淺析660MW燃煤機(jī)組SCR脫硝工程的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

黃一波

摘 要：進(jìn)入到新世紀(jì)以來(lái)，隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)水平的迅速提升，我國(guó)的各行各業(yè)都取得了非?？焖俚陌l(fā)展，煙氣脫硝工程作為我國(guó)發(fā)電企業(yè)的重點(diǎn)工程之一，其在2004年時(shí)就已經(jīng)正式起步了，并且近些年來(lái)，我國(guó)的煙氣脫硝工作也已經(jīng)取得了飛速的進(jìn)步，在2010年時(shí)已有超過(guò)200個(gè)電廠完成了煙氣脫硝工程的招標(biāo)工作。文章便以我國(guó)某電廠最早的一批660MW燃煤機(jī)組SCR脫硝工程為例，簡(jiǎn)要的介紹了660MW燃煤機(jī)組SCR脫硝工程的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合多年來(lái)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)脫硝工程的設(shè)計(jì)優(yōu)化以及技術(shù)研發(fā)提出了幾點(diǎn)看法和建議。

關(guān)鍵詞：煙氣脫硝工程；設(shè)計(jì)特點(diǎn)；優(yōu)化設(shè)計(jì)；技術(shù)研發(fā)

1 660MW燃煤機(jī)組SCR脫硝工程的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

1.1反應(yīng)器本體的設(shè)計(jì)

通常情況下，一臺(tái)鍋爐應(yīng)配置兩個(gè)脫硝反應(yīng)器，其長(zhǎng)度為15.3m，寬度為12.85m，高度為12m，進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，我們?cè)诔浞值膮⒖济劫|(zhì)的特點(diǎn)和性能要求的前提下，才能最終確定反應(yīng)器的橫截面積以及內(nèi)部煙氣的流動(dòng)速度。在綜合的考慮催化劑的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)、催化劑的用量以及防堵灰的要求等因素后，才能確定每一層催化劑的高度。而組成反應(yīng)器的構(gòu)件主要有排氣罩、進(jìn)氣罩、流場(chǎng)整流器、催化劑層支撐裝置以及密封裝置等。

在設(shè)計(jì)過(guò)程中，其設(shè)計(jì)的關(guān)鍵就是要保證煙氣和氨氣的充分混合，保證它們的流速均勻、分布均勻并且溫度偏差時(shí)很小的，這樣煙氣就可以垂直射入催化劑了。如果想要保證第一層催化劑的完全進(jìn)入，那么煙氣就應(yīng)滿足以下四個(gè)條件：（1）溫度的最大偏差為正負(fù)10攝氏度；（2）入射催化劑的最大角度為正負(fù)10度；（3）摩爾比的最大偏差為正負(fù)5%；（4）速度的最大偏差為正負(fù)15%。為了保證這些條件的滿足，我們所采取的對(duì)策為優(yōu)化設(shè)計(jì)煙氣和氨氣的噴射系統(tǒng)，同時(shí)還應(yīng)合理布置煙道內(nèi)的整流裝置。在SCR入口煙道的垂直段應(yīng)先設(shè)置一套由噴射管、噴嘴、分配管、集合管以及連接管所組成的氨噴射系統(tǒng)，每根噴射管上裝有14個(gè)噴嘴，混合氣體通過(guò)噴嘴就可以注入煙道了。為了準(zhǔn)確的調(diào)整連接管中空氣和氨氣混合氣體的分配量，在連接管上應(yīng)加裝手動(dòng)閥和流量測(cè)量裝置。整個(gè)噴射系統(tǒng)應(yīng)具備足夠的耐磨性、抗振性和抗熱變形性。

圖1 煙道內(nèi)導(dǎo)流板布置示意圖

1.2 催化劑選型設(shè)計(jì)

