我国环境保护要求国内各大燃煤电厂的锅炉为控制锅炉燃烧生成的烟气中的氮氧化物，防止其排入大气污染环境，均进行改造安装了技术成熟且运行稳定利用催化还原原理设计的SCR脱硝装置，SCR脱硝装置改造安装后对锅炉运行产生了重要影响，目前超超临界锅炉在进行脱硝改造后对锅炉运行的经验还不太成熟，基于此，本文阐述了SCR烟气脱硝系统的机理及其运行方式，结合某发电厂，探讨分析了660MW超超临界机组SCR脱硝系统对锅炉运行的影响。
关键词：SCR脱硝系统；机理；运行方式；660MW超超临界机组；锅炉运行；影响
一、SCR脱硝系统的机理及其运行方式
SCR脱硝系统的机理及其运行方式主要表现为：（1）SCR脱硝系统的机理。SCR脱硝反应就是常见的氧化还原反应。选用合适的催化剂，向含有NOX的烟气中通入还原性气体，与氮氧化物反应生成其他对环境无害的产物。最常用的气态还原剂就是氨气，它能在一定温度条件下与氮氧化物反应生成氮气和水。（2）SCR脱硝系统的运行方式。该系统主要由两部分组成：脱硝CEMS系统和还原剂储存、输送系统。脱硝CEMS系统可自动检测NOx的含量或浓度，并将该信号输送到DCS系统，DCS系统通过得到的脱硝入口和出口NOx的含量、脱硝烟气流量将迅速计算出所需还原剂的量并通过调整喷氨调节阀的开度控制输送量。其运行操作也是由较为常规的启动和停止两部分组成的。
二、660MW超超临界机组SCR脱硝系统对锅炉运行的影响分析
结合某电厂2×660MW超超临界燃煤发电机组，两台炉均是东方锅炉厂生产的超超临界变压运行，探讨分析SCR脱硝系统对锅炉运行的影响分析
1、对锅炉效率的影响。氨气与空气的混合气喷入锅炉省煤器后的出口的烟气中，从以下几方面影响烟气的传热及热效率：影响烟气的辐射特性；影响烟气的热物理性质；增加烟气的流量；吸收烟气的热量。喷入烟气中的还原剂会吸收一部份烟气的热量，并且混有还原剂的烟气在通过反应器后，由于化学反应会降低烟气的体积，从而影响下游受热面的换热。烟气脱硝装置的安装，使锅炉尾部烟道增加，会使烟气的散热损失增加，锅炉烟气散热损失的增加，导致锅炉煤耗的增加。同时由于氨气的引入而导致的蒸发会吸收一些烟气热量，从而增加热损失，使锅炉效率有小量的降低。但一般烟气温度降低的幅度很小，对空气预热器的换热和锅炉排烟温度影响很小。（1）该厂SCR脱硝装置的反应器和其连接烟道布置在锅炉省煤器和空预器之间，增加了尾部烟道的散热面积，进而增大了锅炉的散热损失，烟气经过脱硝反应器后烟温降低了5℃左右，降低了锅炉的热效率。（2）氨逃逸生成的硫酸氢氨沉积在空预器上并与空预器烟气中的灰尘粘合引起空预器换热元件的堵塞，导致空预器换热效率下降出口排烟温度升高，锅炉热效率下降。
2 对省煤器的影响。虽然SCR反应的最佳温度范围为280～400℃，但对于某个特定的装置，其催化剂的设计温度范围会窄一些，通常是按锅炉正常运行状态下的省煤器出口烟气温度范围设计。保持烟气温度在设计温度范围内，对于优化脱硝反应是非常重要的。当锅炉低负荷运行时，省煤器出口烟气温度下降，这时可以采用省煤器旁路来提SCR入口烟气温度。
对于安装省煤器旁路的SCR脱硝系统来说，当锅炉负荷降低而需要开启此旁路时，会有一部分的烟气不经过省煤器而直接进入SCR脱硝系统。虽然此时进入SCR反应器的烟气温度达到催化剂的反应温度范围，但这是以降低省煤器出口给水温度为代价的。旁路的烟气越多，省煤器出口给水温度降低越多。