進(jìn)行這部分的工作時(shí)，我們必須充分分析煙氣的成分，同時(shí)也要考慮到SCR布置方式以及鍋爐的類型等因素，準(zhǔn)確的掌握它們對(duì)催化劑性能以及整個(gè)脫硝系統(tǒng)的影響，這樣才能保證所確定的催化劑的用量是科學(xué)合理的。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們采用了二氧化硫氧化率較低并且活性很高的波紋板式催化劑，其具體的加工工藝為先制作一個(gè)采用玻璃纖維加固過(guò)的基板，之后再催化活性溶液中浸泡這個(gè)基板，確保V2O5以及WO3等活性成分能夠均勻的吸附在基板上。

1.3 氨區(qū)設(shè)計(jì)

對(duì)于脫硝工程中的氨區(qū)設(shè)計(jì)工作，并沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)相關(guān)的文件我們可知：當(dāng)可燃?xì)怏w和空氣混合后的爆炸下限不小于10%時(shí)，就具有乙類火災(zāi)的危險(xiǎn)性了，因此，液態(tài)氨儲(chǔ)罐也是具有乙類火災(zāi)危險(xiǎn)性的，并且氨也是一類具有輕度危害性的職業(yè)性接觸毒物，因此，在進(jìn)行氨區(qū)的設(shè)計(jì)工作時(shí)，我們必須嚴(yán)格的遵守相關(guān)的規(guī)定，科學(xué)準(zhǔn)確的確定氨區(qū)與周圍建筑物之間的布置和防火間距等參數(shù)。

2 660MW燃煤機(jī)組SCR脫硝工程的設(shè)計(jì)優(yōu)化工作

2.1 系統(tǒng)優(yōu)化

在對(duì)脫硝工程的煙氣系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，我們?cè)O(shè)置了SCR反應(yīng)器旁路，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度，同時(shí)也提高了投資的成本，但是當(dāng)機(jī)組長(zhǎng)期不脫硝時(shí)或是出于冷啟動(dòng)的狀態(tài)時(shí)，對(duì)催化劑是有很重要的保護(hù)作用的。如果長(zhǎng)期未使用這個(gè)旁路，那么擋板門(mén)位置處就會(huì)積灰，同時(shí)開(kāi)啟時(shí)也會(huì)出現(xiàn)卡澀的問(wèn)題。因此，如果脫硝系統(tǒng)長(zhǎng)期處于工作的狀態(tài)，同時(shí)機(jī)組冷啟動(dòng)次數(shù)較少時(shí)，就不需設(shè)置旁路。

2.2 反應(yīng)器設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)反應(yīng)器時(shí)，我們一般采用外部主要受力的縱向加固肋和內(nèi)部主要的支撐梁進(jìn)行計(jì)算和分析，在催化劑通過(guò)支撐梁時(shí)，其重量能夠準(zhǔn)確的傳遞給外部的支持結(jié)構(gòu)，同時(shí)也能夠滿足支撐梁的變形撓度要求。另外，還對(duì)一些細(xì)節(jié)進(jìn)行了優(yōu)化，比如說(shuō)設(shè)計(jì)非框架柱截面時(shí)采用了分段的方式以及在催化劑支撐層位置處設(shè)置了支撐等。通過(guò)空間結(jié)構(gòu)的整體協(xié)調(diào)的工作，所有構(gòu)件共同來(lái)承擔(dān)外部的荷載，橫向加強(qiáng)筋布置和支撐布置也都更加合理了，也優(yōu)化了很多構(gòu)件的截面。

2.3 煙道加固肋設(shè)計(jì)

在進(jìn)行這項(xiàng)設(shè)計(jì)工作時(shí)，根據(jù)要求我們應(yīng)采用橫向加固肋參與道體剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性的計(jì)算方法，這樣橫向加固肋的間距可能就是1m左右，并且在煙道的內(nèi)部還要布置很多內(nèi)撐桿，一定程度上會(huì)影響煙氣流場(chǎng)。因此，為優(yōu)化這項(xiàng)工作，我們應(yīng)采用縱向加固肋和橫向加固肋共同參與道體計(jì)算的方法，也就增大了橫向加固肋的間距，不會(huì)對(duì)煙氣流場(chǎng)產(chǎn)生影響。