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3 对空气预热器的影响。当采用了SCR设备之后，SO2在催化剂和一定温度下能被空气中的O2所氧化，即在催化剂的作用下，SO2向SO3的转换率会相应增加，SO3与烟气中的水份生成硫酸，逃逸（逸出）氨与硫酸反应生成硫酸氢铵或硫酸铵。在空气预热器区域，由于SO3的浓度要远大于漏氨的浓度，二者反应生成的铵盐基本上都是硫酸氢氨。硫酸氢氨大约在150～200℃会发生沉积，变成一种很粘稠的物质，易造成空气预热器的堵灰，而且硫酸氢氨导致的积灰清除比较困难。某燃煤电厂中来自SCR设备的逃逸氨有代表性，有20%的逃逸氨在空预器处形成了铵盐。同时，安装SCR后，空气预热器段烟气负压增加较多，空气预热器风侧和烟气侧压差值增加，压差的增加通常会使空气预热器漏风率也有所增加。
4 对锅炉辅助设备的影响。具体表现为：（1）对除尘系统的影响。烟气中的硫化物对除尘系统的除尘效率有一定影响，烟气经过脱硝系统后，烟气中SO3浓度提高，对于低硫煤，SO3对灰尘没有负面影响，对于高硫煤具有一定的影响。（2）对FGD系统的影响。经过脱硝系统后，烟气中SO3浓度提高，由于FGD系统对SO3的脱除率仅有50%，所以对烟囱是有明显的危害的，特别是装设湿法脱硫装置以后，所以对于既安装脱硝系统，又安装湿法FGD系统的电厂，烟囱的防腐应当慎重考虑。经过脱硝系统未反应的氨，主要被灰尘吸附，大部分被除尘系统清除，少量灰尘会进入FGD系统，极少量的氨会随烟气排放，大部份溶解于循环浆液中，长时间运行后，吸收塔循环浆池内氨的含量灰越来越高，這对废水系统存在一定的影响。（3）对引风机的影响。加装SCR系统后，SCR阻力、烟道阻力和空气预热器阻力有所增加，将引起引风机压头增大。烟气侧的阻力将大约增加1kPa左右，同时由于加入NH3和稀释风，引风机流量也略有增加，因此需要对引风机进行改造，这将增加引风机的电耗。
5、增大了锅炉内爆的可能性。该厂锅炉装设SCR系统后，在一次灭火时因为锅炉内爆导致了电除尘内部及出口喇叭严重损坏，原因是空预器堵塞差压增大，导致机组高负荷运行时，引风机入口负压一直保持较高负压，此时遇到炉膛灭火，炉膛内负压急剧下降，在炉膛负压和引风机入口负压的叠加之下，引风机入口段烟道承受负压远大于设计瞬爆压力值，造成烟道薄弱之处承受力过大损坏，电除尘出口的槽板、框架，极板，极线受到严重的撞击，遭受严重破坏。因此锅炉增设脱硝装置时需要采取以下措施：（1）合理选择引风机。要选用运行区能远离喘振区的风机，引风机的出力能够满足锅炉阻力的需求，引风机能在锅炉正常负荷区间处于高效工作区内。（2）提高锅炉炉膛及烟道支撑结构的强度，确保其有充分的裕度，能够避免产生内爆。（3）加强引风机入口负压的监控和保护。引风机入口的负压是产生炉膛内负压的源动力，是风道系统中负压最大的地方，加强对此位置的监控，掌握系统中负压的变化情况，可有效跟踪烟风道系统中的运行情况。可增加引风机入口烟气压力测点，并根据引风机入口负压值增设报警提醒运行人员及增设闭锁引风机加负荷的保护，当锅炉MFT后，当引风机入口负压达到危险值时，可增设联跳引风机的保护。
结束语
综上所述，随着国家有关部门对环保力度的不断加大，燃煤电厂脱硝系统、脱硫系统、除尘系统也不断受到环保部门的关注，相关发电机组纷纷进行脱硝改造，某发电厂660MW超超临界燃煤机组经脱硝改造后，对超超临界锅炉运行产生诸多影响，因此必须加强对其进行分析。
参考文献：
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[3]涂云涛.660MW超超临界机组SCR脱硝系统对锅炉运行影响的分析[J].科技创新与应用，2015（12）
论文作者:刘一明
论文发表刊物:《电力设备》2018年第1期
论文发表时间:2018/6/4
标签：烟气论文; 锅炉论文; 系统论文; 省煤器论文; 预热器论文; 温度论文; 引风机论文; 《电力设备》2018年第1期论文;