3 660MW燃煤機(jī)組SCR脫硝工程的技術(shù)研發(fā)趨勢(shì)

3.1 建立流場(chǎng)模型的試驗(yàn)基地

在開(kāi)發(fā)脫硝技術(shù)的過(guò)程中，不管是煙氣脫硝技術(shù)還是低氮氧化物的燃燒技術(shù)，流場(chǎng)計(jì)算以及實(shí)物模型的試驗(yàn)工作所發(fā)揮的作用是極其關(guān)鍵的。所以，我們應(yīng)建立一個(gè)設(shè)施齊全的流場(chǎng)模型的試驗(yàn)基地，隨著脫硝工程的不斷建設(shè)，我們的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)將會(huì)更加的豐富，從而提高煙氣流場(chǎng)計(jì)算工作的準(zhǔn)確性，也提升了試驗(yàn)?zāi)M的技術(shù)水平。

3.2 認(rèn)真的收集和研究脫硝工程的運(yùn)行資料

與歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的煙氣脫硝技術(shù)還較為落后，并且脫硝工程的機(jī)組能夠持續(xù)運(yùn)行的時(shí)間也不長(zhǎng)，手頭上現(xiàn)有的機(jī)組運(yùn)行的資料和數(shù)據(jù)也不多，而在設(shè)計(jì)脫硝系統(tǒng)和催化劑時(shí)，我們基本都是借鑒國(guó)外的工程經(jīng)驗(yàn)，因此我們必須認(rèn)真的收集相關(guān)脫硝工程的運(yùn)行資料和數(shù)據(jù)，來(lái)保證我們選擇的設(shè)計(jì)方法是具有很強(qiáng)的適應(yīng)性的。

3.3 重視催化劑國(guó)產(chǎn)化的研發(fā)工作

目前，我國(guó)所使用的催化劑的原材料都還是要依賴進(jìn)口的，并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)真正意義上的催化劑國(guó)產(chǎn)化的目標(biāo)。所以，我們應(yīng)在科學(xué)合理的利用國(guó)外催化劑研發(fā)和生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，也要緊跟國(guó)內(nèi)的催化劑方面的相關(guān)研究成果，在實(shí)現(xiàn)了催化劑國(guó)產(chǎn)化的同時(shí)，更要實(shí)現(xiàn)原材料以及生產(chǎn)過(guò)程中的國(guó)產(chǎn)化。

3.4 設(shè)立脫硝技術(shù)專題，成立脫硝技術(shù)研發(fā)小組

通常情況下，我國(guó)的燃煤機(jī)組SCR脫硝工程幾乎都集中在電力行業(yè)中，同時(shí)其主要對(duì)象也都是300MW以上的燃煤機(jī)組，其中660MW的燃煤機(jī)組居多。因此，在我國(guó)脫硝工程項(xiàng)目越來(lái)越多的背景下，我國(guó)的脫硝工程技術(shù)也必將涉及到其他的行業(yè)和領(lǐng)域中，比如說(shuō)垃圾焚燒爐中加裝SCR或是循環(huán)流化床鍋爐加裝SNCR。

參考文獻(xiàn)

[1]馬新義.超超臨界鍋爐SCR脫硝工藝及其調(diào)適[J].電力環(huán)境保護(hù)，2009.

[2]張強(qiáng).火電廠脫NOx用SCR催化劑種類及工程應(yīng)用[J].電力環(huán)境保護(hù)，2009.

[3]金東春.1000MW燃煤機(jī)組SCR煙氣脫硝系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)[J].電站系統(tǒng)工程，2012.

[4]王義兵.火電廠SCR煙氣脫硝催化劑特性及其應(yīng)用[J].電力環(huán)境保護(hù)，2009.

[5]李超.660MW燃煤機(jī)組SCR脫硝改造關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題解析[J].環(huán)境科學(xué)，2012.